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トランス電源 VS スイッチング電源 後編

前編はこちらです。

いよいよ、実際に波形を測ることになります。と、いっても、カバオ自身そんなに常識と違う結果が出るとは思っていません。60Hzで交流出力を出すトランスと、数百kHz単位でスイッチングして出力するスイッチング電源では、どちらのノイズが除き易いかは明らかです。あくまでも、この実験は、両者の差異がどのくらいあるかを確認するものです。

測定は、オシロスコープを用いていますが、あまり性能のいいものではない上に、詳しい使い方を私は知りません(^^;
周辺環境は電源装置や電気回路の密集地帯。さらに言えば、タコ足から電源を取っています。ろくな計測環境じゃありませんが、あまりにおかしなデータが取れた時のみ考え直すことにします。

さて、それでは、スイッチング電源の波形から見ていきましょう。ちなみに負荷はトランス電源が110~120mAぐらいしか出せないので、5V-グランド間に50Ωのセメント抵抗をはさんで、直流で100mAを消費させます。スイッチング電源にとっては軽負荷になりますが、ハンデのようなものと思ってください。

スイッチング電源無負荷 スイッチング電源負荷 スイッチング電源負荷拡大
 (左)スイッチング電源無負荷  (中央)スイッチング電源負荷(500us) (右) スイッチング電源負荷(2us)
 
 となります。いや、予想はしていたんですが、ひどいことになっています。40mVppといったところでしょうか。特にひどい負荷の波形では、3usごとにスイッチングノイズが発生していることがわかります。でも、通常使用ならこれぐらいの波形でも十分通用しますね。

 次はトランス電源の波形です。カバオもこちらの波形は初めてなのでちょっとわくわくします。 

トランス電源無負荷 トランス電源負荷
   (左)トランス電源無負荷       (右)トランス電源負荷

 波形では負荷の電圧が5mVほど下がっているように見えます。出力する電流が増えてどこかでドロップしてるのかもしれません。ノイズはスイッチング電源に比べればきれいなものですが、負荷の時若干のひげみたいなものが見えます。
 カバオの感想としては、もう少しきれいな波形が出て欲しかったって所です。 LDOを使ったのがまずかったんでしょうか? 7805か、よく使ってるLM317の方がきれいな波形になるかもしれません(どっちにしろ、7.5V以上出力するトランスが必須になりますが)。

おまけ

トランス電源の方では出力部に大容量コンデンサやPPSが差し込んでいるのに対し、スイッチング電源は、恐らく小容量の標準品をつかっているものと思われます。その差を埋めるために、こんな平滑回路を作ってみました。
平滑回路写真 平滑回路
LXZは、デジットで10個100円で売ってたジャンク品です。コイルは自分で巻きました。これをスイッチング電源の出力部に差し込んで、負荷をかけてみます。

スイッチング電源平滑  スイッチング電源平滑拡大
   (左)平滑後波形(500us)      (右)平滑後波形(10us)

トランス電源には劣りますが、かなり改善できているようです。しかし、なぜか10usごとにノイズが・・・・・・・コイルのせいか? と思い、コイルと抵抗を取り外しても同じ結果です。いまだ原因不明なので、心当たりがある方がいましたら教えてください(^^;;

結論(仮)

 やはりトランス電源の方がノイズは圧倒的に有利。また、負電源も出力できるので、DCDCやスイッチドキャパシタで負電源を作ってさらにノイズをのせる心配がない。しかし、廉価なオーディオ系なら、電源を受ける側の回路でRC、RLCフィルタなんかを駆使した方が、一々電源回路を自作する必要はないので面倒はないかも。と、いうか、トランス電源作ると費用がかさむので、作った回路のグレードに応じて決めればいいと思います。

