まずはBlueWind DC-Arrowの試作機を作る
先日、発注した3種類の基板が到着しました。
まずは±電源版のDC-ArrowであるBlueWind DC-Arrowの試作機を作るところから始めています。DUAL-DC-ARROWの試作機をばらして放熱ケースを流用しました。
トランジスタ固定穴や基板固定の支柱が既にあるのでラクチンです。今回はNPNトランジスタの2SC5100とPNPの2SA1908を使います。
そうそう、DUAL DC-Arrowは緑色の基板でしたが、BlueWind は 青にしました。BlueWind と名乗って赤とか黒とかはないですよね(笑)
部品を実装した基板を乗せます。
足の位置がぴったりと合いました。 秋月電商で売っている2SC5100/2SA1908は足が曲がっているフォーミングリード品ですが、そのまま加工せずに使えます。(DUAL DC-Arrowのときからです)
試作機なので電圧監視をするために小型の電圧計も取り付けてみました。 電圧可変範囲は 10.6V~11.7Vと少ないです。 +と-の電圧のバランスをとる微調整用としては十分機能しています。
可変範囲を広げるのは抵抗定数を変更すれば可能ではあるのですが、低インピーダンス出力を重視するための仕様です。考え方はDC-Arrowと変わりません。
回路図で説明すると、Q1のベースのノードのインピーダンスを低くするという部分です。 一般的に多いのは定電圧性重視してR1に相当する回路をFETやトランジスタなどで定電流化(=高インピーダンス化)する手法です。
ツェナーダイオードを2直列にしているのは、その方が許容電力を確保できる点と、5~6Vあたりのツェナーがノイズが低く温特も良いという物性からの選択です。
BlueWind DC-Arrowは、25VAというトランスの仕様から600mA程度の電流が取れる計算です。数秒間であれば1Aくらいまでは大丈夫と思います。例によって過電流保護などの余計な回路は入っていません。
約200mAの電源電流が流れる入出力バランスアンプを駆動しながら評価中です。 この基板も訂正しているのでそちらも組まないと・・・
ということで近況報告でした。
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たかじんさん
回路図を参考にさせていただいております。 いくつか教えてください。
上記回路図のドライバのエミッタからアースに落としている抵抗(R5)の役割は何でしょうか。
同様に、R3の意味は、電圧調整ということでしょうか。 逆に言えば、電圧調整が不要(ZDを選別するなど)なら、不要という理解でよいでしょうか。
よくわかっておらず、申し訳ありませんが、解説記事を探せなかったので、お伺いする次第です。 よろしくお願いします。
投稿: n'Guin | 2023年5月28日 (日) 15時27分
お〜、いよいよBlue Wind DC-Arrow +/-がその姿を現しましたか。
±15Vのテスト結果が楽しみ。
投稿: 三毛にゃんジェロ | 2023年5月28日 (日) 16時57分
n'Guin さん
ドライバのエミッタからGNDへの抵抗は、アンプのドライバ段と一緒です。 コレクタ電流を沢山流すことでエミッタ端子のインピーダンスを下げることができます。
抵抗がないと終段のベース電流と同じだけしかドライバ段の電流が流れなくなります。
R3はその通りです。微調整機能が必要なければなくても構いません。 強いていえば電源OFFしたときにC5のディスチャージをしてくれる程度です。
三毛にゃんジェロさん
このトランスを使っているかぎり±15Vはでません。 整流後で16Vちょっとですから。
3~4Vくらいのドロップ電圧が必要になりますので、頑張って13Vが最大と思います。(ツェナーダイオードの電圧次第)
投稿: たかじん | 2023年5月29日 (月) 23時38分
たかじんさん
回答ありがとうございます。
目からウロコが落ちるとは、まさにこのことです。 ありがとうございました。
投稿: | 2023年5月30日 (火) 00時44分
すみません。上の名無しは n'Guin でした。
投稿: n'Guin | 2023年5月30日 (火) 00時49分
たかじんさん
あ、現在テストに使用しているトランスの出力電圧の制約でしたか。
つまり、±15Vを得るには、入力電圧が115Vであれば出力電圧が16V、100Vなら15Vのトランスが必要だということですね。
投稿: 三毛にゃんジェロ | 2023年5月30日 (火) 01時04分
こんにちはHNくまです。
回路について私も質問があります。
問題なければ教えてくださいm(_ _)m
R7はブリーダー抵抗?でしょうか?
