アンプの電源の容量について質問です

質問

先日、デジタルアンプキッドのWP-2020AMP-Rを買いました。
後日、電源を買おうと思い日本橋に出かけたのですが。
メーカーはトランスを使った本格的な電源を進めているのですが
電子工作を初めて2ヶ月の初心者なのでどうすれば良いかわからず
色々迷った挙句簡単にスイッチング電源を使おうと思いました。
このデジタルアンプはDC12V　20W　4Ωなので
私のスピーカーは8Ω×2なのでだいたい30W　12V位あれば良いか
って思い買ってしまいました。
家に帰ってからだんだん色々考えているうちに自分の計算であっている
のか不安になってしまいました。
店員に聞けば良かったのですがその時は完全に分かったつもりで
自信満々にこれ下さいと買ってしまったのです。
こういったものはパソコンの電源みたく必要+3割くらいといった計算で
いいのでしょうか？
それともどんな計算をしたか知らないが、全く何か間違っているよ。
とか言う事にはなっていないでしょうか？

回答No.4

denwaha4126

TA2020はフルブリッジ(BTL)なので、出力電圧はピーク・トゥ・ピークで電源電圧の2倍まで可能です。

電源電圧が13.5V、負荷４Ωの場合
(13.5 ／ √2)^2 ／ 4 ＝ 22.8W
データシートでは 22W（4Ω, 10% THD+N, VDD=13.5V）
なので、ほぼ理論値に近い出力が出ます。
この辺がデジタルアンプですね。アナログアンプならこうはいきません。

電源電圧が12V、負荷８Ωなら、
(12 ／ √2)^2 ／ 8 ＝ 9W
電力効率は85%くらいですから、2チャンネル分の最大消費電力は
(9 X 2) ／ 0.85　= 21W
12Vの電源なら 1.8A になります。

12V, 2.5A の電源なら、3.9割増しになるので、電力的には余裕があります。
ただし、スイッチング電源も容量だけでなく、質的な問題もあります。

＞ACアダプタの場合そんなに高出力なものは見たことがないし
無線機用の安定化電源なら30Aくらいまでありますよ。

お礼

・・ということは私の買った電源でも一応は大丈夫ということですね・・
実はその後色々とネットで調べているうちに分からないことが
さらにたくさん出てきてまだ全く手を付けていなかったのですが・・

TA2020で調べてみると、8Ωの時と4Ωの時とで出力コンデンサの容量
を変えるような事も書いてあったり

作った人の完成写真が乗っているサイトではいったい何のために使われている
のか分からない部品が乗ってあったり

配線も写真からでよく分からないのですがスピーカー端子の+と-を短絡している
ように見える物があったり、ボリューム等変な場所にコンデンサや抵抗のようなものが
ついてあったりフィルタがどうのこうの・・
ボリュームにシールド線を使っているのと単なるリード線で配線してある物・・

ということでまずキットをこのまま作るのか・・電源だけでなく他の部品をどうするのか？
今まで作ったアンプなどのキットは組み立てて完成で終わっていたのですがが、
それ以外の部分の回路作れなければならないのか？など沢山の問題が出てきました。

単純にキットに電源とボリュームとスイッチで回路を作れば良いと思っていたのですが
電源の前後にもなにやら部品を付けているようで・・・・

完成はまだまだ先になりそうです・・

回答No.3

Yorkminster

>> この電源でも起動するが音は良くない //

先の回答で述べたことは、「低歪みで使えるのは片チャンネル当たり5W程度だろう」というだけです。仮に、この結論が正しいとすれば、あなたの要求が8Wとか10Wとかなら、歪みが増えて音質も悪くなるでしょう。しかし、1Wとか2Wとかであれば、少なくとも歪みなどが問題になることはありません。

結局のところ、「あなたが何W必要としているのか」次第です。

>> どうして30Wの電源で5Wや8Wしか出力しないのか //

念のために書いておきますが、それは片チャンネル当たりの出力です。したがって、ステレオならその2倍、最大で16W程度は消費されます。この他、熱になって消える分や、制御回路や初段を動作させるために数Wは消費すると思われます。仮にあなたの言う「必要分＋3割増」で考えた場合、30Wの電源で賄えるのは3割減の20Wということなので、出力16Wにその他諸々4Wと考えれば、十分説明がつきます。

