オーディオとDIYの日々

フルバランス3チャンネルアンプ 電源ユニット改造

先日完成したばかりのフルバランス3チャンネルアンプだけど、実は製作中に思いついたというかこうすれば良かったということが幾つかあった。でもとりあえず一旦は早く完成させたかったのでそのまま最後まで走ってしまった。

でもここへ来てやっぱりなんかやり残した様な気がして気になるので結局改造することにした。

改造するのは電源ユニットで主な改造点は

<整流回路をダブルブリッジ整流回路へ変更する>
使用しているトランス Amplimo98033 は2回路出力なんだけど現状ではそれを片側同士接続してセンタータップとしてブリッジ整流している。
それを2回路独立して使い、整流ブリッジも2回路並列として±側独立させる。こうすることでGNDを電源トランスから分離でき、交流電源からGNDへの直接的な悪影響を無くすことができる。
また、今回のアンプはフルバランス構成なのでGNDはスピーカー出力からも分離されていてスピーカーからの逆起電力が直接GNDへ影響することも無い。
なのでダブルブリッジ整流+フルバランス構成はGNDが入口・出口からも分離でき、通常のセンタータップ整流・アンバランスアンプと較べて外部からの直接的な揺らぎや混変調歪などがない相当クリーンなGNDになるはず。

<電源部リレーを並列化して接点接続後の定常時容量を2倍にする>
電源が大きいことから今回のアンプでは突入電流対策を搭載したけど必要悪としてリレーがあり、この電流容量は計算上は十分ではあるけど、更に余裕を持たせる為に並列化して多接点(低接触抵抗)・高容量化しレギュレーションへの影響を低減する。
ただ、既に面積的には一杯で単純なリレー追加はできないので、突入電流対策の回路を見直して多少安全性は低下するけど現在直列で使っているリレーを並列で使えるよう電源投入プロセスを変更する。


<トランスカバーを追加する>
現状では650VAのトランスは裸で着いているけど、カバーで覆いたい。
国内では丁度良い物は見つからないので例によって海外ショップやebayなどでも探してみる。
なけでば代用品も検討する。



変更を反映した電源ユニット回路図
センタータップをやめてダブルブリッジにすることでメイン電源のGNDは交流側とは分離した。
突入電流対策は電源投入後一定時間後に並列のパワーリレーでショートするシンプルで多並列接点へ変更。
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ダイオード追加やリレーと12V電源用トランスを入れ替え、トランスカバーを付けるスペース確保など結構手を加えることになってしまった。
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SCM50 ver.guri の バスレフダクトの長さ変更

アンプが一段落して、以前からやらなければと思ってできていなかったダクトの変更をすることにした。

ATC SCM50の初期型を模して製作した(実際には色々アレンジを加えているけど)SCM50 ver.guri だけど、初期型のバスレフダクトの正確な長さがわからなくて、長さは計算と想定で170mmで作って聴いていた。

その後、ブログをリンクさせて頂いているてつさんが初期型のATC SCM50を購入されてバスレフダクトの長さを教えて頂いてダクトの長さは200mmと判明したので、その長さにダクトを変更することにした。
内径は77mmとのことでこれまでと同じ。


ダクトにはVP管の75を使用。
VP75は内径77mmで偶然にも初期のATCのSCMシリーズのダクトと同じ内径になっている。外径は89mm。
以前製作したときはこのVP管をどうやって切ろうか悩んだけど、今回はテーブルソーが使えるので大した苦労もなく切れる。
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色が灰色なので内側をラッカー艶消し黒でスプレーして黒に着色。
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ダクトは取替可能な構造にしてあるので、出来上がったダクトへ交換。


計算では共振周波数は約2.5Hz変わる。
数値は僅かに思えても共振周波数で2.5Hzは低音の印象が随分変わる。
変える前はそれで納得していたんだけど、変えてみたら、SCM100の頃に聴いていた低音の印象に極めて近くなったと感じた。



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フルバランス3チャンネルアンプ  完成

以前製作した SCM50 ver.guri をマルチドライブするために製作していたフルバランス3チャンネルパワーアンプがこの前の日曜日にようやく完成したので、いつもの様に完成記念の写真を撮ってみました。
そしてあらためて全体の構成をまとめてみました。



筐体の大きさや設置などを考慮した結果、アンプ部(上段)と電源部(下段)を独立した形態とました。
アンプユニットには完全に独立したBTLフルバランス3チャンネル分のアンプを内蔵、電源ユニットは1セットで3way片チャンネルをマルチドライブする専用ということで割り切って1ユニットで3チャンネル分供給することにしました。





