ＴＯＰ

�Z　電源回路の解析と設計

１．電源の機能

２．使用部品の動作

　　電源トランス、ダイオード、ヒューズ、パイロットランプ、ＳＷ

３．電源の回路構成

４．Ｂ電源回路の動作（変圧・整流・平滑・給電・ブリード）

５．Ｂ電源回路の設計手順

６．Ｃ電源回路の動作

７．Ｃ電源回路の設計手順

８．Ａ電源回路の動作

９．電源の応用回路（倍電圧整流）

10．300B　A級シングル　CR結合　8.2W　AMP　の電源回路の設計

第６章　電源回路の解析と設計

はじめに

・増幅部の動作に必要な電力を供給するためのものである。

・安定な電力供給は増幅部がしっかりとした動作を行なうための前提である。

６．１　電源回路の構成

（１）Ｂ電源回路

�@整流回路

　センタータップ整流

　ブリッジ整流

�A平滑回路

　コンデンサーインプット

　チョークインプット

�B分圧・給電回路

　直列給電

　　左右共通

　　左右分離

　並列給電

　　Ｃが多くなり過ぎるという欠点があるがクロストークは皆無となる。

（２）Ａ電源回路

�@傍熱管のハムバランサー

�A直熱管のハムバランサー

（３）Ｃ電源回路

�@半波整流回路

�A平滑回路

　コンデンサーインプット

　Π型ＣＲ平滑回路

�Bバイアス電圧調整回路

（４）一次電源回路

６．２　Ｂ電源回路

（１）ＣＴ整流・ＣＩ平滑Ｂ電源回路の解析

・まず最も一般的な電源回路について解析する。

�@回路構成

・センタータップ付きのＰＷＴを使用する。

�A回路の負荷

　負荷としての増幅回路

　増幅回路の等価直流負荷抵抗

�BＣＴ整流回路の動作

　ＰＷＴの巻線構成

　ダイオード（ＤＤ）

　直流電圧

　リップル電圧

　ダイオードにかかる最大電圧

�CＣＩ平滑回路の動作

　チョークコイル（Ｃｈｋ）

　三角波近似した回路動作

　Ｃ１にかかる最大電圧

�DＬＣ平滑回路の動作

　直流電圧

　リップル電圧

　Ｃ２にかかる最大電圧

�EＰＷＴに必要な二次電圧

・上記の解析結果を逆算する。

�F分圧給電回路

　ブリード抵抗のその他の用途

　直列分圧給電回路

　Ｃ３、Ｃ４にかかる最大電圧

　増幅回路の負荷としての電源回路

�GＢ電源の部品の内部抵抗

　ＤＤの順方向抵抗

　ＣＨＫの直流巻線抵抗

　ＰＷＴの内部抵抗と電圧変動特性

�H部品の内部抵抗による直流電圧の低下

・ここが電源設計の最も厄介なところである。

・ＰＷＴの内部抵抗は一般的にカタログには記載されていないのでメーカーに問い合せるか購入して測定するしかない。

　大きく見積もり過ぎると製作時に電圧が高くなり過ぎて電圧調整用抵抗の発熱が大きくなり過ぎる。

　小さく見積もり過ぎると製作時に電圧不足となってしまい増幅部の動作条件を見直さなければならなくなる。

　Ｂ電源の設計が難しい理由

　　モデル化

　　逆算

　ＰＷＴに必要な二次電圧の見直し

　電圧変動率

・最大出力電圧も電圧変動率に比例して低下するとみなすと有効な指標となる。

�IＳＰに現れるリップル電圧

・リップル含有率はアンプの場合は有効ではない。

　ＯＰＴに現れるリップル電圧が重要である。

　電源の許容リップル電圧

�Jクロストーク

　直列分圧給電回路

　並列分圧給電回路

　２モノラルコンストラクション

　その他のクロストーク増加の要因

（２）ＣＴ整流・ＣＩ平滑Ｂ電源回路の設計

・３００Ｂ　Ａ級Ｓ　８．２Ｗ　ＡＭＰのＢ電源回路のを例にとる。

