アンプ自作していますが、

質問

アンプを作っていますが、うまくいきません。
回路図です。
http://www.rupan.net/uploader/download/1376409295.asc
スパイスですが、動きました。

ＭＯＳＦＥＴを使っています。
どうも、ノイズがひどく片方(2)は、ノイズがなるときとならないときがあります。電源入れてある程度するとノイズ出てきたりします。増幅はされ音はなります。
もう片方(1)は、ＦＥＴが熱を持ちすぎます。音は出ません。
基盤の写真です。
http://www.rupan.net/uploader/download/1376409467.zip

ＵＲＬですが、直接飛ぶとエラーが出るようなので、
右クリック等で、コピーして貼り付けて飛んでください。
飛ぶとすぐＤＬできると思います。

すでにＦＥＴ５つほど壊しました、
端子間がショートしているのは、故障ですよね？
電圧計るにも怖くて、電源を入れていられません。また壊しそうです。
電源入れずに抵抗値を計ってがんばっていますが、半導体があり難しいです。
テスターと、オシロスコープ（アナログ古いですが）あります。
トランスを使う予定ですが、
とりあえず家にあったＡＣアダプタを使っています。トランスでは５０ｖを二つで両電源使う予定です。
が、ＡＣアダプタは手持ちがないため、１２Ｖと２４Ｖで正負電源を作っています。
電圧が違いますが、音だし程度なら大丈夫ですか？
とりあえず困っています、どうにか助けてください。
先ほどＦＥＴを壊してしまい頭を抱えています。
よろしくお願いします。

回答No.6

xpopo

今晩は。回答NO.4へのお礼ありがとうございました。お礼のコメントへの回答は下記のとおりとなります。
＞ＦＥＴが壊れた理由ですが、アイドル電流が高すぎたのが原因でしょうか？

回答＞＞FETの放熱はどのくらいの熱抵抗で設計されてますか？熱抵抗が大きければそれだけFETは発熱しやすくなりますので、放熱がしっかり計算されてないとアイドル電流によって壊れた可能性が高くなります。設計された放熱器の熱抵抗はどのくらいなんでしょうか？

＞作っていただいた回路でも、入力を大きくすると電流が結構多く流れますが、いくらぐらいまでなら
大丈夫なのものなのでしょうか？

回答＞＞これも放熱器の設計いかんによります。アンプの実際の電源電圧を±48Vとした場合、出力電圧が24V(0-p)で最大の電力損失となります。負荷を８Ωとした場合N-chおよびP-chFETの平均電力損失は約29W程度になります。使用される周囲温度の最大を40度として、FETのジャンクションの許容最大温度は150度ですので、必要な放熱器の熱抵抗θc-a（℃／W)は
　　θc-a（℃／W)＝（150℃－40℃）／29W＝3.79℃／W
と計算されます。この熱抵抗を得るためのヒートシンクの包絡線体積は89cm^3（経験値より）必要です。N-chとP-chFETのヒートシンクにそれぞれこの体積が必要ですのでアンプのＬ／Ｒ各チャンネルにそれぞれヒートシンクは89×2＝178cm^3のサイズが必要になります。

お礼

またお願いします、Ｒ３０（１．５ｋ）、Ｒ３１（可変抵抗１．５ｋ程度）と定電圧ダイオード（５Ｖ程度）を追加しました。
ソース抵抗も入れました０．２２Ω。電源をトランスでおおよそ５０Ｖ、５０Ｖです。
今度はＤＣ漏れがー６０Ｖほど出てしまいました。ボイスコイル切れました。
それに、２ｓｋ１０５８側だけが異常に発熱しています。
これはどういう状態でしょうか、すいませんお願いします。

回答No.5

xpopo

回答NO.4の補足です。

温度補償用のトランジスタQ11はトランジスタQ9とQ10のVBEを補償する目的で使用しますのでこの3つのトランジスタは熱的に強く結合させる必要があります。この3つのトランジスタのボディーを何かの薄い金属で来るんでその中にはシリコンオイルを満たしておくような対応が望まれます。

回答No.4

xpopo

回答NO.2です。

１）先の回答で「また、電源電圧を＋１２V、－２４Vで使用しても初段の差動回路のバイアス電流は６．２Vのツェナーダイオードで安定化してるので動作確認は可能かと思います。」と回答しましたが、回路を良く見た結果Q3のコレクタに接続されている抵抗R7が７．５ｋΩと大きいためこの抵抗を流れる電流による電圧降下が大きく（約３０V)、そのため、マイナス電源に－２４Vを使用するとQ3のVCEが飽和してしまいます。その結果、初段差動回路の共通ソース電流が定電流にならず動作点がおかしくなってしまいます。
　－２４Vを使用するときはR7を１００Ω程度の小さな値にするかショートすれば正常な動作になります。

