4212E シングルアンプ

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整流管が壊れた

整流管を6D22Sに変更した後、しばらく何も変更しないでこのアンプで音楽を聴いていたのだが、昨日電源を入れたときのこと、整流管が暖まり、プレート電流計の針がゆっくり上がり始めたときに突然、「ジジジジ」、と嫌な音が出始め、慌てて電源を切ろうとしたら「ボン」という音がして倍電圧下側整流管が目に見えるスパークを発し、ヒューズが切れてしまった。
 
6D22Sに変更する前、倍電圧整流の下側からは初段+ドライバ段用に比較的大きな電流を取り出しているため、整流電流の尖塔値がどのくらいになっているのか気になり、実測していた。
下がその時の整流電流波形。
電流検出抵抗の値は130Ω、尖塔電流約700mA、導通角から計算した平均電流は184mAで、6D22Sの 1A、300mAに対して十分に余裕はあるのだが…
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定常状態での測定では問題は無いのだが、電源投入後、ヒーターが暖まり、電流が流れ始めてから安定するまでの過渡期間では定常状態で測定した値より確実に厳しい条件となると思っていたがやはり心配は現実になってしまった。
 
結局整流管による整流はもうあきらめ、半導体整流に変更してしまった。
が、そうすると今度はB電源の立ち上がりが急峻になり、プレートトランスを通電した直後、スピーカーから「ボコン」と大きなポップノイズが出る。
この新たな問題に対して何らかの対策を打たなければならない。
 
逆に音質の嬉しい変化があった。
5R4と6D22S、いずれの整流管を使用した場合でも音のエッジが丸いというかカツンと折り目のついた気持ち良さに欠ける感じが気になっていたのだが、半導体整流にしてからこの感じがが無くなり、シャープな鳴り方に変わった。
今の高域の全く延びていない出力トランスでも感じるこの変化、まともな出力トランスが出来たらどうなるか非常に楽しみになってきた。
 
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こんなところが壊れるなんてことはもう堪忍。
ダイオードには1000V/10Aとかなりの大容量のものを2個直列で使用している。
 

シャーシデザイン

もうあとは定数調整のみで大きな部品の変更は無さそうなのでシャーシデザインを考える。
 
まずは、パネル。このパネル上に全ての部品を実装する。
音声信号の流れ、直流電流の流れを考えながら抵抗やコンデンサなどの小物部品の配置も考えていく。
当初は400x200mmの中に収める構想だったが、逆立ちしても入りそうにない為、400x250mmにサイズアップした。
まだB、C電源の平滑ケミコンは配置していないがこれらを配置するとこのサイズでもシャーシ内は一杯になってしまいそうな感じである。
 
このパネルを支えるフレームは15mm角のアルミサッシで製作し、それをウッドケースに収めるか、それともエボナイト板をピカピカに磨いて貼り付けるか… モノ2台?それとも1筐体に収める?
あー、悩む。
 
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整流管を変更

5R4では所定の電圧が得られない為、適当な整流管を探していた。
先日、東京出張の際、時間が結構あったので秋葉原の球屋を物色していてスヴェトラーナの6D22Sを見つけた。
 
スヴェトラーナのデータシートによるとハイクオリティオーディオアンプ用に開発された高真空半波整流管で、カラーテレビのダンパー管6DL3とベース、並びに幾つかの特性が異なる近似球らしい。
特徴は、平均して30秒という非常に遅いウォームアップ時間で、これは5AR4/GZ37よりも長い。
尖頭逆耐圧6000V、ピークプレート電流1A、平均プレート電流300mAと大容量で、プレート特性も300mA出力時の電圧降下が20Vと申し分ない。
 
の、だ、が、
ヒーター電圧が6.3V/1.9Aと、5Vより高い電圧を必要とする。
しかし、どのみち6.3V点火が殆どを占めるテレビ用ダンパー管しか適当なものを見つけられていなかった為、また1本¥1400と比較的安価なので多少出力電圧は低くなるだろうが5Vで点火して使用して見ることにし、大胆にも4本購入してきた。
 