筐体のベースは中国のショップに肉厚(側板8mm,天底板4mm)なアルミBOXが安く出ていたものを見つけて個人輸入して使用。
それにケヤキ無垢材で4隅の柱とフロントパネルを自作して合体し構造と外観をアレンジして製作しました。
木部は全て自作なので木の選択、木目の使い方などにこだわることで外観は市販のハイエンドアンプ並かそれ以上を目標に製作しました。

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木部はアンプユニットと電源ユニットを上下に積んだ際に杢目がつながるように木材を切り出しました。
表面はケヤキの杢が引き立つようシェラックで塗装。
光の当たり方によってはシェラックの独特な光沢でケヤキの杢が輝いて見えます。

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アンプユニットの天板を開いたところ。
面積の多くをヒートシンクが占める形となりました。
1個のヒートシンクにTDA7293を2個パラレルにした増幅基板をホット側コールド側で計2枚取付け、1チャンネルあたりTDA7293を4個使ったBTLバランスアンプとなっています。
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電源ユニット(左)とアンプユニット(右)を開いて上から・・
電源は1セットで3チャンネル分(スピーカー片チャンネル分)供給。直流電源は±30V。
トランスはオランダのAmprimo(後から知ったんですがゴールドムンドなどでも使われてるようです)、650VA。
平滑コンデンサーはELNA LAO 合計約91000μ。
また手元から離れて設置するのでフリップフロップを使った自作ON/OFF反転基板とリモコン基板も搭載してパネルボタン・リモコン何れからでもON/OFFできるようにしています。これらに必要な電源は別電源としました。

自作アンプと言えどもこの規模だと安心安全でないと気持ちよく使えないと自分では思っているので、
電源ユニットにはヒューズ・電源投入時に抵抗を接続し約5秒後に切り離す突入電流対策、アンプユニットにはupc1237を使ったSP保護回路を入れています。

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リヤパネルです。
入力はバランス専用となっています。
ユニット間接続は七星のレセプターとコネクター。ケーブルは自作。スズメッキ平編銅線でシールドしてボディーアースしました。
電源ケーブルは今のところありあわせです。

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表面パネルには電源ユニット側にリモコン用の赤外受光窓とON/OFFスイッチがあるのみ。
スイッチはパイロットランプ内蔵としました。

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これで6chプリ~3chパワーアンプx2~スピーカーまで自作によるフルバランス3wayマルチドライブのシステムが完成したんですが、まだ肝心のチャンネルデバイダーが準備できてません。
なので当面は慣らし運転も兼ねてネットワークを使ってバイアンプで鳴らしながらゆっくり考えようと思っています。
また、基本的には音さえ気に入れば特性はあまり拘りがないので電源の確認以外は測定などはしてないのですが、一応出来栄えの確認という意味で周波数特性、歪率、可能ならダンピングファクターなどの特性値も追々測ろうと思っています。

それから、アンプとは関係ないですがラックも作りたいなと思っています。

今後とも引き続きどうぞよろしくお願いします。

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フルバランス3チャンネルアンプの製作 57 電源ユニット組立 組立完了

電源ユニットも一通り組立を完了した。

天板を被せる前に一度もテストしていなかったリモコンとフロントボタンとのORによるON/OFFなどを動作確認した。


電源ユニットからアンプユニットへの電源供給用ケーブルは当初横並びでも設置できる様に少し長めで作ったけど、設置面積を考えると実際には横並びで置くことはまず無くて縦積みだろうということで、少しでも短くするため縦積み専用の長さに切り詰めた。
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フルバランス3チャンネルアンプの製作 57 電源ユニット組立

アンプユニットの組立は完了したので続いて電源ユニットを組み立てる。

アンプユニットのようには纏まらないけど、一応配線の整理をした。


今回のアンプでは今使っているクレルFPB200と同じ使い勝手にするため、リモコン/正面スイッチどちらでもON/OFFできるようにON/OFF反転用のフリップフロップ基板を作って搭載した。
故にリモコン動作のリレーはフリップフロップ反転用なのでモーメンタリー動作(ボタン押された時だけON)にしてある。
そしてこれは最後まで未装着だったリモコン用赤外受光部。
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正面スイッチもリモコンリレーとORに接続したフリップフロップ反転用なのでモーメンタリースイッチ。
正面木部裏側から取り付けた。
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筐体側面を組立て、正面に木部を取り付ける。
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フルバランス3チャンネルアンプの製作 56 アンプユニットは組立完了

ようやく本体をシャーシに収めるところまで来た。

シャーシのベースはeBayを通じて中国のショップから買った下のアルミシャーシ(写真には写ってないけど天底板も)。
選定理由は
・大きさが丁度良かった(330x430x100mm)
・アルミが厚く剛性感が高そうだったこと(厚みは天底板が4mm、周囲板は8mm)
・値段が国内で無垢アルミ板を買うよりも安かった。(もちろん国産の自作用アルミケースと較べても安い)
など