２）最終段のパワーFETのバイアス回路の最適化。

　修正後の回路をこちら（　http://yahoo.jp/box/k23UOP　）にあげておきます。
　まず、パワーNMOSFET(MSK1058)のゲート電圧ですが、IDを100mA一定とした場合、ゲート電圧の温度係数は約＋0.37ｍV／℃、また、PMOSFET（MSJ162）のゲート電圧の温度係数は約-0.17ｍV／℃と非常に小さいということがわかりました（これはシミュレーションで確認した値です。）

　修正回路はまず、2段目の差動回路の出力トランジスタQ６とQ8のコレクタ間に図のような回路を挿入します。
　まず、トランジスタQ１１と抵抗R29、R16で構成されたフローティング電源、これはその後ろのエミッタフォロワのトランジスタQ９とQ10の各VBEの温度補償用です。フローティングの電源電圧は約２×VBEです。次にフローティング電源にシリーズに５．１Vのツェナーダイオードが接続され、その両端が抵抗R30とR31で分圧されてます。この分圧電圧がちょうどMSK1058とMSJ162のゲート電圧の和になります。５．１Vのツェナーダイオードを使用する理由はこの電圧のツェナーダイオードが一番温度係数が小さいからです。
　R30とR31を５ｋΩ程度の半固定抵抗にしておき、パワー段のアイドル電流の調整用にします。

回路図の下に電源電圧が＋１２V、－２４Vで入力信号が0.1V（０－ｐ）、ｆ＝５００Hzの時の出力波形とMSK1058とMSJ162の電力損失を示してあります。MSK1058は電源電圧が１２Vとマイナス側の電源電圧２４Vの半分なので電力損失もMSJ162の半分になってます。

いずれにしても出力トランジスタの発熱は非常に大きいのでしっかりした放熱を行うことが重要です。

お礼

詳しい回答ありがとうございます。
回路図まで作っていただいて助かりました。
ＦＥＴが壊れた理由ですが、アイドル電流が高すぎたのが原因でしょうか？
作っていただいた回路でも、入力を大きくすると電流が結構多く流れますが、いくらぐらいまでなら
大丈夫なのものなのでしょうか？
また質問してしまい、すいません。

回答No.3

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

アンプ製作は得意分野では無い（嫌いじゃないけど、どちらかと言えば苦手）という状況ですが、、、
（基本的に、スピーカー工作が好きな者ですよぉ。）

『とりあえず家にあったＡＣアダプタを使っています。トランスでは５０ｖを二つで両電源使う予定です。
が、ＡＣアダプタは手持ちがないため、１２Ｖと２４Ｖで正負電源を作っています。』

おやおや？？
どういう事をしているんですかぁ？？

本来はトランスの５０V×２を想定と言う事ですから、プラスマイナス７０V、トータル１４０Vの電圧差、これから平滑安定化等で、有る程度は低く成るのでしょうけれど、８割り程度で運用予定でしょうか？

回路図の方は私の環境では見られませんでしたが、写真は拝見させていただきました。
シングルPPで、これだけの電圧駆動とは、どんだけパワーを出そうと言う欲張りな仕様なのか？ちょっと驚きですが、MOS-FETには大型の放熱器を取り付けているんですよね？
（前段のドライバー段はどうなんだろ？　専門外なので良くワカラナイが、、、DENONのアンプではドライバー段にもそこそこの放熱版が付いていたぞぉ。）

さてさて、ACアダプタで１２Vと２４Vのを組み合わせて正負電源を構成でしょうか？
はたして、ACアダプタでアースから分離出来るか、このあたりの知識も私としては乏しいので、不安なのですが、仮に可能だとした場合、合計３６Vを得られますので、正負１８Vの電源として実験と言う状況でしょうかねぇ。
パワーアンプ部は出力信号に依る電流負荷変動が激しいので、抵抗等に依る分圧は事実上で利用出来ないはず。抵抗部分で５割りから８割りくらい消費させていれば、まぁ、なんとか、、、、
５割り消費させたとすれば、抵抗の発熱が大きく相応のW数の抵抗器が必要ですね、さらに出力電圧は半減しますから、回路的に正負９V程度で、正負６０V級の回路が動作するのか？？はてながいっぱい。

