ラズパイ用の電源

Pass

@HN さん

はじめまして

④①の電源に対して1.2V→1.4V、1.8V→2.0V、1.4VはLT3045を2ケ並列で最大電流１A相当に変更

写真で見ると並列ではなく直列に繋がれているように見えますが、この状態で並列になるのでしょうか？

とりあえずSMPDについてはギブアップ状態で

同様に写真からの印象ですが、トランスが小さい様に思います。起動時は5Vで１.5～2A近く電流が流れますが、容量は足りていますでしょうか？

HN

PASSさん、こちらこそよろしくお願いいたします。

①LT3045の件
LT3045の並列の件ですが、基板の裏をお見せするのが早いのですが正直あまりにも汚いのでご勘弁願います。
最初から並列するつもりなら別のレイアウトになっていたかもしれませんが、試行錯誤で適当にやってますのでこうなっています。
ちょっと甘く考えてまして、ここまでくるのに1か月かかりました。
データシートを見ていただくと分かりますが、７KΩの抵抗で並列して1.4Vを出しています。

以前からノイズを下げるための改造や自作を色々やっていまして、電源の最終段にはLT3045を主に使用してます。
数えたらRASPI(アダプター)、NAS、ハブ(４台)、ネットワークプレイヤー、アンプで39個使ってました。

②トランスについて
トランスの表面にファインメットシートや銅箔を貼ったりしてますので分かりにくいですが、トランスは豊澄のHTシリーズで手持ちのものを流用しています。
6.3V3A(共用)　→　2.0V
5V3A(共用)　→　1.4V
6.3V1A　　　→　3.3V
8V1A　　　　→　5V
ちなみに①でアダプターとしたときは、３Aのトランス1ケでOKでした。
今回の改造も成り行き任せで最適化には程遠い状態ですので、まあこんな事例もあるぐらいで見てもらえるとありがたいです。
実際どの程度のアンペアが必要なのか調べても自分には分かりませんでしたし、電源の立ち上がり時間やそのタイミングの順番などになってくると面倒というかお手上げです。
BBBの専用レギュレータTPS65217のデータシートにはこの辺りやどの程度ノイズを出しているか記述が有り、BBGの改造時に参考にしてLT3045の立ち上がりのタイミングを弄ったりもしました。

今はこの件は保留にしてコンデンサをRASPIに追加してアダプターとしてエージングしてます。

以上です。

mgroovy

@Pass さん

ご報告がかなり遅くなってしまい、申し訳ありませんでした。

ようやく希望の製品を購入することができ、
さっそくDC-Yallowの12V版を作成しました。

アドバイスいただいた以下の構成および変更で、
問題なく12Vを出力できております。

・19V 3.42A 65Wの ACアダプター
・Front Regulator 側抵抗 R2: 2K -> 3.9K
・DC-Arrow 側ツェナーZD1: 7.5V -> 15V
・DC-Arrow 側抵抗 R1: 150 -> 100
・DC-Arrow 側抵抗 R2: 2.2K -> 2.7K

どうもありがとうございました！
（こちらもとっても良い音で鳴っています）

Pass

@mgroovy さん

うまく動作したようで何よりです。
12V用はAPUやDDーConverter等のACアダプターの置き換えで、いろいろなところで応用できそうですね。他の方にも参考になると思います。ご報告ありがとうございました。

mgroovy

@Pass さん
良い音でずっと聞き入ってたのですが、なんとなく焦げ臭さを感じたので部品を触ってみたら、
DC-Arrow側の出力に一番近いコンデンサが熱々になっていました。
それで電源を切り、冷ましてから再度電源を入れた直後で各部品を触ってみると、
そのコンデンサの隣に配置されている150Ω1/2Wの抵抗（たぶん両方とも）が一番発熱していて、
触れないくらい熱くなっていました。
ここは1Wの抵抗に変更した方が良いのでしょうか？
急ぎませんので、ご検討いただけると助かります。
（今はちょっと怖いので、ACアダプタに戻しています）