それはさておき、最初の問題は、電圧です。極端な話、アンプは「電源部にある電気を、入力された音声信号の形に成形して吐き出す装置」です。したがって、どんなに頑張っても、電源電圧以上の電圧を出力することは不可能です。そして、半導体が「半導体として」機能するためには、一定以上の電圧差が必要です。この分が、電圧のロスとして生じます。

TA2020-020の場合、基本的には13.5Vで動作させる設計になっていて、「20W@4Ω」というのも、「22W @ 4Ω, 10% THD+N, VDD=13.5V」という条件での数値です。VDD（電源電圧）=12Vなら、当然、出力は下がります。

2つめの問題は、電流容量です。8Ωのスピーカーに8Wの電力を供給しようと思えば、電流は1A必要です（オームの法則から）。したがって、これが2チャンネル分だと2Aです。12V/2.5Aの電源なら、すでにほぼ限界です。

どうしでも、もっと大きな出力が欲しいのであれば、出力電圧を調整できるスイッチング電源から15Vのものを選んで14.5V程度に設定するくらいでしょう。トランス式だと、シビアな電圧の調整は困難です（無負荷だと出力電圧が上がり、電流が増えるほど電圧が落ちるので）。容量は、50～75Wクラスになるでしょうか。

しかし、それでも、THD+N=0.1%で片チャンネル10W程度、10%で14～15W程度だと思います。TA2020-020のスペックシート上、VDD=14.6V時の定格出力が、だいたいそのくらいと記されています。

お礼

難しいですね・・電子工作を始めるとき2冊ほど
本を買ったのですが、電源のことについて詳しく書いていなかったし
本屋に行っても適当な本がないので理解を深めるのは難しそうです。

ケチらずに、電圧などが調節出来る電源をさがそうと思います。

スイッチング電源かACアダプタで良いのがあれば良いのですが・・
ACアダプタの場合そんなに高出力なものは見たことがないし
あっても値段が高そうなのでスイッチング電源で探してみます。

回答No.2

k_kota

＞しかし私は勉強不足なので、どうして30Wの電源で5Wや8Wしか出力しないのか分かりません

まず、部品で消費するエネルギーがあるのが一つ、
あとは、出力の波形が歪んでしまうので、余裕を持たせないといけないのが一つ。

例えば完成したときに500グラムになる服があるとします。
使う布は500グラムじゃだめでしょ、四角い布を巻くだけならいいけどさ、
綺麗な形に整形するには余裕が無いといけないと言うことについてはどっちもいっしょ。
でもデジアンはロスが少ないと思いますけどね。

まあ、別に５W出せれば問題ないと思いますけどね。
文句が出たらその時考えればいいと思います。
ただ、装置の使う電力とアダプタの電力が合ってないと安全性に問題ありなのでそこだけ注意してください。ちゃんと余裕は持たせてください。
出力じゃなくて、消費電力をまかなえるかを確認してくださいね。

お礼

5W出せれば問題がないというのは
音量を大きくしなければということでしょうか？

知識がなさすぎてすいません・・

回答No.1

Yorkminster

>> WP-2020AMP-R //

このキットに使われているICは、TA2020-020です。

TA2020-020のスペック上は、定格電源電圧13.5Vで、このとき8オーム負荷に対して定格出力7W（THD+N=0.1%）/同10W（THD+N=10%）、最大定格電源電圧14.6Vで、このとき同様に9.5W/14.8Wとなっています。

このことから考えて、8オーム負荷に対して12W出力しようと思えば、電源電圧は14V程度必要です。逆に、12Vだと、おそらく8W程度が限界でしょう。しかも、これはTHD+N=10%時の数値なので、良好な音質（THD+N=0.1%時）を得ようとすれば、5Wくらいが限界であると思われます。

TA2020-020の規格上、電源電圧は最低8.5Vあれば正常に起動します。したがって、12Vでも問題はありません。しかし、上述のように、最大出力は片チャンネル当たり8W程度、実用的には5W程度が限界でしょう。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
つまりこの電源でも起動するが音は良くないということですね・・

しかし私は勉強不足なので、どうして30Wの電源で5Wや8Wしか出力しないのか
分かりません

電源にはOUTPUT　12V　2.5Aと書いてあるので
電源の方の仕組みでなんとかなると思っていました・・