리제너레이터
- 데드 스페이스 3에 나오는 리제너레이터는 리제너레이터(데드 스페이스 3) 항목 참조.
Regenerator
1. 전원장치
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무난하게 많이 사용하는 PS 오디오 사의 Power Plant 제품.
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전세계 최고성능/최고가격을 자랑하는 반오디오 사의 Alniam 2.4
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UPS 겸용으로도 사용 가능한 합리적 가격대의 고용량 고기능성 자질구래한 기능도 많은 만능 제품 PurePower 사의 PurePower
유틸리티에서 공급된 전원을 완전히 새로운 형식의 전원으로 다시 생성해서 출력하는 기계. 대개 연구소나 음감하는 오디오파일들이 많이 쓴다.
흔이 하드웨어 개발단계에서 사용하는 DC 파워 서플라이랑 비슷한 종류중에 AC파워 서플라이 라고 불리는 제품군이 있는데 이것의 작동 특성을 특정 부분만 비약적으로 발전시킨 형태라고 보면 이해하기 편하다. 구조적으론 실험기기에 사용되는 AC 파워 서플라이랑 비슷한데 결정적으로 인버터의 작동이 일반적인 PWM 인버터가 아닌 리니어타입, 그것도 심지어 Class AB 형식으로 구동되는 특징을 가지고 있다. 또한 AC 파워 서플라이와 달리 네트워크 및 PC 호스트 기능이 일절 없으며 심하면 디지털 칩셋이 단 1개도 올라가지 않는 경우가 있다. 대표적으로 국내에서 반덕준 이란 음덕이 세운 반오디오 란 회사에서 만든 제품군은 PS 오디오와 같은 해외 제품군과 달리 TR만으로 정현파 발진 회로를 구성해 전원 재생산 신호를 만들어낸다.
2. 어떻게 작동할까
일반적인 전원공급장치랑 과정은 비슷하다. 방식이 좀 특이할 뿐.
2.1. 전원 입력 및 절연 과 바이어스 성분 제거 후 정류
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리제네레이터의 전원 입력은 대체로 플러그를 사용하기보단 하드와이어, 즉 전선 직결 방식을 사용한다. 리제네레이터는 높은 전력을 순간적으로 소비하기 때문인데, 리제네레이터의 특성상 다른 전원장치(UPS 라던지 SMPS 같은것들)와 달리 Inrush 를 전혀 막지 않기 때문이다. 설계시 돌입전류를 매끈하게 전부 버티도록 설계하지 돌입전류를 제한하도록 설계하지 않는다. 덕분에 리제네레이터의 유틸리티 입력을 제어하는 스위치는 돌입전류로 인해 접점이 금방 망가지며, 플러그와 벽부콘센트를 사용하는 조합에서도 콘센트 망가뜨리기에 딱 좋다. 그런 결과로 거의 대부분의 리제네레이터는 하드와이어를 지원하며, 뒷쪽 유틸리티 스위치가 스위치가 아닌 "서킷 브레이커" 로 되어있다. 높은 돌입전류를 버티기 위해 이러한 선택을 한 것.
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이후 DC Offset Filter란 것을 지나가게 된다. 완벽한 교류 전원은 한 사이클을 전부 적분하면 정확하게 0이 나와야 하나 실제로 여러가지 전원 문제로 인해 유틸리티에서 공급받는 전원엔 약간의 DC Offset 이나 Floating 이 나타난다. 이런 전력이 복권트랜스로 들어가면 전력 변환 사이클에서 철심의 자속이 한 쪽 극으로 치우치다보니 buzzing 이 나타는 경우가 조금 있다. 특히 offset 으로 인해 파형이 찌그러지면 고조파 노이즈로 바뀌어 트랜스에서 매우 잘 들리는 소리가 나게되는데, 이러면 청취하는 입장에서 매우 괴로워지기 때문에 반드시 Offset 을 하게된다. DC Offset Filter 또는 DC Trap 이라 불리는 물건은 간단하게 HPF(high Pass Filter) 의 구조를 가지는데, 양 배선 중 뉴트럴 와이어(중성선)은 그냥 바로 보내고 핫 와이어(실제 phase)의 경우 다이오드를 통해 0에서 1π㎭ 까지, 그리고 1π㎭ 에서 2π㎭ 까지의 파장을 따로 분리한 다음 캐퍼시터를 통해 서로 충방전하여 AC 성분을 통과시키며 DC 성분은 저항을 통해 소모시키는 방법으로 작동한다. 이 DC Offset 필터를 통해 직류분을 깔끔하게 제거한 전력을 입력단 복권트랜스에 전달하고 복권트랜스의 출력은 다시 Offset 필터를 통과해 정류회로로 전달된다.