追記：電源の出力を機器に接続せず、無負荷の状態で試してみたのですが、
やはり150Ω1/2Wの抵抗が触れないくらい熱くなりました。
ちなみに機器側の電源入力は変更されていて、より少なくなっていました。
DC12V 6WMAXと表示されています。

Pass

@mgroovy さん

すみません、その抵抗は見落としていました。
おそらく1W近く消費しているので相当発熱していると思います。
330Ωぐらいに変更するが正しい定数変更ですが、無くても問題ないはずなので部品の再手配の手間を考えたら取ってしまった方が早いですね。

また、その後段のLEDが明るすぎるようならR5の抵抗を1.5~2kぐらいまで上げても良いと思います。2kΩなら1kの抵抗があまってるなら2本直列にすると丁度良いですね。

mgroovy

@Pass さん
リプライありがとうございます！
一点確認させてください。

今R4（OutputとGNDの間に入っている抵抗）の方だけを取り、R3（2SD1415Aの3pinとGNDの間に入っている抵抗）はそのまま残しました。
この状態でR3は触れないくらい熱いのですが、R3も外すべきだったのでしょうか？

ちなみにLEDとR5の抵抗も取ってしまい、秋月のデジタル電圧計をつけようとしています。
本日は在宅勤務で仕事をさぼりつつハンダ付けにいそしんでおります（笑）

Pass

@mgroovy さん

重ね重ねすみません。
取り外しても動作はすると思います。
もしくは、取り外したR4をR3と直列にして300Ωとして使用してみてください。2本で1Wになるので十分耐えられるようになると思います。

有った方が良いか、無い方が良いかは聴感で決めてもよいかもですね。

mgroovy

@Pass さん
色々教えていただいて、感謝です。
間違えは誰にでもありますので、お気になさらないでください。

今R3, R4とも150Ω直列の300Ωにして空中配線にしてみました。

こうすると他の素子に熱の影響は出なくなったのですが、R3,R4抵抗はまだかなり熱い状態です。

それで部品を確認してみたら1/2Wではなく1Wのものでしたが、METAL FILM抵抗というのを使ってました。

もしかして、これが問題なんでしょうか？

それかKΩとかにしてしまうとか？？？

Pass

@mgroovy さん

計算上は500mWぐらいなのでそれなりに発熱はあるはずなので、金属皮膜を使った事は影響ないと思います

気になるようでしたら、680Ωぐらいにすれば250ｍW（1/4W）ぐらいになるはずなので発熱も減ると思います。
お持ちでなければ1kΩあたりを使ってしまっても良いと思います。

mgroovy

@Pass さん

いろいろと検討して、R3,R4ともに330Ω1/4Wを直列にして、660Ωにしました。
これですと、手で触っていても離さなくても良い程度の熱さになりました。

1KΩ1/4Wだとほとんど熱くならないのですが、出力電圧がちょっと高めになってしまうのと、
抵抗無しでも良かったのですが、なんとなく回路図に記載されているのにという思いがあったので。。。

ということで心配性の私にお付き合いいただき、ありがとうございました。

Pass

@mgroovy さん

ようやく無事稼働したようですね。安心しました。
後は存分にお楽しみ下さい

ジャイアン

Passさんに電源基板を作っていただきました。
そのインプレッションとともに、PassさんからR&D Clubに寄贈された貸し出し用電源ユニットの貸出開始のご案内をさせていただきたいと思っています。

ことの始まりは、2020年2月7日にPassさんが「アンケート v0.9.4b1」にて発言された以下の内容にさかのぼります。

ちなみに、今、新Yarrowを持っているのはパパリウスさんだけです。

この発言に「新Yarrowとは何だ？」と思った私は、Passさんに問合せをさせていただきました。
その回答で、新YarrowはDC-Yarrowとは全く違う電源ユニットであることと、実費でPassさんに作っていただけるということを知りました。

