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2010年11月

2010年11月16日 (火)

TPA6120+MUSES02+Low Noise PS

Dsc02492

より分厚く繊細なサウンドに酔いしれています。

スピード感はポルシェに負けていない
繊細感はGTRの
サーキット・チュンナップ・バージョンに負けていない。
勝負するならBentley かAston Martin?
歴史が醸し出す味にはなかなか勝てそうも無いが
アナログの電源はそれらの味を彷彿とさせてくれます。

2010年11月14日 (日)

LT3080 Ultra Low Noise Dual Power Supply

LT3080を2個使用してヘッドフォーンアンプ用の電源を創ってみました。
HPA用なので0Vからは必要ないので
出力電圧は2V〜13Vにしました。

最終的には
NOISE:20uV rms
A補正 10uVrms
という
測定限界に近いノイズまで追い込めました。

左側のボリューム可変範囲は2〜12Vで
右側のボリュームは微調整用で0〜1Vです。
2連ボリュームを使用していますので
出力電圧は同時に可変できます。

1front

出力は独立させてありますので
先きに創った急速充電器にも使えます。
出力電流は250mA以上とれました。
+/-電源として使う時は負荷側の結線で決めます。


2rear


3side


4top


5naname


失敗した配線!
発振してしまいました。
ユバーサル基板の下にLT3080が実装されています。

6sippai

改善した配置と配線。

7final

R2とR3はチップ抵抗を使用して
LT3080のピンに直づけしました。
R2の200KΩは手持ちの関係で100KΩをシリーズ接続しています。

SET端子からボリュームへはシールド線にしました。


8lt3080


回路図です。
ボリュームのギャングエラー分の出力誤差がでますので注意して下さい。

20101113_220122


今回でLT3080の実験は終了です。

LT3080のSET端子はインピーダンスが高いので
固定出力の場合
誘導の回避策としてチップ抵抗は有効と考えます。
とはいっても裸の基板では誘導を回避できません。

100V仕様の今回の電源がUltra Low Noise に仕上がったのは
SET端子の挙動を理解し
グランドの処理をケーシングを含め
的確にすることによってできたと考えています。
結構、カット&トライで時間を費やしました。

次に電源を創る時があったら
ノイズの目標値は10uVを切りたい。

2010年11月10日 (水)

LT3493+LT3080

気になっていたLT3080の回路を追試してみました。

回路図はデーターシートにある
「調整可能な高効率レギュレータ」
Pch MOS FET(TP0610L)は代選品として秋月扱いのSi6544DQを使用しました。
Si6544DQはNch+Pchの2個入ですがPchのみ使用します。

Vthでコントロールできるという事は
出力を可変してもLT3080の入出力間電圧は一定。
という事は放熱器が最小で済ませられる。
それを検証したかった。
またLT3493の発熱状況を把握したいためです。

20101109_231040

取りあえず動作確認は出来ましたが
10uHのインダクターの許容電流の関係で
出力電流が700mAでトリップしてしまいました。

写真の放熱器で入力15V
出力5V/500mAで少し熱いと感じ
LT3493のフインは温い程度でした。

SET端子への配線はシールド線を使用し
電圧設定ボリュームは
HPA の入力ボリュームと同様な誘導対策を施しました。

下のノイズ波形には誘導成分は全くありません。

Dsc02476

5V/500mA出力でのノイズ特性です。
前段にLT3493のスイッチングレギュレータがあり
このノイズを多めとみるか
それとも混在でこのノイズレベルは秀逸とみるか...

Dsc02475


0~10V可変でLT3080の入出力間電圧は約1.8Vで一定でした。
ノイズ波形は出力電流および電圧で周波数成分がかわります。
電圧可変は1MΩと100KΩをシリーズに接続して
設定電圧を追い込めるようにしてみました
1mV代も追い込めるのですが
回転角度によっては数ミリボルト変化してしまいます。
カーボン抵抗器の限界でしょう。
ボリュムはマルツ扱いのLinkmanです。
2連仕様の片側のみ使用しています。

LT3493はDFNパッケージ(2x3mm)
久しぶりに0.5mmピッチの半田付けをしました。
放熱パッド付きなので裏返して実装して
銅片を放熱器としています。

20101109_235727

結論としてこの回路の特徴は
LT3080 の入力電圧が
出力電圧-Vth(Pch-MOS FET)で常に一定なので
可変範囲全域で1A流しても1.8Wの損失で済む事です。

おもちゃ箱的には25mm角ファンを放熱器に付けて
損失を強制空冷させるのがアナログ的でいいな!

