D級アンプ、頒布に向けて準備中です。
とりあえず動作確認が終わったD級アンプ。
先日報告したとおり、実装されていない抵抗があってびっくりしましたが、頒布に向けて長時間連続テストを開始しています。
名称は、HYPER PULSE CONVERTER です。
メイン基板：HPC-01（モノラル）
パルス・アンプ・エンジン：PA-ENGINE（２枚綴り）
モノラル基板２枚を使ってステレオになります。
電源はトランスの２次側 AC15～25Vを１巻線づつ使います。（下記条件によりAC30Vまで可）
RSコンポーネンツなどで売っている２次側２巻線のトロイダルトランスを使って左右で巻線から独立した構成にします。もちろんトランス自体を２つ使って左右独立トランスにしても良いです。
セット内容は、
「HYPER PULSE CONVERTER」セット内容
HPC-01：2枚（生基板）
PA-ENGINE：2枚綴りが1枚（実装済み）
出力コイル4個
価格：1.2～1.3万円くらい（販売店さまと相談後決定）
です。
殆どの部品は秋月電子で揃いますが、ブロックコンデンサ（6800uF/35V）は、どこかで入手してください。Φ35mmまでの自立タイプが使用できます。大阪やネット通販なら共立電子・デジット。秋葉原では若松通商がいくつか置いていたりします。トランスの2次側電圧がAC25Vを超える場合はブロックコンデンサは50V耐圧を使ってください。
価格は、今回に限り安く実装できたので1.2～1.3万円くらいで行けそうです。（販売店さまと相談中）
以前、記事に書いた時に「実装なし」をご希望されていた方がいらっしゃいましたので、
超玄人向きとして、
生基板のPA-ENGINEのセットも用意しました。
（数量は少量のみ）
※生基板とは、何も実装されていない素の基板のことです。
「HYPER PULSE CONVERTER（実装なし版）」セット内容
HPC-01：2枚（生基板）
PA-ENGINE：2枚綴りが1枚（生基板）
価格：3300円くらい
こちらはD級アンプIC、チップ抵抗、チップコンデンサ、出力コイルなど全てご自身で準備して、0.5mmピッチTSSOPを半田付けしていただく上級者仕様です。
D級アンプICの参考価格（デジキー 2019年10月時点）
TPA3255 325W ステレオ（@1210円）2個必要
TPA3251 175W ステレオ（@980円）2個必要
TPA3245 115W ステレオ（@780円）2個必要
実装版は3255を使っていますが、実はパワーが少ない3245が一番ノイズが少なく歪率も低いです。お好きなものをご使用ください。
似ているのですが TPA3250、TPA3244 はpin配列が裏返しになっているので使えません。回路図は一番下からどうぞ。
出力コイルはスピーカーインピーダンスに依存します。
4～6Ω：10uH/10A 4個必要
6～8Ω：12～15uH/8A 4個必要
2Ω：5～7uH/20A 4個必要
実装版は10uH/10Aの CDEP147NP-100MC-125（@240円）を使用しています。
抵抗：1608サイズ 精度1%品を推奨
コンデンサ：1608サイズ 耐圧50V以上 特性X7Rを推奨
※参考として：TPA3255を使った場合のPA-ENGINE部の部品合計は3500円くらいになります。
発熱する部品は３点で裏面からヒートシンクにつけて放熱する必要があります。詳細は専用webページを作ってまとめる予定です。
銅板に穴をあけて放熱グリスを塗って、、、
こんな感じで取り付けてみたました。
リニアレギュレータ部の発熱はそこそこあるので、電圧はAC20V程度がよいと思われます。アルミ板・銅板一枚でもどうにかなります。もう少し電源電圧をあげるときは、ヒートシンク形状のものに取り付けてください。
参考資料はこちら
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コメント
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TPA3255基盤楽しみにしております。
ところで当方でもTPA3245/3255互換のモノラルアンプを試しに設計していたもので、データシートを見直してみましたがTPA3245とTPA3251,3255ピン互換はあったと思います。
左側1～22pinの互換性がないのはTPA3244/3250(下部にヒートシンク)とTPA3245/3251/3255（上部にヒートシンク）の間かと。
私も最初このファミリーのデータシートを乱読していた時、よく混乱しました。
投稿: 降霜 | 2019年10月14日 (月) 13時29分
TPA3255アンプ基盤、楽しみにしております。
少し前に回路CADの勉強がてらTPA3245/3255両用基盤を書いてみたことがあります。
それでデータシートで確認したのですが、TPA3245はTPA3251/3255とピン互換があったかと思います。
左側1～22pinの互換性がないのは,
TPA3244/3250（下部ヒートシンク）とTPA3245/3251/3255（上部ヒートシンク）の間ではないでしょうか。
