ＳＩＣ-ＭＯＳパワーアンプ

　１０月１３日に行われた金田アンプ試聴会に参加しＳＩＣ-ＭＯＳアンプの可能性を知り是非作ってみようと行動に移しました。先生の完成された回路をコピーするのは簡単ですが、違ったアプローチの回路を検討して進めることにしました。
一般的なアンプではＮｃｈとＰｃｈのＭＯＳトランジスタが必要になりますが、ＳＩＣはＮｃｈしかないので（技術的には作ることができますが１ライン作るほどの需要が無い）昔に戻ってインバ－テッドダーリントン接続にしました。

　採用したロームのトランジスター特性を下にアップしておきます。
わかりづらいですが、１００～２００ｍＡのアイドリングを流すためには、ゲート・ソース間に４Ｖ台の電圧をかける必要があります。また温度特性が、１６ｍＶ／℃ほどあるのでバイアス回路で温度補償させます。

●ＳＣＴ２０８０ＫＥ

　ロームのＳＩＣＭＯＳ-ＦＥＴを使用します。秋葉原の若松通商や千石，海神無線で購入することができます。
これは、ＳＣＨ２０８０ＫＥからサージ吸収用ショットキーダイオードを取ったタイプで当然出力容量が少なくなっています。ＭＪ５月号に掲載されていますが、ＳＣＴＭＵ００１Ｆというオーディオ用ＳＩＣ－ＭＯＳトランジスターが秋頃発売になります。
耐圧を４００Ｖ，電流２０Ａ，許容損失１３２Ｗで、パッケージが小型になった物です。　数十Ｗのパワーアンプにはこちらの方がよいかもしれません。

●ＳＣＳ１２０ＡＧ
	ロームのＳＩＣショットキーダイオードです。６００Ｖ耐圧の製品にはこの他に６Ａと１０Ａ品がありますが電流容量が大きいほど超低域まで迫力のある出力が得られます。これは特性を測定して違いがわかるものではありません。あくまでも試聴評価の結果によるものです。

ＳＩＣのＭＯＳトランジスタも種類が増えてきて入力容量の比較的小さいものも手に入るようになったのでシンプルな金田式パワーアンプを設計することにしました。ターンテーブルモーター駆動用アンプと同様です。
	2019/8/30

　作成していただいた基板をそのまま流用します。他でも説明していますが、この回路は出力段のアイドリング電流の温度補償をＪＦＥＴで行っている点になります。
左上の定電流回路とパラに抵抗が入っている部分がそれになります。出力トランジスタにＪＦＥＴを熱結合させます。
２ＳＫ３６６という小型パッケージ品をＩｑポイントより低い電流値で動作させることにより高温で両端の電圧が下がるように動作します。.
ＩｄｓｓがＢＬランク以上の時とＧＲでは温度に対する電流変化量が違うのでパラに入る抵抗値で調整が必要です。ＧＲでは３ｋΩ以下ぐらいでＢＬで４ｋΩ、Ｖで５ｋΩぐらいが目安です。

2019/8/31

　dcamp.bizよりこの回路で基板制作したボードの発売が近々行われるようです。一般家庭用パワーアンプとして実用できる製品だと思います。出力段にＳＣＴ２Ｈ１２ＮＺを使用することでプリドライブ段を省き、ジャンクションＦＥＴの温度特性を利用して出力電流の温度制御を行っているのが特徴です。

2020/1/17

■ ＳＣＴ２Ｈ１２ＮＺ

　ＳＣＴ２４５０ＫＥのさらに１／２の能力ですが、入力容量が１／２になりますのでドライブ段を無くしても満足できる性能が得られると思い採用しました。
フルモールド品なので放熱も簡単でシンプルパワーアンプとして最適な素子です。
一般家庭でのスピーカードライブや大型のミッドレンジ以上のスピーカーのパワーアンプとして使用可能です。

■ ＳＣＳ１２０ＡＧ

　ＳＩＣによる６００Ｖ２０Ａのショットキーダイオードになります。シリコンダイオードに比べ逆回復時間がほとんど０に近く真空管の整流管と同じような動作が可能です。
さらにオン抵抗が小さいので理想に近い整流動作が可能です。
電源にこのダイオードを採用してから整流管（真空管）を使わなくなりました。

　友人からパワーアンプの修理を依頼されて確認したところ出力のトランジスタが壊れていたため内部回路を新しく作り直すことにしました。元々が金田式のＡ級３０ＷでしたがＡＢ級の３０Ｗにすることにして検討を始めました。
ＳＣＴ２Ｈ１２ＮＺでも問題ないのですが余裕のある一つ上のＳＣＴ２４５０ＫＥを使って設計を始めました。フィデリックスの中川さんからオールＦＥＴの音が好きだと聞かされていたので１度作ろうと思い下に掲載した回路になりました。

2020/3/8

　初段は２ＳＫ９７か２ＳＫ１８５などを想定しカスケードＴｒはＭＯＳの記号ですが２ＳＫ２４６を採用します。
２段目は現在購入可能なＭＯＳの２ＳＪ５０９を使用します。前の回路では初段の定電流でＩｑポイントの下側の温度特性を利用して出力段の電流の温度補償をしたのに対し、今回は２段目の定電流にＩｑポイント以上の電流を流すことにより温度補償を行います。（温度が上がると電流が下がりバイアス電圧を下げる動き）ＳＣＴ２４５０は入力容量など倍以上になりますので２段目の電流も増やしました。
この回路は、初段の温度特性はほとんど無視できるのでほぼ２段目の定電流で最終段のアイドリング電流の温度補償を行うことができます。
初段の定電流は２ＳＫ３０３_３から２ｍAほどのもの、次段の定電流は２ＳＫ２４６ＢＬを採用します。

