6C33C-B | 趣味関係のメモ帳

6C33C-B シングルアンプのリップルフィルター温度測定

このアンプを使っていて、出力管 6C33C-B の近くにあるリップルフィルターは大丈夫なんやろか？という疑問を解かないまま結構時間が経過してしまいました。とにかく測ってみようということで、スイッチサイエンスさんにあった「K型熱電対温度センサモジュールキット(SPI接続)MAX31855使用 5V版」というのを通販で購入。このモジュールは、5V と 3.3V 動作のがありますが、MAX31855 の動作電圧に 3.3V にするレギュレータの有無が違いだけのようです。

Arduino UNO にサンプルスケッチを書き込みしまして、温度が読み出せるか動作確認しました。これは問題なし。プログラムの中をいろいろコメントアウトして温度だけ printf するようにして、ニキシー管 8 桁表示ユニットに接続して温度が表示出来るか確認。これも OK。

スイッチサイエンス通販で届いたモジュールには熱電対は付属しているのですが、ちょっと太めでしたので別の熱電対を使用します。今回は熱電対の先っぽを、アンプ内 6C33C 用リップルフィルターのヒートシンクと FET を固定するクリップ(バネ)の間に入れてみました。FETの発熱に近いところではありますがクリップなどは金属なので放熱もしてしまいます。なのでシャーシ内の温度よりちょい高めの温度が記録される程度かなぁ。という感じです。

で、無風状態のままアンプの電源を投入しまして、適当に選んだ CD を聞きつつ、用事しつつで、温度をメモ。

グラフの途切れは洗い物かなんかで欠測しました。結果からいきますと室温25℃の場合シャーシ内65℃くらいで温度上昇は鈍くなりました。22時以降温度が下がったのはエアコン投入と、5V USB パワーで動く小型扇風機をアンプの下に置いて空気を動かしたときです。ちょっとでも空気動いているほうがシャーシの放熱効果があがるので、こういう結果になったのかなぁと思いました。

6C33C-B シングルアンプの電気代測定中

電気測るやつをコンセントに入れて消費電力測定中。写真では 225W と出ていますが、6C33C-B のアイドリングを 250mA に調整しなおしてからの測定結果は以下のとおりでした。

電圧 102V
電流 2.38A
力率 0.89
皮相電力 243VA
有効電力 220W

家のテレビよりちょっと大きいかなという程度でした。一安心でございます。これくらいなら、電気代 12時間でも 100 円いきません。

6C33C-B シングルアンプにゴム足取り付け

前の記事「アンプひとまず完成」の段階では、シャーシの下に木の角材を入れて暫定対応をしていましたが。いつまでもこのままで運用するわけにはいかないため足の取り付け作業を開始。プロクソンのコッピングソーで 2mm 厚のアルミ L アングルを切ります。

で、ドリルで穴開けしてワッシャ付きゴム足をネジで固定。

シャーシに付けて完了。アングルをシャーシ内に隠れるようにしなかっか理由は手遅れだったからです(笑) まぁ、仕方ありません。

6C33C-B シングルアンプひとまず完成。

前回の記事で帰還抵抗の目安を計算しました。手持ちの関係で 9.1kΩ を帰還抵抗にしました。6.6dB 戻してループゲイン 1.2弱の設定です。これで様子見しようとアンプの電源を入れて 1 時間ほど経過したときにアンプのシャーシさわりますと、シャーシ全体が熱い。6C33C 用の B 電源リップルフィルターのところに指突っ込んでみるとカナリ熱い。このまま動かしたら壊れるわという感じ。6C33C 用のヒートシンクの放熱は周辺温度 60℃ で計算したものを付けていますが、ピッタリすぎます。ちょっとマージン無いなぁという感じです。コンデンサも痛むの速そうです。
ググりますと真空管冷却ファンの Web サイトに過去に製作された方の記事があったのですが、やはり熱くなるようです。