ちなみに、DC-ArrowやDC-Yarrowは、設定した電圧を何が何でも出力し続けるというコンセプトで開発されたNon-Feedback電源です。
対して、ここまで仮称「新Yarrow」と表記してきた電源は、高速なフィードバックで出力を安定化させる電源であり、ことフィードバックの有り無しで言えば、DC-ArrowやDC-Yarrowとは真逆のコンセプトのものです。
以降、表記の混同を避けるため、仮称「新Yarrow」を「FF電源」と呼ぶことにいたします。
呼称の由来は“Fast Feedback”の頭文字です。
また大人の理由で、FF電源の写真も回路図もお見せすることができません（っていうか回路図はおこしていません）。どうかご了承ください。
また、Passさんはこちらのサイトの情報を元にアレンジして、電源基盤を作成されたそうです。

はじめてのヘッドフォンアンプ基板

こちらの情報を元に自作される分には一向に構いません。私は自分のスキルではとても太刀打ちできないので、素直にPassさんに製作を依頼しました（笑）

さて、先週金曜日に件のFF電源2台が我が家に届きまして、週末から本格的に聴き込み始めました。使用した機器はRPi4 (smpd v1.0.3)にAllo Digione Signatureを載せたもので、SPDIFの出力先はSONY TA-DA7000ES（→スピーカー）とFOSTEX HP-A8（→ヘッドホン）です。

とその前に、チョット脱線。

私の手持ち機器の中にifi-audioのUSB-DDC（バスパワー駆動）があるのですが、このバスパワーにFF電源を突っ込んでみて、従来からの電源（ifi-audio iPower 5V）との比較をしてみました。
すると、もうこれは比較するまでもないという大差でFF電源の勝利。
FF電源を使えば（たぶんDC-Yarrowでも）、今でも十分に使えそうな新鮮な音がします。
なにぶん古いアイテムだったので、今は使わずに投げていたものだったのですが、こういう風に使うと意外にもまだ使えることに驚きました(笑)

で話は本線に戻りまして、先ずはAllo Digione Signatureだけに、DC-Yarrowに替えてFF電源をあてがってみました。
すると、低域の沈み込みが一段と深まって聞こえることに気づきました。
と共に、音楽全体のディテールがより鮮明に聞こえてきます。
ただその変化は、私が期待したほどの大きさではありませんでした。
（もしかすると、私の使用機器ではこの辺が限界なのかもしれません）

次にAllo Digione Signatureを載せているRPi4にも、DC-Yarrowに替えてFF電源をあてがってみました。
Allo Digione Signatureにあてがった時の同じような変化を期待したのですが、こちらの方はコレと言って変化を感じません。

ものはついでと、さらに上流に位置するNAS用RPi4にも、DC-Yarrowに替えてFF電源をあてがってみましたが、こちらも同様に、音への影響を与えるまでにはいたりませんでした。

という風にココまで書くと、「なんだFF電源と言っても大したことないんじゃないか」と思われてしまうと思います。
しかし実際には、そんなことはありません。

我が家のDC-Yarrowは、基本レシピに加えて、私独自のレシピの改造を加えてあり、「DC-Yarrow改」とも言える仕様になっています。内容は以下に詳しいです。

続・コンデンサーの音を聴く

特に「薄膜高分子積層コンデンサー(PMLCAP)」を加えた効果は大変に大きく、この一工夫を加えなければDC-Yarrowの完成形を見ることはできないとも言えると思っています。そう断言できるほど、このPMLCAPの一工夫以前以後では、音が違います。

つまり、私の駄耳で聴く限りにおいては、FF電源は本当に素晴らしいのですが、PMLCAPを加えたDC-Yarrow改もそれに匹敵しうる性能を出しているのではないかと、そう感じた次第です。

