LM3886 反転増幅 DCパワーアンプの製作
詳細設計
2026 (c) S.Yoshimoto
アンプ部回路
下図は本アンプの１チャンネル分の回路図です。
- 入力信号はQ101 NX6020デュアルNch/Pch MOSFETの相補式ソースフォロワで増幅されます。
- 相補式ソースフォロワの電源はQ102 PHP610030NPKデュアルNch/Pch Trによる±7.6V電源です。
±24Vからの雑音を阻止すると共に、MOSFETの損失を低減します。
- 相補式ソースフォロワの出力はR100とR109の中点からLM3886の負入力(-IN)に伝わります。
- R109と並列なVR101可変抵抗器はLM3886出力端子のオフセット調整用です。
デュアルNch/Pch MOSFETも特性が揃っているとはいえゲート・ソース電圧特性に差異があります。
加えて、本アンプは20倍の直流利得があるのでLM3886のオフセットも直流利得分増加します。
それらにより生じるLM3886出力端子のオフセットをVR101で調整し、LM3886出力端子電位を０Vにします。
- LM3886出力端子に繋がる補正CR (R120, C110)は6.8Ωと0.1uFです。
- 電源電圧は±24Vです。30W(6Ω負荷時)の出力を得られます。
電源と保護回路
下図は本アンプの電源と保護回路の回路図です。
- コネクタ CONN301の±24VはMZMW製24V 2.2Aスイッチング電源LRS-50-24 2台から供給されます。
ダイオードD301,D302は電源への逆加圧を防ぎます。
インダクタL301,L302は電源からのスイッチングノイズを減衰するフィルタです。
このフィルタは電源にスイッチング電源を用いる際に必要です。
- 保護回路はPICマイコン PIC16F1823とリレーで構成されます。
PICマイコンのプログラムは以下の場合にリレーでスピーカを切り離します。
・電源投入時のノイズ防止、電源投入後5秒間
・左右出力に±200mV以上の直流漏れが生ずる。
・電源断時のノイズ防止、+24V電源の電圧が20%以上低下する。
PICマイコンのACコンバータが左右出力と+24V電源を常時監視し保護を実行しています。
保護動作中は電源LEDが点滅します。
基板上全回路図
LM3886反転増幅DCパワーアンプ基板全回路図(.pdf)
スイッチング電源ユニット
本機の+-24V源は2台の24V2.2A 50W汎用スイッチング電源ユニットから供給されます。
使用した汎用スイッチング電源ユニットはMZMW社製LRS-50-24です。
外形寸法はW 82mm, D 99mm,H 30mmと小型です。
最新の汎用スイッチング電源ユニットは小型、高効率でスイッチング周波数が高く、
1段のLCフィルタを通せば実用的な低雑音が得られます。
LRS-50-24は複数社より同型番・同仕様にて販売されています。
又、ほぼ同仕様・ほぼ同寸法の製品が多くの会社より販売されています。
LRS-50-24の価格は＠約2,000円で、2台で計4,000円でした。
従来の100W型電源トランスは10,000円程度はしますので、汎用スイッチング電源ユニットの方が安価で済みます。
使用素子について
- LM3886
最大60Wの出力が得られるオーディオアンプ用のパワーOPアンプです。
ハイエンド製品に用いられる事もあり、音質で高評価を得ています。
11pinのTO220形状をしています。
LM3886データーシート
- NX6020CAKS
相補式ソースフォロワに用いられるNX6020CAKSは小信号用のデュアルNch/Pch MOSFETです。
特性の揃った2個の小信号用のNch MOSFETとPch MOSFETが格納されています。
写真は１円硬貨の上に載ったNX6020CAKSです。非常に小さな形状の表面実装素子です。
MOSFETは出力段等の電力用途に良く用いられますが初段にも有用です。
接合型FETに比べ
- ゲート漏れ電流が無い
- Gmが大きく、高利得が得られる
- 高耐圧
の利点があります。
NX6020CAKデータ―シート
- PHP610030NPK
中型のNch TrとPch Trが格納されたデュアルトランジスタです。
耐圧100V、最大コレクタ電流3Aと駆動力が高く、hfeは0.1mAから400mAの広範囲で250と高性能です。
本アンプでは相補式ソースフォロワ用の±7.6V安定化電源にこのデュアルTrを使用しています。
PHP610030NPKデーターシート
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