私も最初にこのファミリーを調べ始めたよく混乱しました。
投稿: 降霜 | 2019年10月14日 (月) 13時53分
降霜 さん
私も勘違いしてしまいました。 50のデータシート（Figure 22）が未だにまちがっていますね。おっしゃる通りです。
記事のほうを修正いたしました。ご指摘ありがとうございます。
投稿: たかじん | 2019年10月14日 (月) 14時46分
たかじんさん、
TPA3245の方は試聴されましたか。3255と聴取上の違いが気になります。
投稿: AYOR | 2019年10月14日 (月) 19時24分
生基板なら買えそう…
投稿: 天 婦羅夫 | 2019年10月14日 (月) 19時34分
天 婦羅夫さん
生基板を用意してよかったです。
投稿: たかじん | 2019年10月14日 (月) 19時41分
AYOR さん
TPA3245は聞いていません。 50を積んだNFJのアンプと55のエバレーション基板は聞きました。
これは推測ですが、このシリーズ、中身は全て同一でTIお得意の選別で型名振り分けじゃないかと思っています。ノイズが小さいのは電圧が低いから。というだけ。かもしれないです。
では何の項目で選別しているのか？ を考えると、リーク電流で高電圧に耐えるものからTPA3255、TPA3251、TPA3245とする。ってな感じかなと。
あくまでも推測ですよ。
投稿: たかじん | 2019年10月14日 (月) 19時47分
黒田徹さんのアンプとどちらが優れていますか？
率直な意見を頂けると幸いです．
投稿: 角透研山 | 2019年10月14日 (月) 20時43分
角透研山さん
そうですね。私が書くのもなんですけど、どちらも良い面と悪い面があります。
50万円くらいする高級アンプだって、良いところも良くないところもあるのと同じですね。
ざっと書きますと、
■黒田式の良いところ
高域の抜けの良さ。空間の広さ。繊細さと緻密さを感じる。
■黒田式の良くないところ
発熱の多さ。OPA627由来と思われる中高域のクセ。（このクセが好きな人もいると思う） 中高域のリッチさに比べると低域の印象が薄い。
■Ｄ級の良いところ
発熱の少なさ。録音の差を包み隠さず出す。中低域の太さとスピード感。
■Ｄ級の良くないところ
高域の抜けがもう一息。使うスピーカによってガラッと音の印象が変わるところ。
といった感じです。あくまでも私の感想です。
使うスピーカに依存する部分もあると思います。OPA627の音の「クセ」についてはネットで検索してください。オーディオ的に評価が高いので沢山の方々がレビューしていらっしゃいます。
投稿: たかじん | 2019年10月15日 (火) 21時45分
たかじん様、いつも楽しい記事をありがとうございます！
ど素人の質問なのですが、真空管アンプの様にスピーカーのインピーダンスに合わせて２系統の端子を用意すべく、コイル以降の回路を別基盤に組んでリレーで切り替え、なんてすると矢張り異常動作なとに見舞われますでしょうか？
投稿: なかなかな | 2019年10月15日 (火) 22時26分
なかなかなさん
原理的には、リレーで切り替えることは可能です。
ただ、パルス成分が乗った配線を引き延ばすのは、あまりおススメできません。周囲にノイズをバラまいてしまうからです。
高域のカットオフ付近の特性はスピーカーのインピーダンスに左右されるのは確かですが、スピーカー自体もインピーダンスが全帯域でフラットではなく、高域でインピーダンスが上昇するモデルが大多数です。
ですので、どこかで妥協してしまうのが良いのだと思います。
投稿: たかじん | 2019年10月16日 (水) 23時52分
たかじん さん
今回のD級アンプ３２５５の電源容量で、最小の構成はどうなりますか。
AC２次タップ20V ,HTR-203,205等で筐体配置すると、無難かと。
基板の６８００μ電解コンデンサー、ダイオードなしで、VCCに外部DC電源
供給はどうですか、モノアンプで小型放熱ケースなんか、いいですが。
筐体の候補で悩みそうです、何か案あれば、お願いします。
投稿: TINA | 2019年10月17日 (木) 23時05分
たかじん さん
トランス候補ですが、HTR２０３，２０５では容量不足。
RKD225/2x24v、RKD250/2x24v.等で筐体候補、数点ありです。
VCC 29v、どうでしょうか。
投稿: TINA | 2019年10月19日 (土) 05時41分
TINA さん
電源が足りないと電圧降下して出力がクリップするだけです。ただ、あまりにトランスの負荷が大きすぎるとトランスが発熱してしまいます。温度ヒューズ内蔵型なら少し安心です。
ざっくりですが、AC20V3Aあれば、実使用上で問題は起きないと思います。大出力を連続で出力するような、いわゆるPA的な使い方では、ちゃんと電流をみなければいけないです。
もちろん、DC電源を使って供給しても良いです。回路図をみて頂くと分かるのですが、24Vのレギュレータがあり、それを動かすために最低26Vくらいの電圧が必要になります。 とはいっても24Vでも動作するとは思います。