テーマ : オーディオ
ジャンル : 趣味・実用

コメント

Secret

はじめまして

本格的にオーディオやっておられるようで楽しそうですね。

私も電子回路経験者ではございますが
オシロスコープは、学校で少し使ったことが
あるくらいで、さすがに自分用に購入しようとは思いませんでした。

オシロスコープが家にあるなんてすごくうらやましいです。
今後も楽しい記事を期待しております。がんばってください。

こんにちわ

 はじめまして、私のブログにコメントいただきありがとう
ございます。

 いいなぁ、オシロっ。 欲しいのは欲しいのですが
嫁に何言われるか・・・。

また訪問させていただきます。

こんにちは

訪問ありがとうございます。

とうとうブログはじめちゃったね~

日記の更新楽しみにしてるよ、
お互いブログの更新がとぎれないように
頑張りましょう(^^)v

みなさんこんにちは

やきそばエンペラーさん、LKさん、ひげ魔人さん、コメントありがとうございます(^^)。
実はオシロスコープは私のものじゃありません(^^;。借り物みたいなものです。

実際に購入して、持ってたら、絶対マニュアルとか読み漁って精通してるだろうなー、とか思います。
正直、私もアナでもデジでもすごい欲しいんですよね、オシロスコープ・・・・・・秋月の格安品でも買おうかなー・・・・・・ 

それは

>10usごとにノイズが・・・・・・・コイルのせいか? 
それがスイッチングノイズ(スイッチング電源のノイズ)ですよ。おそらく100kHzでスイッチしているのでしょう。

パルス状に出るノイズはものすごく除去しにくいということ(そして回り込みやすいということ)が分かる好例だと思います。プローブのGNDと測定端子を短絡した状態で基板のGNDにあてるだけで、そのスイッチングノイズが観測できるんじゃないかな(たぶん)。

……このノイズには自分も苦労しました(苦笑)
#どこみても(プローブに)乗ってしまうので、除去されたかどうか正確に計ることができなかった。

>私もアナでもデジでもすごい欲しいんですよね
中古のアナログオシロがねらい目です。実際、自分は中古で(まともな)アナログオシロを買いました。

デジタルオシロは1Gspsぐらいないとアナログ観測には難しい(という話)ですね。オーディオ周波数ぐらいなら良いのかもしれませんが、高域発振されたときに分かりにくいらしい(という話をききました)。また聞き情報ですみません(^^;

追記

ただアナログオシロは大きいのが難点です(^^;

RE:それは

nabeさん、コメントありがとうございます。

>それがスイッチングノイズ(スイッチング電源のノイズ)ですよ。

うーん、スイッチング電源負荷(2us)の画像を見ると、3.33usぐらいごとに大きなノイズが発生してるんで、300kHzのスイッチングかとも思ったんですが、パルス的な波形でグランドが揺れてるんなら、私にはお手上げです(^^;;
AC用のコンデンサでも入れるんでしょうか?

>中古のアナログオシロがねらい目です。
中古のアナログオシロですか・・・・・・まず大阪日本橋で中古品売ってる店を探さなきゃですね。大きさは確かに気になるかもしれません(^^;

No title

負荷によって発振周波数が変わるんじゃないかな……という予想ですが、違ってたら恥ずかしい、と書き込んでから気付きました(汗)

>中古のアナログオシロ
某オークションが一番安く手にはいるらしいですが、計測器ランドにもありますね(ここは保証付)。
http://www.keisokuki-land.co.jp/resale/index.html
でもやっぱり大きいのは邪魔なのでデジタルオシロ欲しくなります(^^

No title

・・・・・・安っ!
テクシオのだったら、1万円以下ですか(かなり性能我慢しなきゃですけど)
ものが見れないから危な気ですけど、惹かれちゃいますね、この安さは(^^;

ああ、欲しい・・・・!

No title

電源のノイズですが、SW電源は低い周波数のノイズはすくなそうですが、トランス電源はかなり揺れています。
まず耳で聞こえる変動を抑えることがよい電源のポイントです。

Re: No title

コメントありがとうございます。返信遅れてすいません・・・
トランス電源は揺れますか・・・印象的に、トランスは家庭用電源の環境に影響されやすい気がします。強力なクワイエットラインとか入れるとまた違ってくるのかも・・・

オーディオ電源にはトランスってイメージですが、可聴域以上のSW電源をオーディオ用に自作した方が(人の耳には)、案外、良い音が鳴るのかもしれませんね。ちょっと作りたくなってきました(^^;;)

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Author:カバオ
1984年5月25日生まれ 2008年12月現在 電子回路歴3年、オーディオ回路歴1年の、いわゆる初心者。

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