코어 및 64:1 바룬에 대해 설명합니다.
설명 편의상 존칭은 생략 합니다.
이 글에서는 코어의 특성과 64:1 바룬의 와인딩 문제에 대해 설명한다.
우리가 흔히 보는 코어는 덩어리로 보이지만 실제로는 아래와 같이 미세한 알갱이로 이루어져 있다.
알갱이 사이는 일종의 공극을 형성하고 있으므로 이러한 고주파 코어의 작동방식은 "도란스" 라고 부르는 일반 철심코어와는 상이하게 다르다. 철심 코어는 아래와 같은 상황에서 잘 작동하겠지만 고주파용 코어는 자속이 누설 되어 제대로 작동하지 않는다.
특히 RF 용 금속 분말 코어의 경우에는 거의 공심코어 수준으로 자속을 전달하지 않으므로 이런 류의 응용에는 적합하지 않다. (단일 권선의 인덕터 또는 초크 용으로만 주로 사용됨)
이런 관계로 고주파용 토로이드 코어를 트랜스포머로 사용할 때는 상기와 같은 와인딩 방식을 사용하지 않으며 아래와 같이 필요한 만큼 권선을 겹쳐 감는 바이파일러, 트라이파일러, 쿼드파일러(또는 그 이상) 방식을 사용한다.
이 방식을 사용하지 않으면 자속의 누설이 증가하고 증가된 손실은 코어의 발열로 이어진다.
간혹 노이즈 저감(흡수) 등의 목적으로 손실을 유발하는 일부 응용에서는 이러한 와인딩을 의도적으로 사용하기도 한다.
코어의 특성을 이해했다면 9:1 바룬을 만들 때 아래와 같이 트라이파일러 감기를 사용하는 것도 이해가 될 것이다.
이제 인터넷에 게시된 수많은 64:1 바룬의 사진을 본다.
여기서 특히 중간을 띄우고 반대쪽에 감는건 도무지 이해가 안가는 와인딩이다.
인터넷에서 활동하는 전문가 중에 가장 존경하는 VK1OD OM 의 64:1 트랜스포머 와인딩을 아래 보인다.
이제 왜 이렇게 와인딩 하는지 알 수 있을 것이며 상세한 내용은 owenduffy.net 에서 확인하기 바란다.
실제로 이게 잘 작동하는지 아래와 같이 테스트 해볼 수 있으며 이러한 측정 방식을 "Back To Back" 이라고 한다.
최종 손실의 계산은 단순히 50% 로 나누면 정확하지 않다
예컨데 100W 입력 -> 50(손실 50%) -> 25(손실 50%) -> 25W 출력 이라 할 때
손실된 75W 를 2 로 나누고 손실율 37.5% 로 단순 계산 할 수도 있겠지만 실제로는 50% 이다.
따라서 약간의 수학을 이용하여 아래와 같은 공식을 만들었다.
ex) 상기 측정치에서 계산 예
1 - 1/root(100/25) = 0.5 즉 50% 프로 손실
그 외
1 - 1/root(100/100) = 0 0% 프로(손실 없음)
1 - 1/root(100/50) = 약 0.29 약 29% 프로 손실
1 - 1/root(100/10) = 약 0.68 약 68% 프로 손실
VK1OD 의 디자인을 기반으로 만들어진 실제 64:1 트랜스포머의 back to back 연결은 아래와 같은 모습이다.
측정된 FT240-43 코어의 64:1 임피던스 변환 효율을 아래 첨부한다.
테스트 환경 : 100W 입력(50MHz 는 10W)
기존 : 인터넷 디자인 기반으로 펼쳐 감은 형태
밀착 : VK1OD 디자인을 기반으로 붙여서 감은 형태이지만 16T 위에 2T 를 겹쳐서 감음으로 누설 자속 최소화
※ 측정 조건의 차이로 측정치의 절대 값은 보장하지 않으나 턴수의 증감 및 와인딩 방식에 의한 효율 변화는
분명한 사실이므로 본인 스스로 자신의 바룬을 검증해 보기 바란다.