�@回路負荷の確定

　３００Ｂ　Ａｓ　出力回路

　　無信号時

　　最大出力時

　５６８７ドライブ回路

　６ＤＪ８初段電圧増幅回路

　ブリード回路

�A等価直流負荷抵抗の計算

　最大電圧ＥB

　無信号時の負荷電流（左右２ｃＨ）

　最大出力時の負荷電流（左右２ｃＨ）

�BチョークコイルＣＨＫの選択

　最大許容直流

　インダクタンスＬ

�CＰＷＴに必要な二次電圧Ｅacの計算

　ＰＷＴの内部抵抗の想定

�D市販のＰＷＴの選択

・必要なＥａｃよりもある程度高いＰＷＴを選択する。

・ぎりぎりだと設計誤差や設計の調整や部品の誤差などで必要な直流電圧が得られない恐れもある。

・あまり高いと直流電圧調整抵抗ΔＲを大きくしなければならず発熱で苦労することになる。

�E直流電圧調整抵抗ΔＲの挿入

　ΔＥacの計算

　電流経路へ挿入する高電圧を吸収するための吸収抵抗ΔＲの計算

�F電圧変動率と最大出力の評価

�GＳＰに現れるリップル電圧の設計

�Hクロストークの計算

�I分圧給電回路の設計

　出力回路への給電

　ドライブ回路への給電

　電圧増幅回路への給電

　ブリード抵抗値の計算

　　無信号時の発熱量

　　電源投入直後の発熱量

�J部品の規格の計算

　ダイオードにかかる最大電圧

　　逆耐圧

　　電流容量

　　市販品

　コンデンサーの耐圧の計算

　　Ｃ１にかかる最大電圧

　　Ｃ２にかかる最大電圧

　　Ｃ３にかかる最大電圧

　　Ｃ４にかかる最大電圧

　抵抗の発熱量の計算

６．３　Ａ電源回路

（１）Ａ電源の基礎知識

�@Ａ電源用端子

　ヒーター電圧

　　３００Ｂ、２Ａ３、２１１

　　ＫＴ８８、６Ｌ６ＧＣ

　　６ＤＪ８、５６８７、１２ＡＸ７、１２ＡＴ７、１２ＡＵ７

　ヒーター電流の規格

　双三極管のヒーター電極

�AＡ電源の負荷

�Bヒーター電圧の調整

　二次端子間の接続よる電圧調整

　電圧調整時の注意事項

　０Ｖ表示基準

�C直熱管のハムバランサー

　自己バイアスと固定バイアス

　ハムバランサーの原理

　ホイートストンブリッジの原理

　ハムバランス用ＶＲの値

　ヒーター端子の共用

�D傍熱管のハムバランサー

�Eヒーターバイアス

（２）Ａ電源の設計

・３００Ｂ　Ａ級Ｓ　８．２Ｗ　ＡＭＰのＡ電源を事例にする。

�@Ａ電源の負荷

　３００Ｂのヒーター電圧と電流

　５６８７のヒーター電圧と電流

　６ＤＪ８のヒーター電圧と電流

６．４　一次電源回路

（１）アンプの消費電力とヒューズの電流容量

�@ＰＷＴの二次側の消費電力

�A一次側の消費電力と二次側の消費電力の関係

�B電源トランスの一次電力と二次電力の換算

（２）ＰＷＴの一次の９０Ｖ端子による二次電圧の調整

（３）パイロットランプ

（４）Ａ級Ｓ　８．２Ｗ　ＡＭＰのヒューズ容量

�@消費電力

�Aヒューズの電流容量

６．５　Ｃ電源回路

（１）Ｃ電源回路の解析

�@回路構成

�A回路の負荷

　負荷はバイアス電圧調整回路である

�B半波整流回路の動作

　ダイオード（ＤＤ）

　直流電圧

　リップル電圧

　ダイオードにかかる最大電圧

�CＣＩ平滑回路の動作

　チョークコイル（Ｃｈｋ）

　三角波近似した回路動作

　Ｃ１にかかる最大電圧

�DＲＣ平滑回路の動作

　直流電圧

　リップル電圧

　Ｃ２にかかる最大電圧

�EＰＷＴに必要な二次電圧

・解析結果の逆算である。

