2013/01/02

[電子工作]ヘッドホンアンプの電源回路(の設計)

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 タイトル通り、ちょっと数式見難いのでTeXなりなんなりでどうにかしたい…本当はMathMLが使えればいいんですが、私のChrome23だと非対応なので…

回路図
1)仕様

 入力AC100V
 出力+-6V 100mA(最大) 30mA/ch(測定したときはだいたいこんなん)

2)設計?手順

IC2、3: 出力が正負6Vなので、それぞれ3端子レギュレータを使って電圧を作ることにしました。仮にも一応アンプの電源なので、なるべくノイズは少なくしたいと思い、いくつかの方法を検討しました。三端子レギュレータも意外とノイズを抑えられるようで。ただ、入出力の電圧差、ドロップ電圧Vdp(= Vin - Vout)がTyp. 2Vと大きいので、入力には9V程度が必要みたいです。
 後でどれくらい電力が消費されるのかを考えて、ヒートシンクどうするか考えないとですね…
 入力電圧がトランスの出力をAC9Vrmsとすると、9*√2 ≒ 12.73[V]。ドロップ電圧は12.73 - 6 - 1.1 = 5.73[V](1.1VはダイオードのVf)。よって消費される電力はI=0.1[A]として0.57[W]。L7806CVのデータシートにはあまり書かれてないけど、ほぼ同じパッケージ(TO-220)のNJM7800シリーズのデータシートの消費電力-周囲温度特性例によれば、周囲30℃くらいでもヒートシンクなしでいけるみたい…?

TR1: 次にトランス。2次側の電圧は整流後に9Vが必要なので、
 今回はケースが小さいので、トランスの縦が大きすぎるとケースに入らず悲しいことになります…で、小型かつリードが直に基板に刺さる菅野電機研究所のSL-09220を使いました。

D1~D4: Eagleのライブラリにダイオードブリッジがなかったので1N4004で代用してます、実際はダイオードブリッジのDF06Mを使っています。考えるべき点としては、ダイオードの耐圧、順方向電圧降下の大きさ、後それによる発熱くらい…?

F1: ヒューズボックスが大きくて干渉しそうなので、ポリスイッチ使ってみようと思いました。ポリスイッチは、

C1~C4: 3端子レギュレータのデータシートから。

C5、C6: まず容量の決め方がわからない、引っ張りだしてきた実用電源回路設計ハンドブックによればnωCRl=40~60がいいらしい。50として、負荷抵抗Rl=6/0.1=60[Ω]、nは全波整流ブリッジなので2、ω=2πf=2*3.14*50=314[rad/s]なので、C=3.317…*10^(-4)≒330*10^(-6)[F]と決められるみたい。
 I=0.03[A]だと1105*10^(-6)[F]くらいになるので、1000μFに決定。

 耐圧は、トランスの二次側9Vrmsが実効値なので、最大値が9*√2=12.69[V]、余裕を見て35Vのを買いました(25Vと35Vで大きさ、値段ともに変わらずなので…)。

C7、C8: よくわからないからおまじないでつけてる、適当である。

SW1: AC125V1Aとかそういう、よくある電源用ロッカースイッチならなんでもいいかなって… ただ、なるべく見栄えも良くしたいので、どんなのがいいのかはまだ悩んでます(一応買ったけど)…
 電源スイッチが光る奴だとして、どんな色がいいかというのはなかなか答えのない疑問でして、すごい…困ってます… 

 たかがこれだけなのに凄い考えることがあってつかれた…実用電源回路設計ハンドブックにはお世話になりました。

 部品買ってきたので期待通りに(リップルやノイズがある程度抑えられていて、)動くかどうかやってみます…

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