アンプ基板はなかなか届かないので、やることはない。暇つぶしに電源部の動作確認をしてみた。といっても、電力増幅用の動作確認は難しいので、電圧増幅用のほうを確認対象とした。

AC100Vの結線は感電する恐れがあり、チャック収納袋に包んだりしていつもの神経質本領を発揮。負荷電流に関しては、抵抗器235Ωを出力に繋いで、約100mA。実際にはその半分が使用されると思う。それと、トロイダルトランスの1次側100Vを使ったら、整流後の2次側電圧が36Vまで上がったのが意外だった。出力側にリップルはほとんど観測できなかった。

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お盆休みの今日、放熱器をどう使うか、またいろいろ考えた。そしてレイアウトを決め、加工に取り組んだ。厚み1mmのアルミ板を切り、固定用穴4つ、パワーTrリード線を通す穴2つなどを開けた。

放熱器への取り付け用に、M3ネジを使うことにした。そのネジ穴をタップで加工中、折れてしまった。取り出すことは難しく、誤魔化す方法を考える。ということで、アンプ作りは肝心の回路よりも、金属加工にかかる時間が遥かに長い。

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今回も配置にはシンメトリーを最優先した。ダイオードブリッジ用放熱器は左の電力増幅用にしか必要としないが、右側にもつけた。この放熱器はしかし、すぐ隣にケミコンをおいたため、放熱量が気になる。各素子には最大3Aの電流が流れ、同時に2素子しかOnしなくても、順電圧最大約0.5Vで、消費電力は最大 3×0.5×2 =3W となる。一方、放熱器の熱抵抗は約12℃/Wしかなく、温度数十度になると思われる。

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午前のつづき。

8.エッチング。
 2回目なので、粛々とやるだけで終わった。かかった時間は15分。銅箔が全部溶けだしたらすぐに取り出し、水でよく洗った。液が残っていると腐食が進む。

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9.インクを洗い落とす。なかなか落ちない。
 保護用インクをクレンザーで洗い落とした。インクが大変頑固。紙繊維が落ちても、インク自体はなかなか落ちない。インクペンで描いたものよりも何十倍も強かった。今回一番大変だったのはこの作業。

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テスト用の細かいパターンも上図のように、ちゃんと残っている。日付も。

10.最後は穴開け。
 100円ショップからゲットしたハンドドリルを使った。ちゃんとした製品はあるが、届くまで数日かかるから、いいやという気分で安物を使った。0.8mmドリルビットに交換。

実際の作業では実物に合わせて、穴サイズを調整したり、位置のズレを修正したりして、数時間かかった。外注よりは当然見た目が悪いが、電源部なので、サイズのわりに精密さはなく、自作でも問題なさそう。いくつの課題は残っているが、自力で片面基板はつくれることを確認したのが本日最大の収穫。

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半田づけして、アンプ部基板の到着を待つ。

前回は手描きだったが、今回は進んで熱転写方式を確かめた。ネット上に情報として多く掲載されていて、真似てやってみた。以下はただのメモ。新規性は全くない。

1.生基板を所定のサイズに切る
 今回は155mm四方。ノコギリで切り落とす。柔らかいので、数分で終わった。

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2.プリントパターンをつくる。
 Eagleの無償版は10cm x 8cmまでしか対応しないので、別々につくり、Photoshopで合成した。真ん中の空きにリレーやPIC制御基板を置く予定。

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3.プリントパターンをインクジェット紙に印刷。
 用紙によってはうまくいかないことがあるようだが、手元の3種類用紙を適当につかった。どれも購入後長い保管時間が経ったようで、端っこは黄色く変色している。

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適当に組み合わせて4枚印刷した。ふだん使っているEpsonのモノクロレーザプリンタによる印刷。インク切れのサインが出ていて、少しは心配。

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4.アイロンを用意。
 ハサミで用紙を切り、生基板を包んで置いた。熱転写のために、アイロンを用意した。時間を測るために、キッチンタイマも用意。

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5.アイロンをかける。
 熱さを中にして、アイロンを2分間かけた。でも1回だけでは心配なので、2回計4分かけた。結果的には端っこがうまく行かなかった。

冷めたら、用紙がインク以外の部分では多少浮いているようにみえた。

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6.用紙を剥がす。うまくできなかった。
 水で濡らしたタオルを用紙にかけて、アイロンをもう一度かけた。水が吸い込み、用紙が半透明状態にかわった。

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その後、時間をかけて、爪で用紙を一生懸命剥がしてみた。インクまで剥がしてはいけないので、なかなかできなかった。結果的にインク部分に紙の繊維が多く残ってしまった。害はないと思うが、課題が残っている。