　直流電圧と電圧変動率

�Fバイアス電圧調整回路

�GＳＰに現れるリップル電圧

�HＣ電源用巻線

（２）Ｃ電源回路の設計

・３００Ｂ　ＡＢ級ＰＰ　３１Ｗ　ＡＭＰのＣ電源回路を例にとる。

�@バイアス電圧の確定

�A回路負荷の確定

�BＣ電源タップに必要な電圧

�Cバイアス電圧調整回路

　ＶＲ調整範囲の設定

�DＳＰに現れるリップル電圧の設計

�E部品の規格の計算

　ダイオードにかかる最大電圧

　　逆耐圧

　　電流容量

　　市販品

　コンデンサーの耐圧の計算

　　Ｃ１にかかる最大電圧

　　Ｃ２にかかる最大電圧

　　Ｃ３にかかる最大電圧

　　Ｃ４にかかる最大電圧

　抵抗の発熱量の計算

６．６　電源の応用回路

（１）ＢＲＧ整流・ＣＩ平滑Ｂ電源回路

・負荷は増幅部であり整流方式によって変化しないのでＣＴ整流と同様である。

�@回路構成

　ＢＲＧ整流回路

　ＣＩ平滑回路

　ＬＣ平滑回路

�AＢＲＧ整流回路の動作

　ダイオードにかかる最大電圧

　直流電圧とリップル電圧

　コンデンサーの耐圧

　　Ｃ１にかかる最大電圧

　　Ｃ２にかかる最大電圧

（２）ＣＴ整流・ＬＩ平滑Ｂ電源回路

・負荷は増幅部であり整流方式や平滑方式によって変化しないのでＣＴ整流と同様である。

�@回路構成

　ＣＴ整流回路

　初段ＬＣ平滑回路

　二段ＬＣ平滑回路

�A初段ＬＣ平滑回路の動作

　直流電圧

　リップル電圧

　Ｃ１にかかる最大電圧

�B二段ＬＣ平滑回路の動作

　直流電圧

　リップル電圧

　Ｃ２にかかる最大電圧

�C部品の内部抵抗による直流電圧の低下

　ＰＷＴに必要な二次電圧

　電圧変動率

�DＳＰに現れるリップル電圧

　電源の許容リップル電圧

�EＣＩとＬＩの比較

　得られる直流電圧と直流電流

（３）ＢＲＧ整流・ＬＩ平滑Ｂ電源回路

・負荷は増幅部であり整流方式や平滑方式によって変化しないのでＣＴ整流と同様である。

�@回路構成

　ＢＲＧ整流回路

　初段ＬＣ平滑回路

　二段ＬＣ平滑回路

�A直流電圧とリップル電圧

　ダイオードにかかる最大電圧

　コンデンサーの耐圧

　　Ｃ１にかかる最大電圧

　　Ｃ２にかかる最大電圧                    

（４）両波倍電圧整流Ｂ電源回路

・負荷は増幅部であり整流方式や平滑方式によって変化しないのでＣＴ整流と同様である。

�@回路構成

　両波倍電圧整流回路

　ＬＣ平滑回路

�A両波整流とＣ１・Ｃ２平滑回路の動作

　ダイオードにかかる最大電圧

　コンデンサーの耐圧

　　Ｃ１にかかる最大電圧

　　Ｃ２にかかる最大電圧                    

�B三角波近似した回路動作

�CＬＣ平滑回路の動作

　直流電圧

　リップル電圧

　Ｃ３にかかる最大電圧

�D部品の内部抵抗による直流電圧の低下

　ＰＷＴに必要な二次電圧の計算

　電圧変動率の計算

�EＳＰに現れるリップル電圧

　電源の許容リップル電圧

（５）半波倍電圧整流Ｃ電源回路

・負荷はバイアス電圧調整回路であり半波整流回路と同様である。

�@回路構成

　半波倍電圧整流回路

　ＲＣ平滑回路

　分圧平滑回路

�A半波整流とＣ１・Ｃ２平滑回路の動作

　三角波近似した回路動作

�BＲＣ平滑回路の動作

　直流電圧

　リップル電圧

　Ｃ３にかかる最大電圧

�CＰＷＴに必要な二次電圧

　直流電圧と電圧変動率

�DＳＰに現れるリップル電圧

ＴＯＰ