(今のアンプが駄目だった場合に備えて)次期アンプを検討するにあたり、一番気になっているのは電源である。PCの電源を交換した時もそうだったのだが、PCに限らず、電源は人間にとっての空気や水や米のようになくてはならないものだ。更に、常に100Vなどの大電力が掛かるので、安全面での配慮はかなり重要だ。しかも、オーディオ機器ではその質(例: 雑音の量)が音質に深く関係する。だから、仮にAmazonなどに仕様に合う安いものがあったとしても、安易に使うことは全くできない。

メーカーなどでは(安い物を)試しに使って評価して、不具合やばらつきのリスクを考慮した数を買って作り、試験して駄目なものは落とすだろうが、個人ではそれはできない。

それで朝から探していたのだが、いいものがほとんどなかった。

そもそも、最初から見当違いをしていた。候補にしたアンプIC(LM3886)の電源の仕様を確認せずに、勝手に「±12や±15Vで充分だろう」と思っていたら全然足りない。±20V以上だったのだ(気付かずに進めていたら、ひどいことになった・・・)。(性能のグラフに載っているので)おそらく15Vでも動くだろうが、そこで賭けるのは良くない。

15Vなら一般的なスイッチング電源が使えると思って居たが、20V以上だと やっぱりトランス式になるのかなあと、嫌な気分になった。オーディオ界では「スイッチング電源なんてもってのほか。トランス式が音がいい」というのが定説だが、重いし(下手なものは)危険だし作るのが大変だし、本当に雑音が少ないかというと そうでもないし、給電性能がいい訳ではないのにすごく安い訳でもないから、余りいいことがない。

個人的にはトロイダルトランスに大きなこだわりがあってw使いたかったのだが、やっぱり大変だし、安い(といっても5千円前後はする)ものは国産でなくて不安なので止めた。

それで、±24V、30W以上のスイッチング電源を探したが、ほとんどなかった。なんとか一つ見つかったが、情報が少なくて気が乗らなかった。スイッチング系統では、他には+15VなどからDC-DCコンバータで±24Vを作る方式と、24Vの電源2台を直列にして±24Vにする方式がある(直列接続可能な電源に限る)。

DC-DCコンバータは「ポン付け」で繋げばそのまま使える訳ではなさそうで、放射雑音対策に ちょっとした部品を付ける必要があるので面倒だ(市販しないなら不要なのかも知れないが、そういう勘がない)。しかも、大出力なのは全然安くない(7千円とか)。その代わり、変換元の15Vなどの電源には今のアンプのや汎用のACアダプタやPCの電源などが使えるというメリットはある。

(2/20 8時) その後、例によってしつこく丹念に探したら、外付け部品不要なDC-DCコンバータが見つかった。ただ、±24V 30Wというのは まずなくて(24V単一のも少ない)、±12V(15W)のコンバータの出力を直列にして24Vにし、それを2個直列にして±24V 30W(±15W)を生成することになる。直列接続可能かつ、その±出力も直列接続可能な絶縁型コンバータなら理論・仕様上は可能なはずだが、実際には思わぬ問題が起こりそうな気がする。。。

が、スイッチング電源2台よりはスマート・小型だし、元電源の選択肢が広い(例: 9-36Vまで可能)のは魅力的だし、なにより、危険なAC 100Vを扱わなくて済むので(とはいえ、±24Vは ほぼ50Vで100Vと大差なく、電力も大きいので、油断は危険な気はする)、ここはひとつ賭けてみたい。

(2/20 16:47) 具体的に候補のキットなどについて調べていたら、やっぱりゲインが23などと高くて、せめて10くらいまで下げても問題ないか調べていたら、どうやら、電源は±20Vでなく±10VくらいからでOKそうだ。つまり、データシートに書いてあった"20V"というのは、+と-の絶対値の和で、それは普通は±10Vのことだ(ただ、ここまで低い電圧で使う例を見たことがないので、余り自信がない)。

それだったら、±12Vでも±15Vでも、電力(電流)さえ取れればOKだ。それで、その辺りの電圧で正負が取れるDC-DCコンバータを探すと、30W(±15V, 1A)と42W(±15V, 1.4A)のものが見つかった。余裕を見れば42Wだが、スイッチング周波数が100kHzからと高くない。一方30Wのは380-460kHzと なかなか高くて良さそうだ。

それで、ピーク電力を考えても30Wも使わなさそうだから30Wのものでいいと思って決めて、「実は行けるじゃん!」というふうに書こうとして ここまで書いていたら、とんでもないことに気付いた。ステレオなのでICは2個あるから、ピーク電力は2倍の60Wにもなるではないか! そんなコンバータはあるのだろうか? 並列接続??