蛇足ながら
LT3080の後継機種?として
LT3080-1というのがありました。
出力にバラスト抵抗(10mΩ)を内蔵していているので
パラレル駆動が簡単になります。

2010年11月 9日 (火)

1V Step 0~10V LT3080 Regulator

内部には10回転のロータリースイッチに
100KΩ1%9本を接点を介してシリーズ接続。
ポテンショメーターはバーンズ製100KΩ10回転。
残留電圧を下げる為のCRDとDiodeも組み込みました。
流石に100KΩが9本も露出していると
誘導を拾っていました。

20101108_213544

しかし
蓋をするとオシロの1mVレンジでは
限界位のローノイズです(400uVp-p)
ミリバルでの測定値は36uVrmsでした。
測定条件
入力電圧:12V
設定電圧:5V 負荷電流:500mA
スコープ BW:20MHz
Mili Volt Meter BW:150Khz

20101108_213552


測定条件は異なりますが
LT3080のデーターシートに掲載されているノイズ特性です。
実測ノイズは遜色の無い結果となったと考えます。

20101108_213651

参考回路図です。

試作機は1%の抵抗を使用して
1Vステップの誤差:0.5%
バーンズの10回転ポテンショメーターでの
0〜1Vの誤差:0.5%でした。

20101108_220044

測定方法
右にあるのが電子負荷装置。
OSコンデンサーは電子負荷装置からの
ノイズ回り込みをカットします。
スコープ端には33uFを接続して測定しました。
10:1のプローブは誘導の影響を受けるので使用不可。
ノイズ特性の写真は
スイッチングレギュレータを使用した時の特性です!!!

Dsc02472

試作していて何回か切り替えているとLT3080が壊れました。
原因はよく判りません。
使用しているロータリースイッチは
ショーティング・タイプではないので
切替時に出力を0Vにする押しボタンSWを付け
押しボタンを押しながら切り替えるという事も
やってみましたが.....電流を流しながら切り替えると壊れました。
という事で現在は電源をOFFにしてから
ロータリースイッチを設定しています。無念!

ちなみに破損するとSET端子が0Vでも出力に
2V前後の出力がでます。
5個、壊してみな同じ症状でした、嗚呼。

負荷変動は5.000V 500mAから
0mAにすると5.010V
1000mAにすると4.993Vでした。

LT3080は誘導対策に気遣いしてあげると
優れたノイズ特性を発揮できる事を確認できました。

蛇足ながら前作のCVCCレギュレーターに15V/0.8Aの
スイッチレギュレーターを接続し
電流をあげていったら1Aでも電圧が下がらずに
電流を供給してくれました、が
数分後にプチット音がして電圧が0Vになり
スイッチングレギュレータ内部のヒューズが召されました!
過電流保護回路は120%で機能するはずが
徐々に電流をあげていったせいか機能せず。
買ったばっかりなのにぃ〜、嗚呼です。
次回からはCVCCのCCを800mAに設定しよう!

0Vからとかステップ式とかに拘らないと
簡単に組み上げられて損失が少ないので
これからはLM317の出番が減りそうです。

例えば出力電圧10Vが必要な時に
LT3080は12V入力でおつりがきますが
LM317の場合は15V入力でぎりぎりです。
なにより
抵抗が一本で済むというのが佳いです。

      LM317   LT3080
Dropout   3V   1.3V(300mV)
Min OUT   1.2V   near0V
Ext. Res.   2    1

基準電流が10uAなので10Vを出力するのに1MΩが必要で
これはある意味で実装技術が要求されます。
ラフに作ってしまうと
誘導に悩まされ?これが使いづらい印象を与えているようです。

再度データーシートから好きな文句の引用です。
「SETピンをアクティブにドライブすることはかまいません。
回路設計者の創造性と独創性以外に制限はありません」

次回アップは少し時間が空くと思いますが
HPA試作時の電源用に
+/-5V〜+/-10Vの可変電源を創る予定です。
勿論、LT3080を採用します。
一個のボリュームで+/-同時にコントロールしたいと考えています。

2010年11月 5日 (金)

LT3080 残留電圧 0.00V

LT3080の残留電圧をどうしても10mV以下にしたいとういう思いが消えません。
というのは10回転のポテンショメーターで設定電圧を直読できる精度が欲しい為です。
アナログの精度に拘りたいです。
前作のLT3080は出力に30mAのCRDをつけて残留電圧を31mVまで落とせました。
しかし、0電位が欲しいが為に常時30mA消費させておくのも能がありません。

入力電圧は最低14Vが必要です。
既製のアダプターを使うので実際は15V仕様になります。
そうすると入力に1Vのマージンができます。
此れを利用してダイオードでレベルシフトさせることにしました。

回路図をご覧下さい。
ダイオードとCRD10mAの部品2点追加で
残留電圧を2mV以下に追い込む事ができました。
10Vフルスケールで0.02%です。

20101105_160207

ボリュームの精度の良いのが入手できた時は
パネルに目盛りをつけて
このツマミを使ってみたいです。

Dsc02462

回路図には書かれていませんが
放熱器及びパネルは電源供給元のグランドに接続されています。
電解コンデンサーには0.1uF(X7R)を並列に接続しています。
細長い黒色のチップ部品はフェライトビーズです。
今回追加してみましたが出力ノイズは変わりませんでした。
ずっと高い周波数では利いているのかもしれません。

Dsc02463

無負荷で0.00Vまで絞り込めたところで
ステップ式のチューンナップに取りかかります。

2010年11月 4日 (木)

