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金田式 No.139 超シンプルパワーアンプについて

本日から 中国出張です。
この文書は 中国のホテルから作成しています。

昨日は 荷物整理等で 午前中はつぶれて 昼食前に お酒を買ってきて
昼食後 出張準備をして 3時頃から 表題のアンプの実験をしていました。

このNo.139のアンプは そのシンプルさから人気はあるのですが
非常に気難しいようで 失敗例がたくさんあります。
電源電圧も ±50Vなので 各段の素子は 約100Vの耐圧が要求されるので 
結構熱暴走に気を付ける必要があります。

私の場合は つかっていない部品(放熱器やケース)で できるものは無いかと考えたことで
No.139に行きつきました。

最大の理由は SP-10のモーターアンプを作ったことで モータードライブアンプの出力段につかう
トランジスタ 2N3055のコンプリメンタリ素子 MJ2955が 8個もあまってしまい
その使い道を考えてみたいということです。
多分 SicMOS アンプが主流の現在では 二度と使わない素子になってしまいそうです。

終段は1段目、2段目の構成もあるのでインバーテッドダーリントンにします。
トライブ/2段目につかう 2SA607や2SC959はもう手持ちがありませんので 別のトランジスタにします。
2段目は 2SA1385、ドライブ段は2SC1624が 親父の手持ちにあったので それを使います。
初段は2SK30でもいいですが サンスイAU-D607kら取り出した 2SK129Aで構成します。
定電流回路は トランジスタ2SC2240と定電圧ダイオード05Z5.1Xで構成。
定電流回路の抵抗を 10KΩ 10回転のボリュームで構成して調整できるようにします。
あとの抵抗は 固定。
素子が9個しかいならいし 抵抗も10個、回路が簡単なので  2時間くらいで 実験回路完成。

早速電源(± 38V)につなげて  定電流回路のVRをいじってアイドリング電流を調整します。
初段、2段目、ドライブ段がONすると 約10mAの電流が流れます。
それ以上になると 最終段に電流が流れ始めたことになります。

まだなにも温度補償をしていないので 10mAを超えて調整すると どんどん電流が増えていきます。
電流が増えてきて 300mAの電流が流れたところで 電源をOFFして、各部の素子を触ってみます。
ほとんど 最終段に流れているので さぞ MJ2955が熱いと思っていたのですが 予測に反して
ほとんどあつくありません。
再度電源ONにして 300mAまで上昇したら 電源OFFを2~3回程 繰り返してみました。
大きな放熱器(フレックスの 1340A 140mm高さ)で冷やしているせいか 出力段は 
やはり熱くないです。
ドライブ段も熱くない。
初段、2段目を触ってみると 2段目がほんのり温かくなっています。
よくよく考えると ここのトランジスタがドライブ段を駆動するのですが 負荷抵抗(200Ω)が小さく
ほぼ電源いっぱいの電圧がかかっています。
流れる電流は 3mAでも約250mWの電力消費です。

どうもここが熱くなっていくことで 電流がふえているように思います。

ここは 

①最新の金田先生作成のアンプのように 2段目に電流帰還用抵抗をいれて 
  温度に対する変化するVbeに対して鈍感にさせる。 

②KONTONさんのように カスケード接続として 2段目トランジスタは 電力が高くならないようにする。

③DP-3000のモータードライブアンプのように 2段目に定電流回路をおいて 2段目があつくなって
  Vbeが変化しても、動作点が動きにくいようにする

が考えられます。

デメリットとして 

①は2段目のゲインがほとんど1~2になってしまいます。
②は超シンプルとは言えなくなる。
   2SA606/607を持っていない。
   出力が抑制される。
③も出力が抑制される

実際には 2~30Wあれば十分なので ②③でも問題ないのでしょうが ちょっと悩んでしまいます。

2段目、ドライブ段、最終段のすべてにダイオードやサーミスタを取り付けて温度補償するのが
いいかもしれません。
厳密に言えば 初段の定電流回路も 温度補償したほうがいいでしょう。

やはりNo.139はかなりの難物なのかもしれませんね。

しかし最近のアンプも 2段目は 電流帰還をかけて 出力IMPを向上させるようになっています。
出力段も ON電圧の大きい SiC MOS(約4~8V)なので 負荷抵抗も2~3KΩとなり
ゲインが 1~2などということはありません。
No139でこの手法がとりにくいのもトランジスタ出力段の 宿命なのかもしれません。

今週は中国なので これ以上の進展はありませんので 暇なときにでも回路の構成を考えたいと思います。
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