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電源の自作方法【オーディオ、録音機材用のための】

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あしからず(´・ω・`)

前回からの続きです。

今回は、ヴィンテージモジュールを動かす為の電源についてのお話です。

まず日本でコンセントはAC100Vですが、DTM用のほとんどの機材はアナログ、デジタル関係なく、

AC100V(交流100V)をそのまま動力の源として使っていません。

PC含め、内部でDC(直流)に変換してから、自身の回路に取り込んでいます。

ヴィンテージモジュールも例に漏れず、全てDC駆動になります。

僕が今まで動かしてきたモジュールの中で必要だった電源電圧をざっと書き出しますと、

 

Old NeveTelefunken V676等のドイツのヴィンテージモジュール  DC+24V

RFZ等の東ドイツのヴィンテージモジュール DC-24v

SSL  DC ±18V   +11V

API  ±15V

AMS Neve(V3やVRなど) ±16V(、、、確か)

Quad EIght   ±28V   EQ部分  ±15v

 

、、、他にもあったかもしれませんが、とりあえず思い出せるものは以上です。

 

ほとんどのオールドモジュールはDC+24Vで動くものが多いですが、旧東ドイツのモジュールや、SSLやAPIなどのオペアンプ駆動のものは、

普通だったら耳馴染みのない、ー24Vというマイナス電源や、±15V(プラスマイナス15v)という両電源を使用するので、

その概念もある程度理解しなくてはなりません。

しかしそんなに複雑な事ではありませんので、ネットや簡単な専門書などで、ぼんやりイメージをつかんでみてください。

DC+24Vの電源なら自作しなくても手に入る?

NeveやNeumannなどのモジュールを動かすための、+24Vの電源に関しては、実はわざわざ自作しなくても、探せば入手する事ができます。

例えばこれ↓

 

普通のACアダプターです。

このアダプターは、要は、交流電源の100vを任意のDC電圧に変えるものなので、この記事で書いてみようとしていることを、これ1つで実現してくれます。

更に、

 

これもおなじような動作をしてくれるスイッチング電源という装置です。

ACアダプターも同じくスイッチング式という原理でACをDCに変換しています。

画像が小さくて解り辛いですが、端子にACコネクターを配線して、

そこにコンセントから電源ケーブルを刺せば、24vをすぐに排出してくれます。

じゃ、これ使えばいいんじゃない、、、?

と、当然そうなりますが、答えは半分YES半分Noです。

このスイッチング方式は、残念ながら音響的にはあまりよろしくないと言われています。

高周波にノイズが発生するので、音質に影響を与えてしまいます。

とはいえ、目立ったノイズが思い切り音声に乗るわけでもなかった(僕の経験上)ので、

これでとりあえずいいと割り切れる方は、全然使用選択としてありだと思います。

むしろ、このACアダプターを使用する前提で配線されたものも、ヤフオクで見る事がよくありますし、

現行のDTM用機材でもこの電源方式は、ぶっちゃけよく使われています。

アダプターで動かすマイクプリアンプやコンプ、オーディオインターフェースも、もろこのタイプです。

ギターのエフェクターも9v電池ではなく、パワーサプライ経由なら正にこれ、スイッチング電源使ってます╰(◉ᾥ◉)╯

なのでエフェクターの音を良くするなら9V電池の方が有利ですよ。理論上は。

 

スイッチング電源はとても普及しています。

理由はコストがかからないのと、省スペースでいけるからでしょう。

もしかしたらプロ機のものは何か特別な技術で、音響的な部分をクリアしているのかもしれませんが、

そこはどうなんでしょう、僕には知る由もありません、、、(;´゚д゚)ゞ

スイッチング電源はオーディオ的にもの凄くこだわる場合ではなく、とりあえず「テストしたい!」という時は特に手軽ですし、

金額的にもリーズナブルなので、いいと思います!

それでもこだわりたい場合は頑張って自作する

とはいえ、せっかくのヴィンテージモジュール。

少しでも良い音で、機材の潜在能力をなるべく引き出したい!

というチャレンジャーな方の場合は、自分で設計して作ってしまいましょう。

実際自作でも、スイッチング電源より音は良くなります。音がより立つ感じです。

おおまかな流れは、

①コンセントからのAC100Vを必要電圧まで電圧降下させる→②整流回路→③平滑回路→④定電圧回路→⑤DC+24v!