5V基板でも結構熱くなるので気になっていました。
外してしまった場合には起動時等に問題が出るのでしょうか?
もう一つ...
今回の正負電源基板のリリースは何時頃になりそうですか?
投稿: くま | 2023年6月 1日 (木) 12時11分
n'Guin さん
回路説明が完全ではなくてすみません。 初代DC-Arrowの時にあれこれ書いたような気もするのですが、まとまっていなかったかもしれません。
三毛にゃんジェロさん
そうですね。 トランスのレギュレーションにもよると思いますが、おおよその電圧はそのあたりだと思います。
くまさん
R7もR5と同様、最低限のコレクタ電流を流すためにつけています。 一般のブリーダー抵抗の役目とは少し違うかもしれません。 出力インピーダンスを下げる目的でつけています。 外すと、低負荷時の出力インピーダンスが上昇します。 10mA以上かならす負荷電流が流れるなら外しても条件は変わりません。
リリースは検証を終えてからになります。 もう少々お待ちください。 今回の基板は20枚作っているので、問題なければそのまま1st LOTとしてリリースできます。
よろしくお願いいたします。
投稿: たかじん | 2023年6月 1日 (木) 21時38分
>5~6Vあたりのツェナーがノイズが低く
↑
というのは、やはり、アバランシェ降伏領域ではなく、ツェナー降伏領域だからですか?
一般的に、アバランシェ降伏領域(高いツェナー電圧)より、ツェナー(低めのツェナー電圧)降伏領域の方がノイズ等の特性等が良いとききますので(笑)
※上記、そうでなかったら、申し訳ありません。
m(UU)m
投稿: 松居純也 | 2023年8月12日 (土) 23時12分
松居純也さん
すみません。 5~6Vのツェナーは温度特性が良いの間違いです。
ノイズは10V以下のものであれば「ノイズが大きくて使えない」というものは殆どないと思います。
また、製品による違いの方が大きいという話もありますが、どの型式がノイズがちいさいなど具体的な情報は、なかかなか見つかりませんね。
投稿: たかじん | 2023年8月13日 (日) 18時39分
たかじん様
いつもコメントありがとうございます!^^
そうでしたか。
私も、ツェナー降伏領域より、アバランシェ降伏領域の方がノイズが大きいというのはどこかのサイトの受け売りだったので、自分でもしっかりとリファレンスがとれていません(汗)
仮にそうだとしても、私は半導体自体を設計するわけではないので、実際、どの製品のどの電圧が、アバランシェ(ツェナー)で、という情報もデータシートなどでは目にしませんものね。
ちょっと機会があれば、自分で色々、実験してみようかなと思います^^
因みに自分は、たかじん様のDCアローの様なNonフィードバックの電源を設計する際は、バンドギャップリファレンスICや、(シャント型等)低ノイズの基準電圧源、の素子をつかったりしますが、それだと、高い電圧のものは見つからない(半導体設計的に難しい!?)ですよね(汗)
手元に、「超LSIのためのアナログ集積回路設計技術・上下」、「CQのアナログICの機能回路設計入門」が積んであるので(笑)
特にバンドギャップリファレンス辺りには、再度、勉強しなおしてみようと思います!^^
いつもご丁寧なご返信、ありがとうございます^^
投稿: 松居純也 | 2023年8月13日 (日) 20時46分
たかじんさん
サンケンの2SC5100(P)がほぼ入手不可能に近くなっています。
Q3, Q4でコンプリメンタリペアとなる代替品のお勧めは何でしょうか。
投稿: 三毛にゃんジェロ | 2024年6月23日 (日) 13時10分
三毛にゃんジェロさん
ついに2SC5100までなくなったのですね。。
オーバースペックになりますがTTC5200/TTA1943 のペアですね。 足をぐいっと曲げないと付かないかもしれません。
また、背面が絶縁されていないので絶縁シートを敷いて放熱する必要があります。
投稿: たかじん | 2024年6月24日 (月) 22時35分
たかじんさん
ありがとうございます。
でも、TTC5200も秋月の在庫は2桁という厳しい状況ではあります。
投稿: 三毛にゃんジェロ | 2024年6月25日 (火) 14時21分
三毛にゃんジェロさん
TTA、TTCシリーズはまだ生産しているはずですので、そのうち復活すると思います。
投稿: たかじん | 2024年6月26日 (水) 20時20分