回路インピーダンスが高い、管球回路なら電流変動がそれほど大きく無く、電圧の合わせ込みで実用化出来る抵抗分圧も、回路インピーダンスが低い半導体回路のパワー段では対処出来にくく成る場面が多く在るはずです。

FETやトランジスタ、単にテスターで導通を確認すれば、端子間ごとに低抵抗、高抵抗と言うだけです、規定のバイアスを印可して、その時の電圧降下分を測定するという、測定回路を組みませんと、何を計っているのかワカラナイだけでは無く、種類によっては素子破壊を招く危険行為にもなります。
（たしか、パワーMOS系が多くのメーカーで採用しないのが、この破壊が多く、取扱が面倒なためだったはず、、、手を触れた時の静電破壊等も起り易い品種が在るはずです。）

アンプ回路にも興味は有るのですが、基本的にキット類で、あとから改造しほとんど壊してしまう、と言う私の知識不足やいい加減な扱いには合わない、って言う事です。パワーICや、トランジスタの回路や真空管、デジタルパワーICなどのキット物は組み立てを行なっています。球アンプは壊しませんでしたが、他は一通り、、（苦笑）

フルキットの場合は問題ないのでしょうけれど、基盤キットなどでは、電源をどのように工夫するかがオーディオ的に注目をしたい部分です。
回路が信号を大きく増幅する、という見方では無く、入力信号で出て行く電気をコントロールするだけ。
言ってみれば、入力信号は出力信号をコントロールするだけ。

水道の蛇口、どの程度回すか、これが入力信号の役割で、出てくる水道水は、電源回路から得られた電力を出すだけなんですね。このため、電源回路部分のクオリティーが音として非常に重要。
どんなに素晴らしい蛇口や配管を行なっても、元の水源が汚れていたら、出て来る水は汚れた状態に成ります、特に、簡易なACアダプターなどはスイッチング電源を採用している物が多く、高周波が乗っかっています、高周波が通りにくい、帯域が非常に狭い回路でしたら、あまり影響は大きく表れにくいかもしれませんが、オーディオアンプで１００KHzは通らない、なんていう回路はほとんど無いと思いますので、簡易なACアダプター電源をこんな部分には使わない方が良いと考えるのは私だけでしょうかねぇ。

さらに、パルス性の高周波が素子の破壊電圧を超えていたりすれば、目も当てられない結果に陥ります。
（実は、デジタルパワーアンプ基盤で、車のシガーソケットから直結し、デジタルパワーICを破壊してしまった経験もあります。パルス性のノイズでも、壊れ易いパーツは一瞬で逝ってしまうんですね、まるでパソコンの基盤やメモリー等のような物です。パソコンの組み立てには、静電対策を行なった上で作業をしましたが、オーディオにもデジタル分野が入って来たため、同じ様な対策が必用に成ったとは、当時は気がつかなかった、、）

スパイスは電子回路のシミュレーションには非常に定評が在るものですが、正常動作特性以外の、異常状況の実績を積み重ねたデータが無いパーツの場合は、単なる計算上の対応を見ているだけとなり、実情は措定出来ない事が多いと言う事実を認識した上で活用しましょう。

回答No.2

xpopo

回路図を確認しました。

　まず、最終段のパワーMOSFETのアイドリング電流が最適にコントロールできない回路になってます。
SEPP構成のNMOSとPMOSのゲート間電圧は入力信号の変化により大きく変動します。またその値も素子のばらつきによりばらつきます。また、温度変化によってもアイドリング電流は変動しますがその変動を抑えられる回路構成になってません。
　現状の回路でシミュレーション確認したところ、アイドリング電流はN-ch、P-ch両方とも２A程度流れてます（電源電圧も含めてリンク先の回路にて）。
　また、その回路で電源電圧を＋１２V、－２４Vの場合、電力損失は平均でパワーPMOSが11.6W、パワーNMOSが６Wとかなり大きな損失を発生してます。最終段のパワーFETの放熱はしっかり行ってますか？まさか無放熱って事はありませんよね？確認してください。ただ、放熱しても電源電圧が設計値の±46V程度で動作させた場合は更に電力損失が大きくなってFETの放熱が間に合わなくなってしまいそうですね。
最終段のゲートバイアス回路の改善が必要です。

　また、電源電圧を＋１２V、－２４Vで使用しても初段の差動回路のバイアス電流は６．２Vのツェナーダイオードで安定化してるので動作確認は可能かと思います。

回答No.1

tetsumyi

アンプで電源電圧が設計と違うとはとんでもないことです。
まともに動くはずがないし、FET破壊は当然です。