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2019年11月10日日曜日

秋月のACアダプター出力ノイズ比較: GF12-US0913、GF18-US0920T

秋月取り扱いの9V ACアダプターのGF18-US0920T(最大2A)とGF12-US0913(最大1.3A)の出力を比較しました。


どちらもメーカーは「Go Forward Enterprise Corp.」で、サイズは結構異なります。

測定回路

負荷抵抗を100Ωとし(出力電流:90mA)、デカップリングとして470uFのOSコンと0.1uFの積セラを入れたり外したりして測定しました。

出力電圧
GF12-US0913(1.3A): 9.00V
GF18-US0920T(2A): 8.98V

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ωのみ

GF18-US0920T(2A) R1=100Ωのみ

1.3A出力のGF12-US0913はスパイク状のノイズとリプルが乗っています。2A出力のGF18-US0920Tの方はリプルが目立ちません。周波数は目視で35kHz~40kHz程度です。

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ω C2=0.1uF

GF18-US0920T(2A) R1=100Ω C2=0.1uF

0.1uFの積セラを入れるだけでだいぶきれいになります。

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ω C1=470uF

GF18-US0920T(2A) R1=100Ω C1=470uF

470uFのOSコンだけでもきれいになります。

GF12-US0913(1.3A) R1=100Ω C1=470uF C2=0.1uF

GF18-US0920T(2A) R1=100Ω C1=470uF C2=0.1uF

1.3A出力のGF12-US0913は大容量のキャパシタでデカップリングしたほうがよさそう。2A出力のGF18-US0920Tは大容量のキャパシタを入れても効果があるかどうかは疑問です。

2017年10月31日火曜日

秋月の6V ACアダプタにコモン・モード・チョークを入れてみる

理屈はよくわかっていないんだが、コモン・モード・チョークを入れるとノイズが明らかに減った。


使ったコモン・モード・チョークはサトー電気で買った「SCHAFFNER EV20-1.0-02-3M9」というもので、DATASHEETによると

L nominal (±30%) 3.9mH
DC resistance R 168mΩ
Ratede current I(50℃) 1.0A

となっている。1A流すとやばそうだが半分の500mAぐらいまでは大丈夫だろう。

入力側で1.0uFの積セラでデカップリングするかどうかも比較してみた。

出力電圧:5.87V

47Ω×3の負荷抵抗(約383mA) 1.0uFのデカップリングなし


47Ω×3の負荷抵抗(約383mA) 1.0uFのデカップリングあり

デカップリングした方が少しだけノイズが減ってるようだ。

NJM2396で5Vに安定化




出力電圧:4.92V

47Ω×3の負荷抵抗(約319mA) 1.0uFのデカップリングなし

47Ω×3の負荷抵抗(約319mA) 1.0uFのデカップリングあり

安定化後はデカップリングした方がいいのかどうかわからない。

NJM2396で5Vに安定化する前は、5.87Vで期待する6Vに対して2.2%の誤差、安定化すると4.92Vで5Vに対して1.6%の誤差。

ほとんど変わらないし、安定化した方がノイズが増えてるようにも見える。

と、いうことは5VのACアダプタにコモン・モード・チョークを入れれば5Vの安定化回路はなくてもいいことになる。

試しに手持ちの5VのACアダプタで同じ条件で負荷をかけるとまともに電圧が出なかった。

秋月で売っている同じシリーズの5V ACアダプタにしておけばよかったかな(^q^;

でもまあ、今回は他の6V以上のACアダプタも使えるようにNJM2396で降圧&安定化する方向で考えます。

2017年10月30日月曜日

秋月の6V ACアダプタと5V LDOのNJM2396で5V電源を作る実験

5V電源用に秋月の6VACアダプタ「超小型スイッチングACアダプター6V1.8A 100V~240V GF12-US0618」を仕入れたのでテストしてみた。

5V LDOのNJM2396はドロップ電圧が最大0.5Vとなっているので、元の電源電圧は6Vぐらいがちょうどいい。

GF12-US061Bの出力チェック



47Ωの酸金を負荷抵抗としてテスタのDCモードで電圧測定し、オシロで出力変動を見てみた。

47Ω負荷(約128mA)

電圧:6.07V


出力ノイズの大きさが変動するので、大きくなるあたりでトリガをかけて測定。以前手持ちのACアダプタをチェックしたものと比べると、スイッチング・ノイズが大きいようだ。