と言う訳で、私的な結論を言えば、FF電源を手放しで誰にでも勧めるまでもないかなということになります。

自分でDC-Yarrow改を組み上げることのできるスキルや経験の持ち主であれば、私はDC-YarrowにPMLCAPを加える改造を強くオススメしたい。
いやいや、自分には電気工作なんてムリムリという向きには、FF電源を使えば幸せになれるよと申し上げたい。Passさんにお願いすれば、実費で作っていただけるかもしれません。

で、最後に、PassさんからR&D Clubに寄贈された貸し出し用FF電源ユニットのご案内をば。

別スレッドにて「FF電源ユニット貸し出し」を起ち上げます。注意事項も含め、詳しいことはそちらに記載いたします。
「オォ、それならば試しに使ってみたい」という方は、お気軽にご応募ください。貸出は応募の先着順となります。どうぞよろしくお願いいたします。

yo

@ジャイアンさん

FF電源の紹介を興味深く拝読しました。
実は、僕もFF電源のユーザで更にDCヤロー電源ユーザでもあります。どちらもPassさんに作って貰ったものです。DC-ARROW電源は自作したのですが、寄る年波、細かいものが見づらくなったので、DCヤローの自作はパス。以降はPassさんにお願いしているということです(Passさん、感謝です)。

僕の環境でのFF電源の印象はジャイアンさんの感想とほぼ同じです。
「これはラズパイの上のHUT基板に最適の電源だなぁ」と思います。もちろん、FF電源のベースをスイッチング電源(ダイアトロンの12Vなど)にして、ラズパイ本体に電源供給した場合も十分な性能(高音質)だと思いますが、直接HUT基板に使った時は最高ですね。

最近、ianのfifopiを使い始めました。この基板はラズパイ側に送り出すDC5Vと回路内部用のDC5Vを別々に(基板用端子を分け)受けるという設計になっています。この電源をラズパイ側はDCヤロー(ダイアトロンDC12Vスイッチング電源をベース)、回路内部用はFF電源(エルサウンドDC12Vパソコン用電源をベース)としています。これは素晴らしい音がしますよ。解像度が高く、ノイズを全く感じない音です。楽器のリアルな響きがとても気持ちよく聴けます。

まあ上記の電源関係の投資額を全部足すと、ラズパイ本体の一桁上以上の金額となりますが、僕の場合は手持ちのものをそのまま流用したので、比較的安く構成できたのはラッキーでした。

ジャイアン

@yo さん

ダイアトロンのスイッチング電源をDC野郎の電源に使った時の効果の高さは、他の方からも聞き及んでいました。ダイアトロン一台でDC野郎が二台組めそうなコストですから、私はそこまで手が出ないですね。羨ましい限りです。
またFF電源について同様の感想を持たれていると知って、安堵しました。自分の駄耳を棚に上げて、テキトーなことを書いちゃいないかなと、少々心配しておりましたので。ありがとうございます。

パパリウス

@ジャイアンさん

ジャイアンさんはご存知だと思うのですが、私の個人的な好みは

1 ) DC-ARROW
2 ) DCヤロー(Yet Another DC-ARROW)
3 ) FF電源

の順になります。

今も試聴環境ではDC-ARROWを使っています。

DCヤローは以前使っていたiFi iPowerと同様、DC-ARROWと比べるとどうしても煩く感じてしまう部分があり、常用には至っておりません。

FF電源はさらにこの傾向が顕著で、手持ちのスイッチングアダプター(10〜15V近辺のもの)を繋いで色々ためしてみたものの、良い結果を得ることができませんでした。
このあたり、使いこなしといいますか、推奨のACアダプターがあれば教えていただきたいと思います。