やっぱり簡単ではないな・・・ これは くじけそうだ。

(2/22 9:10) その後、ちょっとしたどんでん返しがあった。データシートの読み方に誤解があって、必要な電源容量を実際の2倍に考えていたようだ。例えば、"±12V, 1A"という計算になった場合、正負両方の電流を想定して12*2*1= 24Wとしたが、そうではなく、12*1= 12Wでいいようだ。まだ自信がないが、オーディオアンプでは音の出力が主な消費源であり、(片チャネルの)音は同時に+と-の値を取ることはないので、+と-で同時に大電流が流れることはないから、片方(半分)での計算でいいのだろうと想像する。

すると、やっぱりステレオでも当初の見積りの2倍は不要で、30Wでいいようだ。

更に、上が正しいのかの確認に検索して見つかったところによれば、オーディオアンプの電源は正弦波を最大出力で連続して出すことを想定して設計しておらず、音楽なら連続するのは最大の1/8程度にみている(詳細は未確認)とのことなので、仮に上の考えが間違っていて本当に2倍の容量が必要だったとしても充分吸収できるから、(僕の用途では)30Wでも かなり余裕がありそうだ。実際、今のアンプのDC-DCコンバータは30Wなので、その設計が正しいとすれば妥当そう(大きくは外れていない)だ。

電源2台直列方式は それなりに手軽なので(とは言え、100Vを使うのでヒューズやスイッチなど、いろいろな面倒はあるし、2台は かさばる)、電源1個が安ければ、まあ悪くない。

それから、スイッチング電源やDC-DCコンバータは電気を高速で(例: 100kHz)on/offしているため、出力には高周波の雑音が数十-数百mVくらい含まれていて(それで「オーディオにはトランス電源」ということになっている)、周波数が低いものは音質に影響を与えるので、カットする必要がある。それには、リップルフィルタという 丁度いいいい部品が見つかった(例: コーセル SNA-03)。ただ、オシロを持っていないから、付けてもどのくらい効いているのか分からない。

結局、アンプの電源部は以下のような構成になる(上から下へ電気が流れる)。

  1. AC 100V
  2. 電源スイッチ・ヒューズ
  3. 候補1
    • スイッチング電源(24V, 15W以上) 2個を直列 → ±24V
  4. 候補2
    • スイッチング電源(±24V, 30W程度)
  5. 候補3
    1. スイッチング電源(15V, 30W以上)またはACアダプタ(12or15V, 30W以上)やPCの電源(12V)
    2. DC-DCコンバータ(30W以上): 15Vなど → ±24V, ±15V, ±12Vなど
  6. リップルフィルタ
  7. アンプ基板

それぞれの候補での単価を概算してみると、全体の予算は1万円なのに電源だけで5600-1万円くらい掛かることが分かり※、しかも、作るのはそんなに簡単でないので、検討しただけなのに なかなか げんなりした

※(2/20 8時) 上に追記した、候補3でDC-DCコンバータ 2個を直列する場合には約7300円(元電源は手持ちを流用するので、その費用は含まず)。

※(2/22 9:10) 上に追記した、候補3でDC-DCコンバータ(±12V 30Wなど) 1個を使う場合には約5400円(元電源は手持ちを流用するので、その費用は含まず)となる。

 

PS. LM3886でなくて もう少し小電力(出力)のIC(例: ±15Vで動くもの)なら、電源に対する条件が緩和されて実現しやすいのだが、僕の要求する性能(歪み, SN比・ダイナミックレンジなど)を満たすものがなかった。もちろん、デジタルアンプは対象外である。

PS2. これを調べる切っ掛けだったのは、今のアンプはDC-DCコンバータで±15Vの電源を作っているのだが、まず、それが数十Wもの容量を持っているのかと、高速な負荷変動(音量・振幅の増大, 特に低音で大きそう)に追従できるのかということだ。仕様を調べたら大丈夫そうではあったが、どうも怪しい気がしている。でも、証拠はない。

ただ、もう少し出力側のコンデンサが大きいほうがいい気がした。とは言え、オシロで見た訳ではないし、大きな容量負荷を掛けてはいけないという仕様もあったりするので、僕にはなんとも言えない。

PS3. 電源以外に、ケースも結構大変である。僕には金属のケースを加工することはできない。PCの電源が使えるなら、ベイのトレイに付けて内蔵させるのがいいかと思っていたが、本文に書いたように 簡単には行かない。他のアンプのような製品のケースだけ使う手もあるが、なかなか手頃なものがない。

それで、先日、何か適当なものはないかと中古屋を探したのだが、丁度いいものがほとんどない(昔のステレオは大きいものばかりだし、近頃のミニコンポなどもまだ大きい)うえに、ジャンク扱いで汚いのに安くないものばかりで がっかりした。

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