ノイズの周波数はメモリで読み取って32kHz程度。

コンデンサでデカップリングしてみてノイズが改善されるかチェックした。

47Ω負荷(約128mA) デカップリング(0.1uF積セラ+1000uFアルミ電解)

デカップリングすると多少はノイズは低減される。

47Ωの抵抗を3本並列にして負荷を掛けてチェックした。


47Ω×3負荷(約383mA) デカップリング(0.1uF積セラ+1000uFアルミ電解)

電圧:6.02V


負荷を重くすると、ノイズが多くなり、周波数も高くなっている(約50kHz)。

このACアダプタは小さくて値段も安い(650円)が、ノイズは多い方かな?

DCレベルの電圧変動は6.07V→6.02Vとあまり変動しない。

NJM2396で実験


回路図

ブレッドボード図


まずは、自作の可変両電源で出力を6Vにして測定。可変両電源はLM317/LM337で安定化し、電池電源で使っているのでノイズは少ない。

可変両電源 47Ωx3負荷(約319mA)

入力電圧:5.64V 出力電圧:4.89V


負荷が重くなると入力電圧/出力電圧とも低下している。ノイズは少ない。

6V ACアダプタを電源としてチェック。


6V ACアダプタ 47Ω×3負荷(約319mA)

入力電圧:5.86V 出力電圧:4.89V


出力は可変両電源の時と同じ4.89V出力されている。安定化しても相変わらずノイズは多い。

試しに6V側に100uFのOSコンと10uHのインダクタを入れて測定。


ノイズは少しだけ低減されるかな。

2017年4月13日木曜日

LT1054を使った±9V電源 ACアダプタを交換してようすを見てみる。

KtecのACアダプタ(12V/3A)で実験していたのを、手持ちの他のACアダプタと変えて電源波形を見てみた。(参考:「ベースマシン ACアダプタを使った電源の構想」)

また、3端子レギュレータの7809(放熱器あり)の表面温度を5分程度測定してみた。←入力電圧が高いほうが表面温度が高くなるはず。

負荷は+9V側が100Ω×3(≒33Ω)、-9V側が100Ωで、LT1054にはクールスタッフを貼り付けている。

Fujitsu(10V/600mA)


出力電圧
+9V: 8.98V
-9V: -8.04V→-8.01V

出力波形

ch1:+9Vの出力(AC結合) ch2:-9Vの出力(AC結合)

3端子レギュレータの7809の表面温度

32℃程度まで上昇。

IBM(16V/3.36A)


出力電圧
+9V: 8.98V
-9V: -8.07V→-8.02V

出力波形

ch1:+9Vの出力(AC結合) ch2:-9Vの出力(AC結合)

3端子レギュレータの7809の表面温度

52℃程度まで上昇。

IBMのACアダプタのほうが出力電圧が高く、+9Vに降圧/安定化している3端子レギュレータの表面温度が高くなっている。

Ktec(12V/3A)


出力波形
ACプラグの上面からみて左をGND

ch1:+9Vの出力(AC結合) ch2:-9Vの出力(AC結合)

ACプラグの上面からみて右をGND

電源波形はACアダプタや、同じACアダプタでもプラグの方向で細かいスパイク状のノイズが変わるようだ。測定誤差かもしれない。

2017年3月27日月曜日

ベースマシン ACアダプタを使った電源の構想

単3×6×2で±9Vを電池で運用しているが、すぐに電池が切れてしまって使いにくいし、電池の大量廃棄がしのびない。

テスタで電源の電流を測ると、

+9V: 215mA
-9V: -15.2mA
GND: 198mA

だった。+9VからGNDに198mA流れ込み、残り(15.2mA)は-9Vに流れてることになる。+9V側は2000mAhある単三電池でも10時間程度しかもたない。シーケンスを打ち込んだりエフェクターを掛けたり、DAWに取り込んだりしてたら、10時間なんてあっという間だ。

ベースマシンはもともとデジタル・ノイズが盛大に乗っているのでスイッチング電源でも問題はない。(将来的にはLPFを入れたりして帯域外を削りたいが、どのみちAudioI/Fでカットされるので後回しにしている)