とそれぞれの行程を経ることで、最終的に安定した出力電源を得る事ができます。

それではそれぞれの段階が、どんな内容なのか、どんな風に作っていくのか、簡単に説明させて頂きます(ↂↄ̫ↂ)

コンセントからのAC100Vを必要電圧まで電圧降下させる

まずコンセントから供給されるAC100vを、そのままでは電圧が高すぎて供給過多なので、必要な任意の電圧まで下げる必要があります。

その際に必要になるのがこんなもの↓

これを電源トランスと言います。

これにも色々な種類がありますが、とりあえずこのトロイダルトランスが大きさや金額的にも妥当なものなので始めはこれが良いと思います。

この後に出てくる整流回路で、交流電源が直流電源に変換される際に、AC電圧×1.41の値がDC電圧として出力されるようになるため(参考URL、細かい理論については本やネットでお調べください!)、逆算すると100vからAC20V〜24Vくらい(整流後DC電圧約28.2〜33.84V)の出力になるようなトランスを選べばOkかと思います。

整流後のDC電圧が、求める電圧に対して高すぎると、24Vにする際にロスが大きくなるので、発熱が増えます。

これが大きすぎると素子がぱーんっと弾けとぶので(⑅∫°ਊ°)∫!!、整流回路に行く前にAC20V〜24Vぐらいにしておくと安心です。

〜追記〜

※AC18でもギリいけます!が、整流後の電圧がDC25.38とかなり24Vに近いので、

この後の回路で起こる電圧降下の関係もあって、ここでは例に出していません。

僕はDC24Vを作る場合は、良くAC18から整流しています。理由はロスがほぼないので、まったく発熱が起きなく、対処が楽で、精神的にも安心だからです。

ちゃんとDC24Vも出ます。ご参考までに(´・ω・`)

整流回路

次に下げた交流電圧を直流電圧に変えます。これを整流といいます。

整流回路もいくつか種類がありますが(参考URL)、一番安定しているブリッジ整流を今回は選びます。

 

 

この回路図のDと書いているのがダイオードという電子部品です。おそらくほとんど方が聞いた事があるであろう部品名だと思います。

この部品の性質は一方方向にしか電流を流さないというところです。

LEDは光るダイオードなので発光ダイオードと呼ばれています。

ブリッジ整流ではダイオードを4個使って交流を直流に変えます。

回路図のDの矢印方向にしか電流が流れないようになっています。

この回路図ですと、左から右に電流が流れていきますので、AC INからT(電源トランス)を経て電流の流れを追って行くと見事に一方通行に電流の流れが変わっています。

 

この一方通行になった結果が、直流です。

この図で言うと、青い流れが+の直流、赤い方の止まってしまった流れの延長がOv(ー)となります。

この時点でAC電圧×1.41の直流電圧が出来上がるので、この整流回路に入る入力電圧がAC24Vの場合は、DC33.84Vが出力される事になります。

平滑回路

整流されたDC電圧は、そのままではとても歪な形をしていて、汚い状態です。

イメージとしてはジグザグしていて、触ると怪我をしてしまいそうなノコギリ状の波形をしています。

なので、それを滑らかな直線に変える為に、平滑回路を挟むことにします。

 

 

この青枠で囲ってあるコンデンサーという部品を、整流回路に並列に挟む事で汚いDC電源を奇麗にすることができます。

このコンデンサーにも用途別に様々な種類や規格がありますが、ここでは電解コンデンサーという最もポピュラーであろうコンデンサーを使います。

耐圧は50V以上を選んだ方が無難です。

 

電解コンデンサーには端子に+と−があり、電池のような形をしています。

間違えて電極を逆に接続してしまうと、ぷしゅーっ!!と弾けて、ポップコーンの匂いのする謎のケミカルな気体を部屋中に放出することになりますので、

接続方向には十分ご注意下さい(՞ټ՞☝☝

くさいです。

この電解コンデンサーの規格ですが、諸説有りでして、コンデンサーの容量を大きくすればするほど電流が綺麗になって音が良くなると言う説と、最低限の容量があればOkという説があります。

