バッテリー式バランス型DC miniパワーアンプの製作

バッテリー駆動のパワーアンプは、静寂の中からスキッとした音像が現れる感じがするが、それがバランス型になればより一層強まるのではないだろうか。

というわけで製作したのがこのアンプです。

【外観】
AMP_kane_DC_BAL_0.jpg

定格7.2V リチウムイオン電池を2個使います。

AMP_kane_DC_BAL_4.jpg

入力はバランスがXLR5P(ヘッドホンアンプをラインアンプとして使う想定)、切り替えスイッチでアンバランスのRCAからも入力ができるようにしました。その場合、左上に見える4連ボリュームのCold側はGND接続します。

ベースにした回路は金田式バッテリードライブDCパワーアンプですが、バランス型にするため細かな変更をしています。

大きく異なる点はDCバランスチェック回路が無いことです。理由は、バッテリー電圧を半分にし低電圧低パワーで動作するパワーアンプは、終段トランジスタの発熱も軽微なので安定動作が見込まれるからです。
実際、歪率計測テストでサイン波入力しても、こんな小さなヒートシンクで十分です。音楽再生時は微熱があるかどうかのレベルです。

でも、大出力バッテリーを使うのでヒューズを±2系統に装着してます。

【基板】
AMP_kane_DC_BAL_6.jpg

手前の横列が初段差動増幅と定電流回路です。金田式はFETと抵抗1個の定電流回路ですが、このアンプはNPNトランジスタ2SC1815を使ったカレントミラーです。

中央部が2段目増幅部でHot、Coldの2回路あり、それがその先のドライバー段と終段に接続されます。右Hot、左Coldです。

右側にバランス入力信号ケーブルが見えます。立井マイクケーブルの芯線を取り出し、Hot と Cold を捩ってます。
黒く巻き付いているのは、RCA入力のGNDラインです。

【リチウムイオン電池の充電器】
AMP_kane_DC_BAL_1.jpg

12VDC、1Aの小型ACアダプタを2個内蔵した充電器です。電流調整に5Ω5Wの負荷抵抗を内蔵していますが、それが熱を出すので小さなファンで冷却しています。
右に見える赤LEDが充電中を示すパイロットランプです。負荷抵抗の両端電圧(充電初期で約4V)から1.5kの直列抵抗を入れてLEDを接続してます。バッテリーが規定電圧(このバッテリーは約8.6Vでした)に達すると、バッテリー内部の保護回路が動作して充電が終了しますのでLEDも消灯します。

【歪率と出力】
AMP_kane_DC_BAL_7.jpg

最小歪率は約0.02% THD-N と立派なものです。シミュレーションでは電池電圧が7.2Vなので、最大出力(歪率1%)は2W(4Vrms)だったのですが、リチウムイオン電池の実質電圧が8.5V程度あるので、約3.1W(5Vrms)になりました。

【出音】
私の所有する8cmという小口径フルレンジ・バスレフスピーカーでの音ですが、かなり低域、中域、高域とバランスの取れた出音と思います。特に女性ジャズボーカルが得意なジャンルかもしれません。キレとしっとり感が同居した音色です。

ヘッドホンアンプでは声の艶がしっかり聞こえるのは当たり前なのですが、小口径スピーカーでも同じような感覚がするのは、このアンプが初めてのような気がします。

この音質は初段FETのシャープさと、終段増幅に初めて採用した大出力用トランジスタ(2SC5949、定格200W)の特性によるものなのでしょう。
シャープな音感の中にやさしさが感じられ、珍しく聴き入ってしまいました。

【回路図】

AMP_kane_DC_BAL_5.jpg

金田さんオリジナル回路では負帰還抵抗を可変型にして音量調整してますが、このアンプでは一般のアンプと同じ、入力側にボリュームを設けています。
注) R5は回路図上、200Ω抵抗になっていますが、実際には200D5Aというサーミスタで、終段Trに貼り付けてアイドル電流の熱補償をしています。
尚、アイドル電流の初期値は50~100mA (0.22Ω保護抵抗両端電圧差で、約10~20mV) で、VR1トリマーで調整します。温まってくると最大150mA位まで上がりました。但し、歪率計測のサイン波入力時ですので、実使用時はそこまで上がらないかと思います。

【失敗談】

基板写真をよく見ますとコンデンサを取り付けるスペースと取り付け穴が見えます。
これがあると、スイッチを入れた時のチャージ電流でリチウム電池の過電流保護回路が動作します。

また、見えているコンデンサは除去前のVDD、VEE端子間を結合するコンデンサです。


このアンプ、間もなくお嫁に行きます。





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2010/3/17 電子工作をプラスしました。

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