早速、5R4と置き換え、テストして見る。
整流管の容量としては十分だが、カソードには33Ωの抵抗をシリースに挿入してある。
本当はもう少し大きい方が良いのだが、これは導通角を広げ、リップル電流のピーク値を下げるという目的で挿入してある。リップル電流を下げるのはコンデンサの負担を軽くする為だ。
 
改造完了後、4212Eのプレートにプローブを取り付け、恐る恐る電源を入れる。
確かに、ウォームアップ時間はかなり長いようで、随分経ってもスコープメータの電圧は全く上がって来ない。
何かおかしいのかな?と、思い始めた頃、ようやく電圧が上がり出す。
電圧の上がり方も大変緩やかで、完全に電圧上昇が止まるまで数分を要した。
 
最終的にプレート電圧は1340Vまで上昇し、プレート電流は115mAとなった。
ほぼ設計通りの電圧なので結果良しなのだがヒーター電圧を6.3Vにすればもっと電圧が上がるのだろうか???
トリタンフィラメントでは無いので目的電圧が得られれば減電点火でも問題ないだろう…と、思う。
 
この状態で最大出力を測定して見る。
詳しい内容は後日まとめて投稿するが1KHz正弦波において、高調波歪率5%となる出力は37.8W、7%では42.7W、10%では49.8Wの出力となった。
また、100Hzでは1KHzのそれに比べ大体0.2〜0.6%程度歪率が悪化する。
数字で見れば大したことは無いが、波形を観測すると正弦波のピーク部分が精米されたお米の頭のように欠けた形になっており、出力トランスが磁気飽和を起こしているものと思われる。
 
プレート電圧が上がったことによりプレート損失は148Wとかなり増えた。
が、能率は約25.5%とプレート電圧が低いときの方が若干良かった。
 
動作の詳細については今後検証していくことにする。
 
【整流管6D22S】
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出力トランス試作一号では低域特性を狙いすぎた。
低域特性は抜群であったが、高域は5KHzで既に矩形波は矩形波で無くなり、正弦波の周波数応答特性試験では14KHzで-3dBと、甚だ酷いものであったことを踏まえ低域特性はそこそことし、高域特性を伸ばすことに重点を置き、5000ターン以上あった一次巻き線を4000ターン未満に抑えてみる。
40Wを通せる周波数は、40Hzとなり、一次インダクタンスは随分と減少してしまった。
一次インダクタンスについては、ターン数も減っているのでギャップを狭めることでもう少し稼げそうだが、最大出力については如何ともしがたい。
 
とにかく巻いてみることにしよう。
 
【出力トランス試作二号】
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アンプの製作記事が先行し、出力トランスの設計については投稿していなかった。
出力トランスは、当初設計した100VAコアx2では、どう考えても無理がある。
アモルファスの100VAコアの在庫があるので無理やりかつぎ出してきたがこれでは本末転倒だ。
プレートトランスもCS-320コアによる製作となったので出力トランスもCS-320コアを使用することにした。
 
インターステージと違い、鉄心の大きい出力トランスでは、使用するマグネットワイヤーの総量も比較にならないくらい多く、試作を繰り返すのは経済的負担が大きい。一発か二発で決めたいと思っていたが一発では決まらなかった。
 
一次巻き線は0.26mmPEW。
二次巻き線には1.0mmPEWを使用し、2回路を並列接続し、直流抵抗の低下を図る。
設計ツールは、電圧分割巻きにしか対応していない為、パラメータとして必要インピーダンスの4倍の16Ω、2.8Ωを与えている。
それぞれ並列接続にすると4Ωと0.7Ωの巻き線が得られ、これらを直列接続して、8Ωの二次インピーダンスを実現する。
 
【出力トランス試作一号】
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