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7.加筆して、パターンを修正する。
 端っこなどうまく行かなかったところをインクペンで修正した。

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少し休んで、午後にエッチングして、穴開け作業をする予定。

やっと放熱器が手に入ったが、いざトランジスタを取り付けようとすると問題がまだ多い。

その1。用意したソケットは斜め対応。まっすぐに使えない。というか、斜めでは放熱器に入らない。解決策は3つ。放熱器の穴を斜めに開け直す。ソケットを買い直す。ソケットを加工する。買い直すのがいいかもしれない。というのは新品で米国から買ったソケットは品質がいまいちだし。でも、トランジスタ本体相当の値段だけでなく、外国からの取り寄せになるみたい。日にちがかかる。

その2。トランジスタの表側に基板が取り付けできない。LM3886の経験から、アンプ基板は放熱器と一体化すべきだと認識した。しかし、今回の放熱器では、トランジスタの足側にしか基板が取付そうになり。薄いアルミ板を放熱器に取り付け、基板をアルミ板に固定するという構想だったが、再考になる。

なにが起きるかはわからないところは、DIYの醍醐味と思えば気が楽。

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保護回路と制御回路を1枚の基板にまとめた。分かりにくいので、自分専用。立っているTO-220パッケージのFETや温度センサはライブラリを探しても見当たらないので、トランジスタで代用した。

基板への入力はAC18Vペア、AC9Vペア(入手したトロイダルトランスに合わせただけ)、放熱器に取り付けた温度センサ2つからの入力、スピーカ出力、パワートランジスタ限流抵抗の両端電圧。基板からの出力はリレーON/OFF、ファン回転制御。

LCDモジュールを使えば、温度、ファン回転数のリアルタイム表示が可能。さらに、UVメータもどきのパワー表示も可能かもしれないが、今回は一切外部表示をやらない。基板上にのLED4つで、内部状態を確認するにした。なお、基板上にも温度センサを一つ取り付けた。アンプ内の温度と放熱器との温度差がわかる。

ところで、2回目の基板外注はやっと製造完了、出荷したとのこと。10日間も経ったのに、仕事が遅いぞ。

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回路がひととおり決まったところで、必要な電力をもう一度計算してみた。

電力増幅用には手持ちの250Wトロイダルトランスで良さそう。ch別に用意するとなおさらいいが、スペースがないし、Aクラスでは放熱量がボトルネックになるので、今回は小容量のトランスにする。

電圧増幅用には50Wのトロイダルトランスを用意したが、制御用トランスと別にしたほうが安心なので、小さなトロイダルトランスに変更する。2次側が 24V/0.2A x 2で、10W以下のショボイさは本当に大丈夫かと心配だけど。

制御用に2次側が 9-15-18V/0.2A x 2 のトランスを使う。必要な電流は、ファン駆動 100mA、リレー35mA、PIC 50mA、計285mA に対して、ギリギリの容量かも。

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信頼性とデジタルノイズに関しては心配するところもあるが、取り敢えず回路を書いてみた。ソフトも作ってないし、動くかどうかは不明。

入力はDC9V前後(交流を整流したものでよい)、および、スピーカ、パワーTr、温度センサ等7回線からの信号。出力はPWMによるファン制御2回線、リレー制御1回線。基板上にLED4つをつけており、16パターンの情報を2進数で表示する。

ファン制御にFET PJP75N75を使った。トランジスタ(FETもトランジスタと呼ぶ傾向だが、自分のなかでは区別している)でもいいが、オン抵抗は極端にPJP75N75が低いので、放熱器が要らないのが理由。

Fusion最低価格の5cm x 5cmサイズにした。注文するかどうかはこれから考える。ユニバーサル基板による実験が先だ。

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両面ベタ塗りではなにも見えないので、素顔も置いておこう。

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電圧増幅用電源に簡易定電圧機能を持たせたので、動作を確認してみた。

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最大電流は、リレー・PIC以外では100mA。Tr 2SC3421のHfeはYランクでは約180あり、ベース電流が最大0.6mA。

定電流ダイオード(CRD)の代わりに、手持ちの2SK30Aを使う。IDSSが3.65mAのFETに、27V ツェナーダイオードを直列させて、ツェナーダイオードの電圧電流を測ったところ、流れる電流は30V以上で安定してきた。問題無く使えそう。

ちまみに、2003年改良版JLHには、定電流方式が導入されているので、定電圧でなくても影響がないかもしれない。

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