DYNA81

ここではまだ話題になって無かったと思うのですが、自分は
GaN (窒化ガリウム) 採用USB-C充電器を使ってます。

yoさんの掲示板で話題になっていたアイテムです。
https://www.oliospec.com/shopdetail/000000009460/

色々な電源・フィルタ・バッテリーなどを試してきましたが、
今はこのGaNスイッチング電源に落ち着いています。
自作アンプの電源もこれにしました。

https://www.amazon.co.jp/gp/product/B086JTCP2M
うちではこのPDポート2口の製品に付属のTYPE-Cケーブルでラズパイ4に給電しています。

USB PD トリガーケーブル PDC003シリーズ 12V
https://eleshop.jp/shop/g/gK4O122/
もう1口は12Vのケーブルで取り出して、DACの電源に使っています。

このGaNアダプタに手持ちのオーディオ用DCフィルタなども挟んでみました。
手持ちのものでは挟まないで直結にした方が良かったです。
従来型のスイッチング電源ではフィルタ有の方が良かったのですが。

ジャイアン

@パパリウスさん

あのDC-ARRWOをまだお使い頂けているんですか？そうならば、ありがとうございます！

私の感想はパパリウスさんのそれと真逆です。正直言って、主観的なものとはいえ、どうしてここまで違っちゃうのかと驚きを禁じ得ません。

とはいえ、電源の違いによる優位性を証明するようないかなる第三者的なエビデンスを持ってこようとも、こんなものはどこまでも主観的なもので良いとも思っています。
DC-YARROWにしてもFF電源にしても、使いこなしもクソもありません。しいてあげれば、yoさんもお使いのダイアトロンを使うことですが、正直なところ、そこまでしてもパパリウスさんの感想は覆らないだろうなという気がします。

ですので、今のままでよろしいのではないでしょうか。あのDC-ARROWは使い勝手がいいですしね。

パパリウス

@ジャイアンさん

そうです！ジャイアンさんにいただいたDC-ARROWはうちのシステムの要になっています。

各電源はそれぞれ設計思想が異なりますので、その性能を正しく発揮するには使いこなしのコツというか、注意事項のようなものがあるのかなぁと思っています。

私はこのあたりの技術的な背景に疎いので、何か見落としがあってもどこが悪いのか気付くことができません。

結局のところ取っ替え引っ替えしながら音を聴いて判断するしかないので、いただいた新電源をうまく使いこなすには至っておりません。。。

iPowerからジャイアンさんのDC-ARROWに変えた時は、本当に感激しました。
ぐっと重心は低く、背景はより静かに、部屋を包むホールトーンもより繊細さを増して消え際まで美しかったことを今でも鮮明に覚えています。
v0.8系の序盤だったと思いますが、電源を変えたことで開発に弾みがついたのは間違いありません。

DACとの相性(?)のようなものもあるのかもしれません。
試聴環境を変えて、改めて電源の比較にも取り組んでみたいと思っています。

使いこなしのコツや注意点などがありましたら、なんでも教えていただけると幸いです。
（当方シロウトのため、皆さんには常識的なことを何か見落としているような気がしております、、、）

パパリウス

@ジャイアンさん

そうそう。電源といえば一つ面白い話題があります。

PLLで使われている位相比較器のジッタについて論文を読んでいたとき、まずノイズ電圧が小さいことはもちろん重要なのですが、電源電圧が高い方がジッタが小さくなるということが示されていました。

電源電圧の違いでどの程度ジッタ量が変化するかについても定式化されていて、シミュレーションで定量的な計算例も示されていました。

直感的には相対的にノイズのレベルが小さくなるから、、、と理解しましたが、定量評価するには数式を丁寧に追う必要がありそうでした。

私が読んだのはデジタル回路一般の傾向というわけではなく、あくまで位相比較器に限ったものですが、これまでの開発の中で各部の電圧を高めに調整する方が音質が向上するケースが多いことを経験的には感じていました。

さて本題ですが、ラズパイやHATに供給する電圧を高めに設定するのはアリでしょうか？ナシでしょうか？

デジタル部・アナログ部にそれぞれどんなリスクがあるのか、ご存知のことがあれば教えていただけないでしょうか。