ということでホムセン行って木を買って、X 字に組みます。これでシャーシの下に空間を作ります。

アンプの後ろに USB 扇風機を設置。そこらへんに転がってた USB 二重反転プロペラの扇風機を弱で運転

とりあえず、10時くらいから夕方6時くらいまで短い時間ですけどプレート電流 250mA でエージング開始。3 時間くらい経ったところですが、正面パネルが人肌以上にあたたかい状態。それ以外の場所は冷えているのでこれなら連続稼動問題なし。6C33C 用リップルフィルターのヒートシンクも触れるくらいの熱さなのでのでいいでしょう。

初段は TUNG-SOL の 12AX7 、ドライバは Philips 6189W(12AU7)、終段は 6C33C-B です。定電圧装置などに使うであろうレギュレータ管をアンプに使いましたが、なんというかあんまりクセが無い音でちょっと拍子抜け感があったりしますが、音質は 12AU7 のおかげでしょうか、スカッとしたクリアな感じです。気に入ってます。今はミニコンポのバスレフスピーカーで試聴していますが、もうちょっと大きめのスピーカーがいいかなと思いはじめているところです。

さて、アンプの冷却方法を考えなきゃ。ゴールデンウィークに完成と思ってましたが、もうちょいかかりそうです(笑)

6C33C-B シングルアンプの増幅率の確認と帰還抵抗の目安を確認

なんだかんだと失敗を重ねながらも配線完了(帰還抵抗以外)までやってきました。とにかくゲインを測らないと帰還抵抗をどれくらいにして良いやら見当つかないので、オシロ引っ張り出してきて測定。

オシロのハードコピーは、入力に 100mV 程度の入力の時に出力がどれくらいになるか測ったものです。上が左、下が右のチャネルです。おおよそ 150倍の増幅率になりました。

帰還をかけないときの増幅率がわかりましたので、帰還抵抗をどれくらいにするか表計算であたりをつけます。6.8k から 10k あたりで様子見したいと思います。これでも今使ってる大昔のミニコンポスピーカーだとボリュームちょっとまわしただけで大音量になりそうな雰囲気。

ボリューム絞り切った状態で、スピーカーからハムが聞こえるのでスピーカー端子をテスターで測ると 20mV 程度出てます。ハム乗ってますが左右同じ大きさなので電源由来かヒーターからかは切り分けは出来ていません。

シャーシ加工開始

シャーシの加工途中の確認。写真は手締めで様子見してるとこ。まぁ電源スイッチのホールサイズ間違えて1mm ほどデカイ穴開けた以外は、多分大丈夫。

電源スイッチが、裏側ナット締めとかなら問題ないのですがそうじゃないところが困ったところ。幸い正面から見る限りはスイッチモジュールの外形が大きいのでシャーシの穴がこんにちわすることないので、接着か簡易ホースバンドのようなものを作って抜け落ち防止すればなんとかなりそう。

6C33C-B シングルアンプのシャーシ検討

冨士シャーシの No.9R です。幅 370mm 奥行 270m 高さ 70mm で 1.2t という仕様。

あれやこれや悩んでも仕方ないのですが

電源トランス真ん中で左右対象なレイアウト
電源トランスを右端に持っていく
終段 B 電源の電源スイッチ(俗に言うスタンバイスイッチ)は必要か？
終段バイアス調整の VR 位置をどこにするか。(シャーシ上面か側面か)
足をどうするか
シャーシ持ち上げるときに、手を切ったりなどケガしない対策

上記項目がなんとなくまとまれば、なんとかなりそうですかね。今回もハラワタは配線グチャグチャになりそうな予感です。

6C33C-B ブレッドボードでさらに動かしてみた。(差し替え版)

リップルフィルターの動作確認だったりします。先週は真空管 1 本動かしましたが今回は2本です。写真右にあるように、リップルフィルター基板を 2 段重ねしました。片一方は先週作った分圧抵抗なども全部実装した基板で MOSFET は STP4NK60Z です。もう一枚は TK8A25DA を乗せただけの基板で、ゲート電圧は STP4NK60Z の基板からもらいます。FET のとこで真空管毎に分岐したという感じ。

