FiiO K7 その7 リニア電源の設計を始めてしまう

FiiO K7ですが、現在も、その6で記載した構成PXL_20240210_130414580

  • YAMAHA PA-6 (リニア電源式ACアダプター(非安定)
    LAMDA ACノイズフィルタ +ダイオードブリッジ(新電元)+WIMAフィルム+ニチコンKA 6800uF x2 = 平滑容量 13600uF
  • ハンドメイド 電源平滑モジュールフルスペック
    EMIFIL+WIMAフィルム+ニチコンKA 25V 1000uF x3 KA 25V 4700uF x4 = 平滑容量 21800uF
  • NFJ FX-Audio Petit Tank Limited Edition
    中華 ハイブリッド固体 25V 330uF x8 = 平滑容量 2640uF

という電源構成で愛用しております。
結局、Petit SusieではニチコンKA化したとしても役不足と感じ、手放してしまいました。
この後、ちょっと経緯など挟みますので、本題まで遠いかもしれませんがご了承を。

ハンドメイド電源平滑モジュールについては、電源平滑モジュールについての記事で、純正スイッチングACアダプターでSusie以上の音質を出せるよう、コストパフォーマンスのMUSE KZ版と、電源平滑モジュールフルスペックでは動作しない為、ギリギリまで平滑容量を落とした中容量版(12400uF)を頒布しています。

正直、村田EMIFILとWIMAフィルム、ニチコンKAまたはMUSE KZを組み合わせた電源平滑モジュール+純正スイッチングACアダプターの構成で、現状の私の電源構成に迫る性能を出せていると思います。
体調によりどうしても音の聞こえ方はかわりますので、ちょっと調子よくないと、聞き分けられないくらいです。

リニア電源、スイッチング電源、どちらにもいいところと悪いところがあり、どちらを一概にいいというのは難しいのですが、私の場合、この40000uF近くの平滑容量を持ったリニア電源で、スイッチング電源の音の立ち上がりの良さと、スイッチング電源の欠点であり、リニア電源の利点でもあるスイッチングノイズが存在しない両方のメリット、ニチコンKAの全域にわたる高音質化+ハイブリッド固体の低ESR化を手に入れてしまいました。
ですので、リニア電源に入れ込むのは当然なのかもしれません。

本来、FiiOでは、K5 ESSやK7、今後発売されるK19に対応する、12V3A/15V2Aのリニア電源である、PL50という製品が存在しますが、日本では未発売、先月代理店に確認した時点で発売予定なしです。
日本では、電源強化ということ自体、まれですし、専用電源を買う文化もあまりないとおもわれるので、未発売はやむなしと思っています。
海外から直接購入もできますし、2万前後で入手できるということでPSE法関連などを除けばそれが一番かと思います。
しかしながら、新電元のダイオードブリッジやニッケミの汎用品で18800uF程度の平滑容量では、以前の記事で検証していた途中と同じかそれ以下になってしまいます。
それであれば、もう、自分で作るしかないのかな?と考えていたわけです。

電源平滑回路と同じく、KiCAD 8.0を使って設計を進めていきます。
以前、LM317/337を使用した正負電源安定化回路は組んでいますので、LM350を使用した正電源安定化回路部分はそれほど時間はかからないのですが・・・

スクリーンショット 2024-03-08 221655

最初は、電源平滑モジュールフルスペックを内部に組み込み、Petit Tank LEも一緒に入れて、現状PA-6の部分を安定化電源に置き換えようといろいろ回路設計をしていましたが、あえなく壁にぶつかりました。
それこそミニコンポクラスの幅のケースに入れないと入らないのです。
それだけ、キャパシタの数が多いですから。

12V 3Aの出力を出すには、少なくとも15V 4.5A出せるトランスが必要になります。そうなると、大きさ的に90㎜四方、高さ50㎜程度のトロイダルトランスを使用することになります。そうなると、通常のケースに入れるとなると残り90㎜x100mmくらいしかスペースがありません。
そこに、スイッチ、ヒューズホルダー、ACノイズフィルター、電圧計なども入れなければなりません。

そういうような状態で、モジュールを組み合わせるのは没になりました。

そこで、90x100の基板サイズで、ブリッジダイオード->一次平滑(13600uF)->LM350による3A電圧安定化->DC側EMI対策及び二次平滑(電源平滑モジュールフルスペック相当)->固体コンデンサによる三次平滑を行うよう設計をすることにしました。

FiiO K7は現状の40000uFのキャパシタ容量の突入電流に耐える保護回路を持っているようですが、もちろん電源側に、突入電流保護回路を入れなければなりません。また、逆流、ショート時などの保護回路も組まなければならず、普通に現状と同等のキャパシタをおいていくとどうしても場所が足りませんでした。

PXL_20240317_022627665.MPこれには、リニア電源を作るならやはり一次平滑はニチコンの最強電源平滑キャパシタ KG Super Throughを使いたいというわがままが大きいのですがが、これ、直径35㎜、高さ50㎜ありまして・・・スペーサーと基板を合わせるとHENケース一つ高さ下では入りきりませんね。

スクリーンショット 2024-03-16 113014

そこで、KA 25V 1000uF 3本をオミットする代わりに、KA 25V 4700uFを5本にすることで、何とか収めることができました。
2次平滑部分のフィルムは調整可能なように広めにとり、発振対策などにパスコンとして追加する可能性もあり、三次平滑側にも場所を追加しています。
ほんと、ギリギリになってしまいましたね。

まあ、KA25V 4700uFの代わりに、6800uFを使おうという無謀な考えもあり、スペック的には、

一時平滑 KG Super Through 35V 6800uF x2 (13600uF) ま��は、KA 35V 3300uF x4(KGは入手困難ですからね)

二次平滑 KA 25V 6800uF x5(34000uF)

三次平滑 OS-CON 25V 330uF x8(2640uF)

と、約50000uFの平滑容量となりそうです。
ここまでする必要があるのかはデータ的に裏付けはありません。自分の聴感だけでやっているのであまりいいやり方ではありません。

ケースはタカチのHEN を使用し、横幅112mm、奥行き190㎜の物を使う予定です。高さについては、上に記載した通りKGならどうしても88㎜の一番高さがあるケースを使わざるを得ません。

尚、基板には、12V/15Vを切り替えるスイッチを内部においていますが、問題は、それに耐える一次100V 2次18Vで十分な容量を持つトロイダルトランスがあまりないことです。ですので、最初は12V固定で使用しようかと思っています。

スクリーンショット 2024-03-15 063513まだ、基板設計が終わった段階で、いつ作るの?って話ですが、基板の製造、部品調達でもしかするとPL50 が2個弱買えるだけの予算がかかりそうなので、まだ先になりますが、基板製造のガーバーデータもまとめてありますので、早くても来月以降、少しずつ作っていけたらと思っています。

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