정류회로에서 교류는 양파정류회로, 즉 브릿지 다이오드를 통해 정류된다. 정류된 전원은 전원 소스의 위상오류를 일으키지 않기 위해(역률과 고조파에 연관됨) 쵸크 코일 방식을 사용하지 않고 수백만㎌의 캐퍼시터를 통해 평활한다. 이 평활 캐퍼시터의 부피는 매우 커서 대체로 장비 부피에 30%를 차지하게 된다. 캐퍼시터의 정격 전압은 보통 400V 정도로 세팅된다. 캐퍼시터와 인버터, 그리고 렉티파이어와의 연결은 보통 버스바를 사용하는 편이나 장비의 두께 문제로 인해 일반 연선을 사용하는 경우도 있다. 대표적으로 위에 3개 업체를 보였는데 PurePower 사와 PS Audio 사는 디자인과 두께를 위해 연동선을 사용하고 Ban Audio 사는 닥치고 성능파여서 후루가와 사에서 제작되는 그 매우 비싼 구리블럭으로 버스바를 만들어 연결한다.
2.2. 목표 주파수, 목표 파형, 목표 전압 설정
리제네레이터는 타겟 기기에 목표한 주파수의, 목표한 파형의, 목표한 전압을 제공하는데 그 의의가 있다. 정확하고 깨끗한[1] 전원을 공급하기 위해 회사별로 다양한 컨트롤 회로들을 만들어 목표 전압과 파형, 주파수를 설정한다.
2.2.1. DSP 를 통한 디지털 파형 생성
PS Audio 나 PurePower 사가 사용하는 방식으로, 8bit 나 16bit DAC 를 사용해 목표 파형을 생성하는 방식이다. 여러 전압과 파형을 쉽게 구현할 수 있으나 DAC정밀도나 기기의 디지털 회로에서 발생하는 노이즈가 인버터에 유입되면 출력단에 그 노이즈가 그대로 증폭되어 소스에 입력되는 문제가 있다. 특히 낮은 해상도의 DAC 를 적용해 목표 파형을 생성하는 PS Audio사의 Power Plant 는 전력 손실을 줄이기 위해 인버터 공급 전압을 디지털 방식으로 가변하여 오디오용 전원장치 치곤 심각하게 높은 노이즈를 내뿜었던 것 등등 여러모로 말이 많은 방식. 하지만 설계상 여러가지 이점도 있고 다양한 기기에 대응이 가능하기에 지금도 상당수 장치들은 이 방식으로 만들어진다.
2.2.2. 비안정 대칭 바이브레이터를 통한 아날로그 파형 생성
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Ban Audio 사가 사용하는 방식으로, 대칭형 비안정 바이브레이터라 불리는 TR 회로를 통해 발진, 목표 파형을 생성하는 방식이다. 발진 회로가 목표파형, 목표 전압, 목표주파수를 전부 고정시켜버리기 때문에 다른 전압을 일체 만들기가 어렵거나 불가능하지만 다른 디지털 회로나 스위칭 회로가 없다보니 내부적으로 노이즈가 생길 부분이 전혀 없어 매우 고순도의 파형을 얻을 수 있다. 고가의 장치들이나 쓰는 방법.
2.3. 인버터에서 목표 파형을 증폭
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(사진의 까만 방열판 양단에 붙은부분)
리제네레이터의 인버터는 Class AB 또는 Class H[2]로 구성되어 있으며 들어온 신호를 리니어 타입으로 증폭한다. 일반적인 오디오 앰프의 증폭부와 달리 인버터이다보니 아무래도 부하가 상당히 높고, 이로 인해 방열판이 무진장 크다.
단, PurePower 사 제품은 애석하게도 PWM (Class D) 로 증폭한다. 이로 인해 약간의 캐리어 노이즈가 전원 출력에 섞여들어간다.
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(PurePower 사 제품의 미소부하시 파형)
2.4. 출력 트랜스, 또는 출력 커플러를 통해 출력
재생산된 전원은 출력 복권 트랜스를 통해 다시 절연되어 출력 아울랫에 분배되거나, 전용 분배회로(PS Audio 에선 Isolator 라고 부른다)를 통해 분배된다.
