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« 黒田式トランスリニア・バイアス回路の起源? | トップページ | HPA-1000の外形寸法など »

2020年4月19日 (日)

新ヘッドホンアンプHPA-1000用の電源基板について

当初は、パワーアンプ用の電源&保護基板であるPRT-02を使おうとしていました。

ところが、はやり感度の高いイヤホン(10uVのノイズも聞こえる)では電源リップルの影響を避けきれないため、リップル低減機能を持たせつつ、配線長も最短にできる基板を開発することにしました。

Prt03a

PRT-02ベースで、リップルフィルタと出力インピーダンス切り換えリレーを搭載して基板を設計していたのです。

そろそろデータ出ししようと思っていた夜、

 

寝ているときに、ふと思ったのです。

 

アンプ基板への配線がどうにも長い。

 

 

という訳で、基板のデータ出しをやめて、新たに基板を設計しなおしました。回路はほぼ一緒。

Prt03b_20200419221101

本当は電源を左右で分けるとハムを誘発するので良くないのですが、トランスからの誘導ノイズが多いため配線長を短くすることを重視したのと、いくつかハム対策の案を思いついていたのでこの配置にしました。

Prt03c

出来上がった基板は、ご覧の通りです。 ラズパイ基板はサイズ比較のために置いてます。

検証用としてスピーカー出力配線も付けているのでセンター部の配線が若干ごちゃごちゃして見えますが、本来はGND線とヘッドホン出力の3本だけになります。

当初、トランスは共立電子のトロイダルトランスを使っていました。電圧・電流のスペックは全く問題ありません。ただ、リーケージフラックスが多くハムを誘発してしまうため、4~5年前に特注で作ったRコアトランスにしています。

 

 

さて、インピーダンス切り換えは、以下のような3ポジションのトグルスイッチで行えるようにしました。

3p_sw

配線は3本。ON-OFF-ON とセンタで止まるタイプですので3ポジションが得られて、Hi-MID-LOWを選択できます。

どのポジションでもリレーの接点は1回のみしか通らない回路構成にしてあります。もちろん電源のON-OFFのポップノイズ低減のためリレーを切る。また、アンプ出力にDC漏れがあった時も保護動作としてリレーを切る動作をします。この辺りはPRT-01、02と一緒です。

写真では見えにくいと思いますが、一部にチップ抵抗を使って基板を小さくしています。

Prt03d

使用するリレーは、オムロンのG6A-2(金クラッドツイン接点)という安定した接点が得られるものです。ですが、流せる電流は2Aくらいですのでスピーカー用の出力リレーとしては使用できません。ヘッドホンなら2A流れることは無いので問題ありません。

 

 

 

 

 

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ヘッドホンアンプ」カテゴリの記事

HPA-1000」カテゴリの記事

コメント

頒布開始が待ち遠しいですね~。ところで、呟いておられた100度を超えた抵抗とは? 又使用した特注トランスは“TRS-12”でしょうか。ボチボチ部品集めやおさめるケースの検討もしたいので各基板のサイズなども含めての全容も知りたいです。

onajinn さん

ありがとうございます。細かい修正を行って量産版に移行しようと思います。
100℃を超えていた抵抗は、リップルフィルタの抵抗です。
抵抗値と許容電力を変更して50℃くらいになっていますので大丈夫だと思います。
トランスはVFA-1/CFA-1用に作ったフェニックスの100VA。電圧は整流後に20~19V。リップルフィルタ後で18.5Vくらいです。
基板寸法は近日中に公開いたしますね。

領布が近そうですね。たかじんさんが「やりたいようにやった」作品、本当に楽しみです。
基板メーカーは、このコロナ禍で動いているかな、心配ですね。台湾なら大丈夫かな。
しかし、完成イメージのCADは、実物と見紛う出来ですね。^^