これをベースに4隅の柱と表面装飾用のパネルをケヤキ無垢材で自作して外観と構造にアレンジを加えて製作している。
木部は既に昨年11月頃に製作済であとは組み立てるのみ。

アルミシャーシの4辺を自作の木製支柱と結合。結合用の部材もアルミLアングルを使って昨年に製作済みのもの。
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自作の木製装飾パネルは裏側からネジ止めした。
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裏面パネルは既に底板に付けて本体に着いているので3方のみで側面組立完了。
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上下裏返して上から被せるかたちで本体と結合。
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上下を戻して裏面パネルも支柱へネジ止め。
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天板板を取り付けて一通り組立完了。これで昨年7月に製作着手して以来8ヶ月経ってようやく1ユニットが形になった。
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横、裏側。
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あと同じアンプユニットを1台と電源ユニット2台を組み立てる。




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ヒートシンクの出処がわかった

製作中のアンプのヒートシンクはどこかから流れたアウトレット品を使っているのだけど、偶然これが使われているアンプの写真を見つけた。それがこれ

これはマランツ PM8005のアンプモジュールで、ヒートシンクは今回使用しているものと全く同じに見える。

マランツかマランツへ納入しているヒートシンクの製造元から余剰か何らかの不合格品が流れたんだろう。

ところでPM8005は70wx2(8Ω) 100wx2(4Ω) ということで マランツではこのヒートシンクで200wは対応できると計算していることになる。

一方製作中のアンプは1chで85w(8Ω) 170w(4Ω) の予定なので ほぼ同等。
増幅素子の熱効率が必ずしも同じではないしシャーシの構造も違うけどおおよそ良い線なのだと思う。

ヒートシンクを選定する際に素人の熱計算で多少不安は感じつつも実際にはこんなパワー使うことはないからと自分の中で妥協した感じもあったけど、ハイパワーなアンプの製作にはやはり切り離せないことなので、これで検算できた気がして一安心できた。

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フルバランス3チャンネルアンプの製作 55 配線を整理して外装の組立へ


アンプユニットの配線を整理して、カップリングコンデンサを全チャンネルERO MKT1813へ付け替えた。
配線に使っているビーメックスは塑性変形しにくいので曲がり角は緩やかなカーブになる。

これでアンプユニットの中身は完成。
(出力の配線の引き回しをヒートシンクの向こう側から手前側へ変更したので写真を差替えた)

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アンプユニットは外装の組立に取りかかることにした。
まずはアルミの側板に木部を取付け。
木部は去年の11月頃に作って放置してあったけど、その間に色が濃くなった気がする。
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フルバランス3チャンネルアンプの製作 54 3ch目の組付け完了

このところ週末になかなか時間が取れなくて停滞していたアンプの製作だけど、やっと3ch目の組付けをすることができた。

ようやく最後の組付け
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配線の整理がまだできてないけど、一応全ての組付けが終わった。
テスト用に3チャンネル目だけ電源を結線した状態。
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3ch目だけ結線してビクター ZERO30FINEを使って音出しテスト中。
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これでなんとか3月中には完成させたい。

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昭和な測定器買ってみた・・・

今回のアンプ製作では音の確認は結構な時間をかけてやっているけど、測定は電源の確認はしたもののアンプについては何もしてなくてどうしようかなと多少思ったりしていた。
自分で音が気に入ったならそれで良いとも思うし、ある程度客観的に知っておきたいというのもあるし・・

ただアンプの測定となると測定器もないのでPCやオシロ・テスターなどで出来る範囲でということになるんだけど、例えば周波数特性測るにしてもPC音源とPCのサウンド入力では測れる周波数も限られてくるし、個人的には作業的にもあまり楽しくない。

そういうこともあってアンプの測定で最低限これぐらいあればなということでミリバルと発振器の中古をたまに見たりしていたけど先日ちょっと気になるのを見つけて結局買ってしまったのがこれ。

買ったのはLEADER LAV-192 AUDIO TESTER というもので、ミリバルと発振器が一体になっていてまさしくアンプ測定用につくられたようなもの。
それぞれ別個に買う手間が省けるし自分程度ならこれで十分で、値段も数千円と格安なのでダメ元で入札したら、他に入札者無くその値段で落札できてしまった。
右側の発振器の出力をアンプへ入れてアンプの出力を左側のミリバルで測る。

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早速動作確認してみた。
オシロで発振器の確認。特に問題なし。ノイズなども乗っていない。
発振器の出力をミリバルへ入れてミリバルの動作確認。
mVレベルの正しさはうちでは確認できないけどメーターが動くことまでは確認できた。
古いのでロータリースイッチの接点がやや不安定で多少のメンテは必要だけどとりあえず使えそう。

昭和な測定風景が楽しい。
前から最低でも発振器は欲しかったので良い買い物だった
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