最初は、ブリッジで整流後の入力 C は合計200uFの状態で測定

トランスの巻線 135V と 145V で測定。変なレイアウトの表になってしまいましたが上記の結果。タマのバラツキもあるので読みにくい結果に。今回作ったリップルフィルタのヒートシンクとかの関係でプレート電流 300mA くらいが限界っぽいですな。FET は TK8A25DA が低い Vgs で電流が流れてくれて STP4NK60Z に比べて 2V 稼げました。300mA で 2V の差は 0.6W なのでデカイです。6C33C 用のリップルフィルタには、 TK8A25DA を使うことにします。

このときの入力コンデンサと出力のリップルの具合


上が250mA で下が 300mA 流したときのハードコピーで、 AC 結合での測定です。入力側で 22V p-p ほども振ってるとは思ってませんでしたね。コンデンサの容量足りてません。それでも出力側は桁違いなので効果はすごいですが、入力が足らんのにつられて脈打ってます。

翌日、手持ちのコンデンサ追加投入します。400V 820uF を2個。(100V 以上の耐圧で容量あるのがこれしかなかった…)

今度は、入力側のすごいリップルも抑えられるハズです。FET も TK8A25DA に張り替えおわっているので表も最低限なものに絞ります。左右の真空管のバイアス電圧が違うくらいなので。

真空管 1 本あたり 300mA 流して発生していた入力側 20V を越えるリップルは 2.6V に、出力は 20mV 以下におちつきました。

300mA で 180V 弱が出ているので 6C33C の動作点を決めるのにも困ることはなさそうです。いやはや、なんとか見通しついて良かった。

6C33C-B ブレッドボードで少しだけ動かしてみた。

リップルフィルターの動作確認もかねて 6C33C-B ひっぱり出してきて通電確認。とりあえずプレート電圧 172V、バイアス -60V で電流流してみた状態で確認です。aitendo のパネルメーターは 150mA あたりを指してます。データシートでは 200mA 程度流れるはずの動作点ですが、バラツキ激しいタマらしい(NOS でもないためエージング状況も不明な)のでこんなもんかも知れません。

AC 入力 135V(145V で巻いてもらった巻線のタップ)
ブリッジ整流後 183V
抵抗で分圧したリファレンス電圧 179.6V
DC 出力 172.6V

試しに使ってみた FET は STP4NK60Z です。Vgs 7V 程度。データシートもそんな感じのグラフでした。合計約10Vドロップして、 300mA 流したとして 3W 程度の発熱。

最初はリップルフィルタのヒートシンクの熱くなる加減を見たかったのですが、写真に写ってるミニチュア管 12AX7 の何倍もある大きさなので真空管のヒーターの輻射熱もハンパじゃない状況。リップルフィルターのヒートシンクは、4.2℃/W のちょっとフィンが多いめのやつを投入して。これならいけるでしょう。というのを少な目の電流で確認したかったのですが、ヒートシンクが真空管の輻射で熱くなっちゃって調べるどころではありませんでした。というのが今日のオチ。まいった。本番のシャーシ組むときも輻射熱考えんといかんなぁ、と。単品では問題ないのですが、発熱するのもの同士が近くにあると、お互いに暖めあうのでさらに温度が上るためです。炭がいこるのと同じ感じ。ちなにみ、写真に写ってた 12AX7 も片付けるときも熱くなってました。そのなんというか自分のヒーターで暖まる以上にです。

6C33C シングル用電源トランスが届きました。

4月3日の午後、携帯からメール打ってトランスの製作依頼とお支払いを。4月6日の午前に受け取ることが出来ました。まぁ、平日不在がちなので土日の配送指定お願いします。という依頼事項も送ってましたので気をつかわせたか。形状は、真空管アンプ用なので伏型です。

6.3V / 6.6A (6C33C-B No1)
6.3V / 6.6A (6C33C-B No2)
12.6V(センタータップ付き) / 1.0A (12AX7, 12AU7…)
145V(135V タップ) / 1A (6C33C-B B電源)
280V / 0.1A (ドライバ B 電源)
80V / 0.1A (固定バイアス用マイナス電源)

重さは約 4.5kg でした。 6C33C シングル用アウトプットトランス(OPT)が届きましたの記事で紹介した出力トランスが 4.2kg でしたので、出力トランス * 2 + 電源トランス = 12.9kg です。シャーシの重さや部品などの重さもあるので 15kg 程度の重さあたりになるかな。