たかじんさん

こんにちは。
個人的な内容で申し訳ありません。

ヨドバシでSB32を購入したのですが在庫確認中になったまま1週間ほど経ちます在庫が切れているのでしょうか?
在庫を持っているお店で購入すれば良かったなと後悔中…

Kaz さん

ご購入ありがとうございます。 ヨドバシwebは、共立電子さんからの販売になっているようです。日曜日に補充分を送りましたのでそろそろ配送されるころだと思います。
大変お待たせしてすみません。

よろしくお願いいたします。

kontiki さん

特に何の制限もなく作りましたので、面白い音が聴けています。

最終的な修正(シルクの定数)をしたあと、量産版の基板を発注する予定です。 どこの会社に出すか悩んでいるところです。
枚数を多く作るつもりなので品質の良くない所にだすと痛い目にあいますし。

もう少々お待ちください。

たかじんさん

ありがとうございます。
ステータスが在庫確保 出荷になりました。

Kaz さん

遅くなってしまい申し訳ございませんでした。
ヨドバシでの購入はポイントが付くので、一番お買い得かもしれないです。

よろしくお願いします。

アンプの全体像が壮観で、まるでパワーアンプみたいですね。
ヘッドホンは最近使っていないのですが、ぜひとも聴いてみたいです。

ところで、PRT-02とかとは違って電源平滑が大型のブロックコンデンサではなく小容量のパラになっているのは、リップル・ノイズ対策や電源インピーダンス改善のためでしょうか。

また、本基板でもSiC SBDが使用できそうですが、たかじんさんはSiC SBDの選定はどのように行っていますでしょうか。
トラ技ゼロディストーションアンプ用PRT-02の回路図を見ると、15000uFのコンデンサに対して耐サージ電流(half sine wave)が結構小さいSBDを選定されているようで、ちょっと疑問に思いました。

zpさん

ありがとうございます。
ブロックコンデンサは入手性があまり良くないからです。深い意味はありません。パワーアンプは、そもそも作る人が少ないので頑張って探してもらうという手荒な手段が取れます。でも、その10倍は売れるであろうヘッドホンアンプでは、ちょっとできないです。

またリップルフィルタも必要になったため、新規で作ることにしました。インピーダンス切り替え機能はついでです。

ご指摘のSiC-SBDは途中で変えています。サージ電流の実測で余裕がないのと、発熱が多かったからです。(トランスが強力になったのもある)
電流は、電流プローブで簡単に測れます。冬場でトランスが冷えてる一発目が大きな電流になりやすいですね。100回くらい測れば様子が見えてきます。

たかじんさん

緊急事態宣言発令されてから、3週間ですね。
ようやく都内の感染者も減少し始めたようで、良かったです。
ただ、緊急事態宣言は、延長されそうですが・・・

前の記事で、出力インピーダンスをLow-Mid-Highと切り替えるギミックを説明されておられましたが、それぞれの抵抗値が 0, 10, 100Ω ということは、Lowにすれば普通にスピーカーをつないでミニワッターとして使えるということですね。アンプの回路構成からして当然ですが。その場合は、発信対策も必要でしょうか。
また、スイッチでNFB量を変えることもできそうですので、本当にいろいろ遊べそうです。楽しみです。^^

たかじんさん

回答いただきありがとうございます。
なるほど入手性の問題でしたか、確かに普通のコンデンサに比べたらだいぶ限られてしまいますね。

そしてトランスのサージ電流ですが、当方測定環境がないためLTSpiceのシミュレーションだけが頼りです(汗
SiCを使うとなると仰る通り発熱も問題になりそうですが、最近はVfもちょっとずつ下がってきているので少しは扱いやすくなっていると期待したいです。

そういえば、最近新日本無線の新型電子ボリュームのニュースを見まして、今回せっかくの超弩級ヘッドホンアンプですし、いつか電子ボリューム基板(VOL-12)の復活があればいいなと思いました。

kontiki さん

鋭いですね。 試作機で実際に4Ωのスピーカーで鳴らしています。ただ、リレーの許容電流と、電源部のリップルフィルタの抵抗がネックになり、大音量でならし続けると不具合が起きる可能性があります。