LT3080 Low Noise CVCC Regulator for Labs

前回の1Vステップ&バーニア可変を
チューンナプする為に実験しました。
LT3080はいままでのトポロジーと異なり
こなしがいのあるデバイスと考えています。

Constant Voltage (CV):定電圧
Constant Current (CC):定電流

この記事は下の方にある回路図を
参照しながら読んで下さい。
またLT3080のデーターシートのご一読を。

ボリュームパネルを取付けた状態です。
パネルは入力のグランドに接続されいます。
ターミナル・ブロックの下部4Pは使用していません。
またケミコンは真ん中を実機は取り除いてあります。

Dsc02448


電流検出用抵抗は1Ω2W程度が必要です。
10Ωを10本並列接続としました。
これは好みの問題です。
金色のピンはボリュームに配線されます。

LT3080は取り付け前にピンの加工をします。
IN,Vcontrolピンは根元でジャンパーしました。
Vcontrolの不要部分はカットしINのピンを使用します。
左のNCピンは使用しないので根元でカットしました。
SETピンは直角にだしあとでボリュムにハンダ付けします。
そうする事によりユニバーサル基板には
足2本のみになるのでインチピッチに乗せやすいです。
(若干のフォーミングは必要です)
SETピンはハイインピーダンスなので誘導を受けやすく
またリークに注意しないと誤差の原因になります。
上記を考慮して最短での接続が
誘導を回避できると考えていたら
空中配線になりました。
そうする事によりリーク対策にもなります。

Dsc02447

パネル実装後4本のピンをこの方向からハンダ付けします。

Dsc02449


Upper:Output Noise 1mV/div
Lower:Input Noise
写真のLower Scaleはプローブが純正でないので10:1を認識していません。
実際は10mV/divです。
素晴らしくローノイズです。
SETピンに補償用のコンデンサーは付けていません。
スコープで観察しながらパネル,放熱器を触っても出力ノイズの変化はありませんでした。
スコープの帯域幅は20MHzです。
スコープ受信端に33uFを接続。
負荷条件
出力電圧10V 出力電流1A

Dsc02457

放熱器にファンを付けて強制空冷してみました。
入力電圧15V
出力電圧5V
出力電流1A
上記条件で数時間通電しても問題なく
放熱器は少し熱いと感じられる温度でした。
25mm角ファンも放熱器に直付けすると
10Wのパワーを拡散してくれました。

此れは意外でした。
25mm角ファン+小さな放熱器は病み付きになりそうです。

Dsc02461

回路図はデーターシートのP17に
記載されているものです。
このままの回路図だと無負荷時の電圧はボリュームを絞っても700mV前後あります。
LT3080は最低負荷電流1mAが必須です!
固定出力だと問題なく解決できますが
0Vからという時に問題が発生します。
それを改善するのが出力に接続されているCRDです。
また入力電圧はLT3080が定電流用に追加された事により最低14Vは必要です。

20101104_215952

データーシートには下記のグラフが掲載されています。
抵抗値が低い程残留出力電圧も下がりますが限度があります。
試作機に1KΩを付けてましたら350mVまで低下し
グラフとだいたいあっているのを確認しました。

そこで無負荷時700mVの時に1mAを流したく
選択したのが30mAのCRDです。
残留出力電圧は約34mV(1/20)まで低下しました。
10mAのCRDだと約74mV(1/10)でした。

1KΩの負荷抵抗より
10mAのCRDに優位性があると思いませんか。

ちなみに電子負荷装置の設定電流を1mAにして
ボリュームを絞った時は24mVでした。
という事はLT3080の残留電圧は
24mVがミニマムということになると考えます。


20101104_225327

データーシートからの引用です。
アンダーライン箇所の文章は
ユーザーに挑戦状を突きつけられた感じがしました。
LT3080を使いこなしたい!
SETピンには直接電圧を印可しても問題がないので
D/Aコンバータからもコントロールできますね。

「LT3080はSETピンからのユニティゲイン・フォロワを使って出 力をドライブするので、出力電圧を設定するために抵抗を使う 必要がありません。SETピンに置かれた高精度電圧リファレン スを使ってリファレンスの電流許容誤差と抵抗の許容誤差に よる出力電圧誤差を取り除きます。SETピンをアクティブにドラ イブすることはかまいません。回路設計者の創造性と独創性 以外に制限はありません。」
今回使用したボリュームは50円のカーボン抵抗です。
分解能は全く持って良くありません。
ここに使用する抵抗,ボリュームは
精度、温度係数の良いものを使うと
それ見合った性能をLT3080は発揮してくれそうです。

蛇足ながら
ステップ式で抵抗を切り替えるスイッチは
ショーティング・タイプのスイッチを使用して下さい。
ショーティング・タイプは切替時にコモンと切替側の接点がオープンになりません。
ノン・ショーティングタイプで切り替えると
出力電圧がSETに接続された最大電圧まで上昇します。

2010年11月 2日 (火)

Angel's style Power Supply

ツマミは1Vステップde1~9V。
バーニアダイアルは10回転de1V。
この放熱器での電流容量は?

Dsc02445

Dsc02444_2

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