ちなみに、HPC-01上のコンデンサは外さずに使った方が音質的に有利かと思います。容量は適当に減らしても大丈夫です。
投稿: たかじん | 2019年10月19日 (土) 07時41分
たかじん さん
適切な助言ありがとうございます。
筐体搭載電源の仕様はRKD250/2x30vでいけそうです、
外部DC電源では、筐体ありきでトランスがRKD250/2x24v、RTF-01で計画してます。
基板セットの頒布まで、いろいろ図面検討してみます。
投稿: TINA | 2019年10月19日 (土) 21時41分
TINA さん
RKD250/2x30vはよい選択だと思います。 BLOCK社のトランスは、スペックよりも電圧降下が激しいような気がしています。
プライマリに115Vではなく100Vを入れているからか、カタログスペックを立派に見せているだけなのか。。 ちょっと不思議です。
頒布はもうじき始まります。
とりあえず、本日、第一陣が出荷されていきました。
不明点などございましらお願いいたします。
投稿: たかじん | 2019年10月20日 (日) 22時30分
たかじん さん
基板の詳細がUPされ、ワクワクしてます。
PA-ENGINEとHPC-01とのピンヘッダー１４Pをロープロのオスメスで適時抜き取り可能
組み立てを検討しています。
３２５５コアとヒートシンク間の接合圧，間隔調整がやり直しができ、ヒヤヒヤも軽減かと、
３２５５コア外周チップ抵抗、端子半田面は、塩ビのシート0.2-0.3mm絶縁保護で検討してます、この際ピンヘッダー直半田とオスメスジョイントでの違いが何か問題になりますか。
接点抵抗は無視できる範囲かと、ノイズの影響はわかりません、
よろしくお願いします。
投稿: TINA | 2019年10月21日 (月) 01時38分
TINAさん
低背ソケットであれば使用可能です。私の方は検証するので廣杉の低背ソケットを使っています。秋月に14pinが売っていないのがネックです。
接触抵抗は無視できないと思うので、本当はピンを直接ハンダで付けるほうが良いと思います。
塩ビは耐熱性が不安ですね。それに放熱が目的ですので熱伝導率も必要です。
ということで、放熱シート、サーコンの使用をおススメします。
面積が足りていない部分にはカプトンテープをはってショートを防ぐというのもアリです。
部品リストのコンデンサはあくまでも標準的なものです。お好きなものをご使用ください。特に電源部でパラってあるところは、フィルムコンやOSコンを混在させても良いと思います。
投稿: たかじん | 2019年10月22日 (火) 15時14分
たかじん さん
ピンヘッダーは両基板、半田処理でします、
３２５５と部品接合は短いが無難かと、
実装基板セットも先日、頒布元で購入し、秋さんで部品も注文できました。
ちなみに、６個いるPMLCAP売り切れそうです。
コンデンサ１μ４５０ｖが他のフィルムコンではどうなるかです。
使用してはダメなフィルムコン等あれば、教えてください。
よろしくお願いします。
投稿: TINA | 2019年10月27日 (日) 00時34分
TINA さん
取り外す理由がないのでしたら無用な接点を増やさない方が良いと思います。電流が大きな部分ですし、パルス成分がそのまま出力されていますので。
出力LCのフィルムコンデンサは、D級アンプのキモですね。
音的にも、安全面的にも。
ご存知かもしれませんが、耐圧50V程度の小型のフィルムコンデンサは熱がこもると壊れます。そしてショートモード故障の可能性が高いのです。
自己修復・自己回復と書いてあるフィルムコンデンサは、ヒューズが内蔵されているような感じで、万一壊れたとき（ショートしたとき）その部分をトカゲのしっぽのように切り離して事なきを得ます。メタライズド系（蒸着膜）のフィルムコンデンサにはこの機能があります。
おそらくAC125V品で十分な耐圧なのですが、秋月電子に売っているものがこれだったので採用しています。サイズが大きくて邪魔なのですが、音もとても素直でした。
特性も申し分ありません。600kHzで5A近くの許容電流値を持っています。
投稿: たかじん | 2019年10月27日 (日) 22時42分
たかじん さん
気になっていたコンデンサは標準部品で注文してますので、安心しました。
何故かMundorf フィルムコンデンサーが好きなので、、。
３２５５放熱：チュンチュンにはならないようなので筐体選択もいろいろです。
適切な助言に感謝します。
投稿: TINA | 2019年10月28日 (月) 00時20分
TINA さん
ありがとうございます。
Mundorf は、スピーカーのネットワーク用に使われるコンデンサですね。外形が大きいですが、なかなか良さそうです。
私はASCというメーカーの白いコンデンサが好きでした。
通常時の発熱は、アンプICよりも、レギュレータの方が多いと思います。
整流後のDC電圧が26～28V程度でしたら、レギュレータの方も底板放熱でおそらく大丈夫です。
よろしくお願いいたします。
投稿: たかじん | 2019年10月28日 (月) 20時38分