몇 가지 라인 필터를 또 거쳐가는 편인데, 특히 디지털 출력방식을 사용하는 PurePower사 제품은 모든 아울렛 부분에 필터가 달려있으며, PS Audio 사의 제품은 자사 제품군에 사용되는 모든 필터를 다 때려박아 출력단 필터링을 한다.
3. 장점
오디오용으로 만들어진 리제네레이터는 출력 파형과 출력 노이즈에 극히 신경을 써 생산되는 제품으로, 한국전력과 같이 수용자의 전력 환경을 전혀 고려하지 않고 지저분한 전원을 그냥 마구잡이로 공급할 때, 또는 가정에서 노이즈가 많이 발생하는 기기를 사용할 때에도 연결된 장치에 깨끗한 전력을 공급, 노이즈를 최소화 하여 장비의 본래 성능을 극대화 하는데 목표가 있다. 당장 이 문제는 스마트폰 충전기만 일반 벽체 콘센트에 꼽아보고 스마트폰을 충전하는 상황에서 터치를 할 때랑, 리제네레이터에 충전기를 꼽고 스마트폰으로 터치를 할 때에도 바로 티가나는데, 일반 벽체 콘센트에 꼽아서 사용할 경우 전원노이즈로 인해 터치 지점이 이리튀고 저리튀고 생 난리를 치지만 리제네레이터에 꼽아둘 경우 충전 중임에도 불구하고 정전식 터치스크린이 꽤나 안정적인 터치 동작을 해내는 것으로 체험이 가능하다. 요즘이야 시넵틱스나 아트멜의 터치 컨트롤러 보정알고리즘이 아주 좋아져 왠만한 전원노이즈론 잘 튀지 않지만 그래도 raw 데이터를 보면 상당히 체감할 수 있는 부분이다. 또한 리제네레이터는 전력을 재생산 하는 기기로서, 비록 정전에는 대응이 어렵지만 짧은 Sag나 저전압 및 약간의 고전압 하에선 무리없이 전원을 재생산해 단말 장비에 전력을 공급할 수 있다. 그리고 대전력을 사용할 경우 리제네레이터가 전압 강하를 매우 훌륭하게 보상해주며 순간적인 출력도 인버터 구성상 일반적인 인버터에 비해 매우 높아 소스 기기에 충분한 대전류를 전달, 음악 재생시 소스에 대한 반응속도가 훨씬 충실해진다. 쉽게 채험할 수 있는 방법으로 출력 1kW 짜리 Class AB 앰프를 가져다두고 80%정도 볼륨으로 Uplifting Trance 정도만 들어봐도 바로 확인이 가능한데, 트랜스같은 일렉트로니카 장르의 경우 Kick 에 상당한 에너지가 들어가다보니 쿵쿵 거릴 때 마다 앰프의 전원 표시 LED 가 어두워지는데 리제네레이터만 연결해도 LED 밝기가 일정하게 유지되며 귀가 좀 민감한 사람이라면 같은 세팅인데도 불구하고 킥 소리가 조금 더 크게 들림을 인지할 수 있다.
4. 단점
오디오용으로 만들어지다보니 효율성은 개나줘버려 급으로 낮다. 전부하 효율이 높아봐야 60%대로, 나머지는 전부 열로서 소모된다. 또한 무게가 일반적인 PWM 인버터방식 AC 전원장치에 비해 매우 무거우며, 고급스러운 디자인을 위해 알미늄블럭을 통으로 깎아만들다보니 더 무거워진다. 전원 공급의 반응속도를 위해 돌입전류 제한기 같은 회로를 전혀 달지 않아 리제네레이터를 구동할 때 마다 벽체 전원부터 플러그 기타 차단기등 상당히 많은 회로에 순간적인 고부하로 꽤 높은 피로를 일으키며 운이 나쁠 경우 차단기들이 떨어지는 상황까지 일으킬 수 있다. 덤으로 오디오용이라 소음은 안나는데 열은 엄청나게 난다. 상당히 뜨겁다.
[1] 테스트 환경을 위한 AC 파워서플라이는 지저분한 전원도 의도적으로 만들 수 있지만 대부분의 리제네레이터는 깨끗한 전원을 공급하기 위해 설계사상이 반영됨[2] Class AB 에서 증폭 회로를 다단으로 구성, 버스 전원을 다단으로 구성해 출력 전압에 따라 합산전압을 그려 컬렉터 손실을 줄이는 방식. 작동하는 것 보면 중대형 모듈인버터 돌아가는거랑 똑같다.