2016/04/15

6C45 フォノイコ高圧CFBレギュレータの試作(1)

高圧レギュレータにとっかかってから2週間ほどたってしまいました。

Rev.1(第1版)の試作はDN2540も入手して試作ボードをユニバーサルボードでつくりました。
悩ましいのはユニバーサルボードで部品をマウントしWiring Diagramを作り、実際にボードを作り上げる面倒くさい手順で、楽しんでやる人もなかにはいるかとは思いますが、テツは生来ずぼらですから、何か新奇性とか魅力的なことが無いとさっぱりMotivationが上がりません。

そんなことですが高圧レギュレータを作り始めました。そのプロセスの一部を紹介します。

手順は部品をボードに植えることから始めました。

部品のピン位置、信号経路や発熱、ノイズ、拡張性などを考慮して回路図を見ながら最適だと思える所まで推敲します。
その後、写真を撮り、「ペイント」で取り込み、回路図に従って実体配線を「図形」の中から「曲線」を使ってフリーハンドで線を描いていきます。
部品面

この方法の欠点は失敗したときチエックポイントに戻ることができないので適当なところでFileにセーブしておくのがいいですよ。
次は配線ですが、やるのはこの裏側なのでイメージの「回転」から「左右反転」させ、裏側から見た絵にします。
パターン面から見た配線。
部品の文字が鏡文字になってる

このパターンを線で半田付けしていけばいい訳です。 基本は裸のメッキ線で行い、ショートする可能性があるときはビニール被覆線で行います。

出来上がったら通電してテストとなるわけですが、まだフォノイコライザ用整流回路ができてないので、真空管式ヘッドホンアンプが似たようなスペックなのでこちらからLC平滑済み300Vの電気をもらいました。

通電しましたがほぼ設計どおりにゆっくりと2秒ほどで所定の電圧に到達しました。ボリュームで電圧が変わります、とりあえず250Vにしました。

入力320V 出力250Vで負荷電流は50mAを流しました。出力変動はほとんどなく(データをメモしてなかった!)抑圧されてるようです。

続いて気になっていた出力ノイズを、大容量Cの入ったアダプタ経由で、EMU0404 サウンドカードに取り込んでWaveSpectraで確認しました。
試作、高圧CFBレギュレータ出力ノイズ、無負荷
スケール 10V=0db
96Khz 24bit
 

低域でノイズレベルが上がってますが、100Hz以上では1μV(-140db)以下のノイズフロアー
になってます。
ついでにこの真空管ヘッドホンアンプの200V定電圧電源出力を観測してみました。 この電源は真空管6C19を直列制御管にして基準電圧源は50Vゼナーを積み上げていますのでこのノイズがどんなものかを知りたかったからです。
真空管、高圧レギュレータ、ZD電圧基準
スケール10V=0db
96K,24bit

結果はノイズスペクトルのフロアーが-130db(10μV)程度に上がってるのが見えます。ゼナーダイオードはこのように全帯域に亘ったノイズ、ホワイトノイズを出すのがわかります。

という事で動作確認をしました。ほぼ設計通りの性能が出てます。

これで終わりかと思いましたがレギュレータ入力の高圧電源をクリップリード線でつないでいたので
外すときに不注意から活線作業になり、小さな火花がパチパチと言ってその後はアウト。

このレギュレータはブートストラップ型基準電圧なので、トラブルシューティングが困難なのでトランジスタを全部交換し復旧しました。

不具合の原因はレギュレータ内のコンデンサが大きいので充放電が大きく、ストレスがかかりやすいことにありそうです。 それと、基準電圧発生用抵抗の発熱が大きいのも気になります。

これらを解決するには作り直しですね。レイアウトも部品に合わせて変更です。


仕掛かり中Rev 2ボード。
抵抗2個をWattageの大きなものに
JMOSも大きなヒートシンクにする必要あり

SPICEだけでは発熱や電流値を実感できないのでこんなことが起こりますね。気をつけなくちゃ

という事でRev.2に改版中です。手持ち部品だけでは足りないので買いに行かなくちゃ。


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