音源とオーディオの電子工作（予定）: スイッチング電源

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2019年2月17日日曜日

±12V_+5V電源はんだ付け完了

Github
https://github.com/ryood/DASS01/tree/master/%C2%B112V_%2B5V%E9%9B%BB%E6%BA%90

Github(eagle)
https://github.com/ryood/DASS01/tree/master/eagle/%2B-12V_PSU

回路図

基板図

※Eagleのライブラリで7912の縦挿入のモデルが見つからなかったので平置きのモデルで代用しています。

OSコンは耐圧が16Vなので、ディレーティングのためデカップリングコンデンサはOSコンではなくアルミ電解にしました。

今回使用したアルミ電解は

C1,C2: ルビコンLZH 100uF 35V 105℃
C3,C4: ニチコンMUSE UKZ 470uF 25V 85℃

です。

部品面

ハンダ面

VT-60と接続

出力ノイズの測定

負荷抵抗を220Ω×2として出力ノイズを測定しました。

出力電圧
+12V +12.17V
-12V -12.07V

ch1:+12V ch2:-12V

ブレッドボードでの実験でOSコンで測定した時よりノイズレベルが大きくなってしまいました。なにか間違えてる気もしますが、ま、しょうがないかな。

メモ：

ブレッドボードでの実験中、100uFのアルミ電解を正負逆に接続したら「ボン！」という音とともにお亡くなりになりました。9V程度では逆接続しても一瞬で壊れることは経験したことがなかったのですが、15Vあたりになると即死するようです。（耐圧35V品を使用）

2019年2月13日水曜日

コモンモード・チョークとデカップリング・コンデンサ（メモ）

回路図

コモンモード・チョークも片側だけ見ればただのコイルです。L1とC1で2次ローパスフィルタになります。

コモンモード・チョークとコンデンサの仕様を見てLTSpiceでシミュレーションしてみました。

コモンモード・チョーク： SCHAFFNER EV20-1.0-02-3M9
デカップリング・コンデンサ：ルビコン・アルミ電解 LZH 100uF

シミュレーション回路図

L1はコモンモード・チョークの片側、C1はデカップリングコンデンサです。

Rslはコモンモード・チョークの内部抵抗(168mΩ)、Rclはデカップリング・コンデンサの内部抵抗(94mΩ)です。

R1はダンピング抵抗としてシミュレーションのために入れました。L1とC1の2次LPFのQをコントロールします。

RLは負荷抵抗で、RLの値によって出力電流が変化します。電源電圧が15Vなので、RLが10Ωだと1.5A、100Ωだと150mAの出力になります。

AC解析

ダンピング抵抗4.7Ω

青色の線が出力電圧です。

ダンピング抵抗R1が4.7ΩのときのAC解析です。カットオフ周波数fcはL1とC1の値から計算すると

fc = 1 / ( 2 * π * √(L1 * C1)) ≒ 255Hz

で、AC解析のグラフの肩のあたりと合致します。

ダンピング抵抗を入れないものとしてR1=0.1としてシミュレーションすると

ダンピング抵抗なし（0.1Ω）

Qがあがってカットオフ周波数でピークが発生します。

過渡解析

入力を+15Vで500kHz/1Vの矩形波のノイズを加えて過渡解析しました。

ダンピング抵抗ありR1=4.7Ω

ダンピング抵抗なしR1=0.1Ω

当たり前の話ですが、ダンピング抵抗（4.7Ω）を入れると出力が低下します。

低抵抗の世界は高周波の世界と並んで闇が深いと思いました。

無駄なことをしてしまいましたが、寄り道するのも楽しい。

<追記:2019.02.16>

ダンピング抵抗を入れるか入れないかを比較しやすいようにLTSpiceの過渡解析のグラフの縮尺を同じにしてシミュレーションしました。

ダンピング抵抗ありR1=4.7Ω

ダンピング抵抗なしR1=0.1Ω

比較すると、ダンピング抵抗を入れた場合(R1=4.7Ω)は振動が抑えられますが出力電流（赤色の線）が大きくなると出力電圧（青色の線）が低下します。

ダンピング抵抗を入れない場合(R1=0.1Ω)は、出力電流が小さい場合は初期の振動が大きく出ますが、出力電流が大きくなっても出力電圧はほとんど下がりません。

定常状態になるまでの時間がかかりますが、やはり電源ラインには無駄に抵抗を入れないほうが良いと思います。

</追記>

2019年2月11日月曜日

±12V_+5V電源の設計

DASS01では+5Vの電源は使わないので、±12Vの電源として製作することにしました。

DASS01のブロック図

回路図

基板図

※配線まだ

部品並べ

メモ：

16V定格の100uFOSコンに15V食わせるのはやめたほうが良いかも。出力段の470uFのOSコンも16V定格で12V。

普通のアルミ電解で定格の大きいものにすげ替えてどうなるか見てみる。

2019年2月10日日曜日

±12V_+5V電源の構想

DASS01用に電源を製作します。Eurorackの電源は±12Vと+5Vなのでこれに習って作りたいと思います。

スイッチング電源 VT-60

ジャンク品で買ったDESNSEI-LAMBDA VT-60を温存してあるのでこれを使います。

VT-60の仕様

出力電圧	最大出力電流
+5V:	5A
+15V:	1.6A
-15V:	0.5A

±15Vなので、これを3端子レギュレータを使って±12V電源とします。+5Vの方はそのまま。

「スイッチング電源ユニット(DESNSEI-LAMBDA VT-60)のノイズ測定」で測定したように、出力に結構ノイズが乗っています。

スイッチングノイズの周波数は、5V出力が625kHz、±15出力が180kHz程度で可聴帯域外なので放置しても良さそうですが、スイッチング方式のACアダプタにコモンモード・チョークを入れるとノイズが改善されたことがあったので（参考「コモンモード・チョーク・フィルターをACアダプタにかけてみる実験。」）、VT-60にも入れてみてノイズが改善されるかどうかブレッドボードで実験してみました。

コモンモード・チョーク（SCHAFFNER EV20-1.0-02-3M9）の仕様