2020/5/2

　金田先生設計の保護回路をdcamp.bizが基板作成したものを利用させてもらいました。
最近はＭＯＳトランジスタも小型化などによる廃番が進み代替え品を探すのに苦労します。NO.222のようにPchとNchのスイッチを使用した回路構成が理想ですがPchの低オン抵抗の製品が手に入りにくいのでNchだけで構成したこの回路を採用することにしました。定数は異なりますがNO.225の回路を採用しました。
回路動作に勘違いされているものが見受けられますので下記に示します。

動作説明
	Ｔｒ１とＴｒ５がＮｃｈのＭＯＳトランジスタでＯＮ抵抗の低いタイプを使用します。共にゲート～ソース間にツェナーダイオードを入れてＯＮ時にツェナー電圧でクランプされるように動作します。この回路にはセンシング部分がか書かれていませんがＤＣ電圧を検出するとＤＥＴＮ端子がＬｏｗになりＮＡＮＤ出力の１３番ピンがＨｉｇｈになります。１３番出力と１０番出力のＮＡＮＤはＲＳフリップフロップを構成していますので１０番出力はＬｏｗになります。Ｔｒ２のベースには約０．５ｍＡの電流が流れてＯＮになり、またＴｒ３にも１０ｋの抵抗により０．５ｍＡほどのベース電流が流れてＯＮになります。そのためＴｒ１のゲート電圧はＴｒ２によりグランドにショートされ、またＴｒ５のゲートとソース間がショートされます。Ｔｒ１のソース電圧はツェナーダイオードの順方向電圧（約０．７Ｖ）により同時にグランドレベルに押し下げられます。（Ｔｒ２のON時のコレクタ電流能力が０．５ｍA×ｈｆｅしかないのでサージ電流で壊れることもありません）Ｔｒ５は、Ｖｇｓが０ＶになるのでＯＦＦします。　金田先生のパワーアンプそのままの設計では問題は起こりませんが、もし保護回路の出力側に大きなコンデンサを付けたりするとコンデンサーに充電されている電荷をＴｒ２により放電させるので発熱により壊れる可能性があります。　使われ方を間違わなければゲート～ソース間にツェナーダイオードを入れる回路構成はＭＯＳのゲート保護をかねますので有効な設計です。電源ラインは外部からのサージ電圧が入り込みやすいので保護が必要になります。ＭＯＳトランジスタによってはゲート保護としてツェナーが内蔵されているタイプもあります。

前の回路基板を流用させてもらうため左の２カ所の配線をカットしました。裏の２カ所をリード線で繋げて出力段に別電源を入れることで制作できます。写真には温度補償用のＦＥＴや一部のコンデンサが入っていませんがほぼ完成です。入力のＦＥＴは２ＳＫ１８５というＳＯＮＹ製を使いました。
	2020/4/12
初段・次段へ供給するレギュレータを下に掲載します。基板はdcamp.bizの制作したものを流用させていただきましたので簡単にできあがりました。
	2020/4/28

左の整流ダイオードの手前には２２００μF以上の電解コンデンサーを入れる予定です。
動作確認は、外部より３２Vの半波整流を電解コンで直流に変えて入力しました。
2SK303を1．5ｍAほどになるようソース側の抵抗を調整し帰還側の抵抗20ｋを18ｋに変更して約35Vの出力を得ました。
出力電圧は±1Vぐらいは許容範囲なので固定抵抗で進めましたが最適電圧を得るのであればどちらかを可変抵抗に置き換えればよいと思います。

2020/04/28

　レギュレータの入出力間ロスが大きい回路を採用しているのであまり大きくない物を検討してみました。
入力のリップルリジェクションを良くするには定電流回路はカスケードでドレイン電圧の変動を抑えてあげる必要があります。また、出力電流の変動による出力電圧変化を抑えるため制御トランジスタをＦＥＴにしてベース電流の影響を無くした回路としました。
　位相補償は、発振は見られないのですが高周波（10ＫＨｚ以上）による負荷変動に対して効果があります。

2021/12/25 up

　２ＳＫ２４６での評価を初めて問題が発生しました。容量成分だけ気にしていたのですがｇｍ小さくなるため直接ドライブできません。スルーレートの問題が発生しました。バッファを設ければ問題なくなるのですがそれでは意味がないので違うトランジスタを検討します。ＳＣＴ３１２０ＡＬがｇｍ（２．７）ほどあるのっで改善できると考えています。

2020/6/20

　左の写真がＳＣＴ３１２０ＡＬとＳＴＣ２４５０になります。
スペック上はｇｍが違うだけでしたが、パワーアンプで使う電圧範囲では帰還容量がＳＣＴ３１２０ＡＬは結構大きな値になります。金田式は、出力段も電圧ゲインを持つため入力容量にゲイン倍の帰還容量がプラスされるので変更するだけの効果があまりない事がわかりました。
そこで２段目の電流を２倍ほどに増やすことで改善することにしました。
また、ＳＴＣ２４５０はｇｍが低いのでゲート・ドライブ電圧が必要な為ドライブ段の電源電圧を３６Ｖから３９Ｖにあげました。
これにより４Ω負荷まで対応させました。それ以上の低負荷を考えると
ＳＣＴ３１２０ＡＬにした方が良いことになります。
このアンプの良いとこは、温度補償が良いところです。
満足の結果となりました。　　　　　完成！

2020/8/9

M.I.の趣味の部屋