僕の実感としては、5000uF(マイクロファラド)ぐらい積めば、とりあえずOkだと思ってます。

実験で平滑コンに合計40000uF積んでみた事もありましたが、確かに音質に影響を及ぼすほどの変化が起きたのだけれど、

個人的にはあまり好みではない方向に音が変わってしまったので(クリアに進みすぎて、ヴィンテージ機材特有の侘び寂び感が薄まる傾向)、

5000uFくらい最大であればとりあえずいいのではと思っています。

ヴィンテージ時代の電源の平滑コンなんて1000uFとかですもんね。

作りや設計や部品がしっかりしていたからそれでも十分だったのでしょうか。

というわけで、平滑回路はこんな単純だけど、改造しがいのある箇所だとも言えるでしょう。

コンデンサーのブランドを変えてみる、というのも後々マニアックな楽しみ方としてアリだと思いますよ☜ (◉◞౪◟◉) ☞

オーディオ的楽しみ方ですね。

ちなみにコンデンサーは、複数個繋げて容量を増やして行く場合、直列で繋いでいく抵抗などと違い、並列で繋がなくてはいけませんので、その点ご注意ください。

 

定電圧回路

そしてここでようやく最後の定電圧回路に繋がります!

ここまで行なってきた回路設計で、平滑回路を経て綺麗な電流が流れるようになりました。

AC24Vを整流回路に流した場合、DC33.84Vが直流としてでてくる(AC電圧×1.41)、と書きました。

しかし実際は、ダイオードを使う事によってダイオードを通ることにより起こる電圧降下もあるため

実際は直流約30〜32v付近が、平滑回路を経た先で流れている状態です。

これも選ぶダイオードの種類によって電圧降下が起きる値も変わってきますので、仕様をよく確認してください。

僕のおすすめはショットキーバリアダイオードです。

これがオーディオ用途では、評判がよいようですし、僕も使ってみて特に不満はございません。

電圧降下も一個0.5vくらいかと思います。

そんな平滑後の約30V前後直流電源を、24Vに固定するするために。

今回はDC24Vを出力してくれるNJM7800という三端子レギュレーターを例に、

どんな回路を作れば良いのか示してみます。

三端子レギュレーターとはこんなやつ。

足が三本生えてます。

定電圧回路の回路図的にはこんな感じ。

左から電流が入って、右から出て行きます。

三本足があるレギュレーターの1、2、3にそれぞれ配線をしていきます。

仕様はこちら。よく読んでみてください。

 

 

このような感じで、配線を組んで行くと、ようやく無事、目的だったDC+24Vを作る事ができます!

全部を繋げてみよう!

そしてここまで登場してきた回路、全てを1つに繋ぐと、、、こんな感じに。へったくそな図で申し訳ございません(・ω・; ゞ

どうでしょうか、、?

 

、、、、、興味が相当なければ、

 

めっちゃ面倒くさいかも、ですね(;;;՞;ਊ՞;;)!!!

何の知識も訓練も積まずに、これを初見でわかりやすい!って思ってくださった方は相当才能がある方と思いますので、

日本のDTMerの未来の為に、是非、音響の研究職に進んでいただきたいです(;´༎ຶ益༎ຶ`)♡!

無理って、思った方、もうちょいお待ち下さい。

お金で買える、さらに高品質な電源を入手する方法もあります!

しかも更にヴィンテージ機械を活かせる音で!

とりあえずこのDIYは、+24vに限らず必要な電源を自作する方法の一端として読んでいただければ幸いです!

※色々と解り辛いところもあるかと思いますが、一度、電子回路系の概要を頭に入れておくと、そんなに難しいことではないというのが解って頂けると思います!

僕は工学や算数は、これ以外よくわからないですし、完全に文系人間として生きてきましたが、基本だけ押さえれば、これくらいの電子工作は余裕でできるようになりますので、

長期目線で頑張ってみてください(楽しみながらやるのが一番の秘訣です!)

まとめ

いかがでしたでしょうか、、、?長い記事でしたので、もっと解りやすくいずれ書き直そうと思います༽༼☉ɷ⊙༽༼!!!!

それでは次回は、更にこの上を行く(かもしれない)、

効率的でヴィンテージモジュールの力も最も引き出せるであろう電源について記事を書かせていただこうと思います。

お読みいただきありがとうございました(; ≖´◞۝◟≖`)

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