量産基板ができあがるまで内緒にしようと思っていましたがNFB切り換えの端子を設けました。 インピーダンスが高くないので、近距離でしたら配線を引き延ばして抵抗値を変えるスイッチを付けられると思います。

NFB量を0dBにすると、高感度なイヤホンではノイズが多く聞こえてしまうのでおススメできませんが、普通のヘッドホンなら許容範囲と思います。 低域の出方が特徴的で面白い音が聴けます。

緊急事態宣言はいつまで続くのか。 関東はまだ先になりそうな気配を感じます。本日、散髪しようと街にでたのですが、普段とかわらないくらい人が沢山いました。 そして理髪店は臨時休業してました。。。 自分で切るかなぁ。


zpさん

サージ電流はシミュレーションでも条件を揃えれば推測出来ると思います。がトランスの巻き線の抵抗値などが、正確にはわからないので実測した方が手っ取り早いのです。
SiCのいやらしいところは温度が上がると、Vfが高くなる部分です。 発熱するとより一層発熱を増やす方向に向かってしまいます。 許容温度が175℃と高いので簡単には壊れないと思いますが、近くにあるコンデンサがヤバくなってきます。
まあ、ヘッドホンアンプなら、パワーアンプほどの負荷がかからないので問題はないと思われます。

例の新電子ボリューム、秋月電子で取り扱いしてくれることを願うしかないですね。

たかじんさん

お忙しい所、レス頂き、有難うございます。
やはり、Lowモードは、SP駆動用だったのですね。これだけの重装備HPAですので、普通に家庭で聞く程度なら十分すぎる駆動力があると思います。最終段無帰還のパワーアンプの音は聞いたこと無いので、スピーカーで聞くのも楽しみです。既に試しておられるということは、発信対策(コイルとコンデンサ)は必要なさそうですね。
内緒の情報まで開示いただき、恐縮です。NFBの配線を伸ばすのは、ちょっとアレなので、基板上にスイッチを付けるか、リレー切り替えにしようかと、アレコレ妄想してました。^^; NFB切り替え用端子まで準備されているとは、遊び心満載ですね。^^ 完全無帰還の方も既に試しておられ、面白い音が聞けるとのこと、ワクワクしてきます。

kontiki さん

いや、いや、いや、 LOW “も”ヘッドホンドライブ用です(笑

終段からフィードバックしていないので発振はしにくくなりますね。そこはメリットかもしれません。

MIDとHiの抵抗は、ご使用になるヘッドホンに合わせて選定してみるのが良いと思います。
試作機は0-10-100Ωにしましたが、0-10-33Ωの方が使い勝手か良いかもしれません。100Ωは優しすぎる音になりました。

同じ抵抗値で品種を変えるという手もあるかと思います。
0-47(デール金属皮膜)-47(スケルトン) みたいな感じで。

無帰還アンプと言ってもいろんなタイプがあり、音はみんな違っています。
NFBをかけたアンプもみな音が違うので、NFBの有無では音は決まらないと思われます。

たかじん さん
電源基板の平滑コンデンサですが、PRT-03は2200μ6個x2、
電源搭載筐体仕様。
自分のは、外部筐体DC20Vx2、DCケーブルで供給、
TRS-1000,RTF-01,35V6800μx2、ファストリカバリーダイオード600V5Ax8
HPA-1000筐体PRT-03の電解C3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14の
容量をどうするかです、正負数個間引くか、2200μ、1000μ、もしくは470μ組み合わせ12個付けて空きなしでするかです、
D級アンプもアンプ基盤に容量小さくして、付けたほうが良いとのことで、
其のようにしました、
PRT-03はどのようにすればいいでしょうか、
よろしくお願いします。

TINA さん

電源別筐体で、整流後のDCが十分にリップルが取り除かれているとすると、アンプ側ではオーディオ用の電解コンデンサを使うのが良いかもしれません。

いわゆるオーディオ用の電解コンデンサは、外形が大きく容量が少ないものが多いです。中のアルミ箔がぶ厚く、瞬間的な電流の充放電性を重視しているからと思います。

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