使ってないACアダプタが結構あるので流用する方向で電源を考える。

ACアダプタを使って±9V(ぐらい)の電源を作る方法


1)9V(ぐらい)のACアダプタを2個使う
2)18V(ぐらい)のACアダプタを使って分圧して±9V(ぐらい)を作る
3)9V(ぐらい)のACアダプタを1個と、負電圧コンバータを使って±9V(ぐらい)を作る

余ってる5V以上のACアダプタの仕様(筐体に表記されているもの)をチェックしたところ、10Vが1個、12Vが2個、16Vが1個だった。


左から、Fujitsu(10V/600mA)、Ktec(12V/3A)、IBM(16V/3.36A)、Microsoft(12V/1.3A)

いずれもいつ買ったものかわからないが、IBMのは20年ぐらい前に買ったThinkPad用のものだと思う。

MacBookのACアダプタもあるが、ケーブルの損傷が激しいので使いたくない。関係ない話ですが発火事故を起こしたのはAppleのACアダプタ(純正)だけ(ーー; 今思い出してもApple Storeの対応に腹がたつ。二度とApple製品は使うまいと思ったのです。(と、言って懲りずにまたiPad使ってますがw)

ACアダプタの出力特性をチェック


100Ω/3Wの酸金を2個並列にして50Ωの負荷抵抗として出力して、テスタのDCモードで電圧を測定して、オシロのACモードで出力変動を見てみた。

Fujitsu(10V)

電圧:12.17V


10Vといいつつ12V以上出ている。

波形を見るとトランスを使った電源の安定化前ものと似ている。(参考:「トランスを使った±9V安定化電源 出力チェック」)

持つとずっしりと重いのでトランスを使ってるかな?

Ktec(12V)

電圧:12.16V


Fujitsuのとは縦横とも縮尺が違って、電圧変動は少ない。

IBM(16V)

電圧:16.46V


きっちり16V程度出ている。これも縮尺が違ってKtecのものよりノイズレベルは高い。

Microsoft(12V)

DCプラグの径が2.1mmではなく実験できなかった。

ノギスで測ると、内径3mm外形5mm。ちょん切って2.1mmのプラグをつけようと思ったが、ケーブルが太くてプラグのカバーに入らなさそうなので諦めた。

作戦の検討


1)ACアダプタを2個使う


スリムタイプの9VのACアダプタを2個使えばすっきりするが、現状だと12VのでかいACアダプタを2個使わないといけない。(しかも片一方のFujitsuのは安定化されていない)

秋月で9VのACアダプタが600円ぐらいで売っているので最後の手段とする。

2)18V(ぐらい)のACアダプタを使って分圧して±9V(ぐらい)を作る


TLE2426

18V近くというとIBMの16VのACアダプタしかないが、±8Vでも問題ないのでこれを分圧できれば可。だが、プラス側の電源電流が200mA以上と大きいので定番のレール・スプリッタのTLE2426は使えない。TLE2426はDATASHEETの定格では±20mA。

OPAMP+SEPP

OPAMPの出力をTrのPush Pullで出力を補強してOPAMPに負帰還をかけるという回路。


負荷抵抗のRL+は42Ωにして約215mA、RL-は600Ωにして約15mA流れるようにしてみた。


シミュレーションではうまくいっているように見えるが、ブレッドボードで実験すると出力電圧が波打つように変動してしまった(Trは2SC2655/2SA10502SA1020を使用)。やりかたがおかしいのかもしれないが、うまく動かすのは難しそうなので、今回は不採用として将来の宿題とします。

TLE2426+LME49600

バッファICのLME49600は250mAまで出力できるので、レール・スプリッタのTLE2426で仮想GNDを作り出し、LME49600で補強。

回路図

ブレッドボード図

IBM(16V)を使って実験してみたが、LME49600の表面温度が100℃近くまで上昇したので実験中止。LME49600は安い素子ではないので壊れたら困る(^q^; オーディオ用に温存したい。

3)9V(ぐらい)のACアダプタを1個と、負電圧コンバータを使って±9V(ぐらい)を作る


LT1054という正電源を与えれば負電源を作り出す不思議なICがある。仕様上は出力電流は100mAとなっている。

かんたんにテストして動作確認はしてみたが、まだ負荷をかけた状態で実験していない。ベースマシンの負側の電源電流がそれほど大きくないので使えるかもしれない。


なかなかおもしろそうなテーマですが、最近電源ばっかりで嫌気がさしてきたので、もう少しやって最悪9VのACアダプタを2個仕入れるという方向で考えてみたいと思います。