トランス電源と充電池の併用は可能ですか

質問

TDA1543DACキットとSDトランスポートQA550を使ってSDカードで音楽を聴きはじめました。
ネットを参考にスチコンを使用したりしI2S接続までたどり着きましたがイマイチしっくりしません。
電源はトランスにそれなりの電解コンデンサをつけた自作品で、トランスは２A、２４VAのもの、無負荷で8.26V、
DACとトランスポートにはトランス電源から二又に分けてそれぞれに供給、その負荷時で
各7.78～7.80Vとなっています。（DACの三端子レギュレーターは5Vを使用。8Vレギュの使用も可能）
DACの三端子レギュレーターをディスクリートに代えてみようかとも思いましたが、
エナジャイザーというニッケル水素充電池の評判がいいので、DACの三端子を取り払い、トランス電源にこの充電池6本を繋ぎ常時充電しながら（充電池経由で）直接TDA1543を駆動したらどうかと考えました。
充電池1本は1.2V定格で6本では7.2V。しかしニッカドと同様なら満充電で1本1.4Vぐらい出るでしょうから6本で8.4V～8.6V弱。満充電と定格の中間での使用になるでしょう。（この電池は継ぎ足し充電も可能とのこと。）
(1) このような使用で、電池やDAC、トランス電源に悪影響、危険が生ずるものでしょうか。音質的にはどうでしょうか。脈流になるでしょうか。充電しっぱなしのため短時間で充電池がだめになるものでしょうか。
(2) また、充電池の取り付け位置はどうすれば適切でしょうか。トランス電源からDACとトランスポートへの二又分岐前と分岐後ではトランスポートに対する影響は同じでしょうか。いっそ分岐後にトランスポート用とDAC用にそれぞれ充電池をつけたらどうか、とも思いますが、不適切または無意味ですか。
アドバイスをお願いいたします。

回答No.5

ponpokona-

横から失礼します。

QA550ですかぁ。
私も持っていますが、I2S接続は試したことがなかったので、虫がうずき始めましたｗ

さて、

1、充電について
（間違いがあれば詳しい方にご指摘いただきたいところですが）
普通、電圧を固定した充電は行われないのでよくわからない点はありますが、このエネループの0.2A充電例でみますと、（7.8V/6=)1.3Vではほとんど無理のようです。
http://www.yes-online.jp/denkatsu/datalib/eneloopNewOld-3.htm

2、DACの回路について
知りたいのは、そのDACの電源関係がどうなっているかです。
a、外部入力をそのまま使用している？
b、内部にレギュレーターがあるので、入力電圧はさほど気にしなくてよい？
の、どちらでしょうか？

3、電池の使用法（2とかぶりますが）
レギュレーターを介さず、直接TDA1543に繋ごうとしているのでしょうか？　それとも、レギュレーターで5Vに落とすのが前提でしょうか？

4、7805のドロップ
私の勘違いでなければ、7805のドロップは2Vなので、普通なら7.8Vでも十分ではないかと思います。

5、QA550の電源について
質問者さんは明記していませんが、QA550内部では、最初に7805で定電圧化されるので、外部で定電圧化しておく必要はありません。なので、今は7.8Vをそのまま入れている。そうですよね？

6、乾電池使用の場合の持続時間
QA550だけなら100mA消費だから、2200mAhの新品電池で18時間ほどと思われますが、DACの消費電流はいかほどですか？

なんでも試してみればいいのですが、私見では

あ）電池の良さは100Vのノイズを断ち切れるところなので、充電問題が解決された場合でも、100Vと電池を併用したのでは意味がないと思います。電池だけの運用にすべきでしょう。

い）電池運用の場合、乾電池は簡単に試せるけれど、持続時間や内部抵抗など鑑みると、自動車用のディープサイクルバッテリー、中でもシリコンバッテリーが安全でよいかもしれないです。

う）普通には、違った3端子やバッテリーに走る前に、ディスクリートの電源を試してみるべきだと思います。

え）なお、これで質問者さんの言うデジタル臭さがなくなるかどうかは、なんとも言えませんｗ

お礼

アドバイス、ありがとうございます。
回答者さんの疑問点についてわかる範囲でお答えします。

DACの電源は
http://www7a.biglobe.ne.jp/~yosh/dcsupply.htm
に掲載されているものの簡易版です（最近、足が磁石に感応する3万ｐFのスチコン追加とSBDに交換済）。
CECのポータブルプレやーで使って、デジタル臭はまったくというほどありません。
さすがに中級の音でα波かドーパミン？が出るほどではないですが聴き疲れません。
デジタルはこんなもので充分と思っていましたが、パイオニアCDPの改造記事に刺激され、
ネットをたどってQA550に至ったということです。

a電池の使用は、レギュレータを取り払って直接TDA1543を動かそうかと。
上記の電源に換えてパナのオキシライド6本を5Vの三端子に（前から）かけたものとの
比較では、上記電源のほうが良かったです。
パナ3本を三端子の後ろ側からaの意図で使ったら結構良かったような。でも
これは3000円の中華アンプといい加減スピーカーでのちょい聴き。
当初の質問の意図は、三端子は駄目なんじゃないかな？電池は電圧動くし、残量を
気にかけるのもイヤ、ということです。（お勧めのディスクリート電源は検討中）

QA550の電源は、上記電源から（DACに行くものと二又にして）QA550の電源ジャック
にかけています。QA550の付属品の代替にしています。

DACの消費電流不明（すみません。回路切断怖いです。）ですが、DACキット（8V定電圧）の抵抗は全て1/4W級です。

自動車用バッテリ？？！
ふた昔前、金田電池式に自動車バッテリを使い、アースポイントでショートさせ、一瞬で
銅線が溶けました。泡がボコッとでました。・・・生兵法はやめておきます。

いろいろありがとうございます。参考になりました。

回答No.4

xpopo

回答NO.3です。回答へのお礼、ありがとうございます。

回答へのお礼のコメントについて以下にコメントしておきます。

１）
＞満充電時の電圧については、申し訳ないですがどうも私の勘違いかも知れません。その後NETで、満充電1.3V強という記事を見かけましたので、6本で8Vを超えないかも知れません。

コメント>>
　この１．３Vは満充電完了後充電回路を切り離して負荷（１ｌｔ以上の電流、即ち２．５A以上）をつないだ時の最初の電圧です。こちらの資料（http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ACG4000/ACG4000PJ2.pdf）の図８を参照ください。　
　mituo4646さんの計画のように常時トランスの整流後の電圧が掛かりっきりですと満充電時点で電圧は同じ資料の図６の１ｌｔのカーブの右端に近いところの電圧（約１．５７V）まで上昇します。この電圧を６倍すれば９．４２Vになってしまいます。この電圧はTDA1543DACの絶対最大定格の９Vも超えてしまいます。

２）
＞NETで電池のみによる駆動の評価が高いので、ご指摘の「負荷へ供給する出力電圧の変動は無視できない」悪影響よりも、三端子の悪影響がはるかに大なのではと愚考しています。三端子の足にフェライトビーズをつけたり、500ｐF、250ｐFのスチコンをつけるとゴロゴロ音質が変わります。しかしどうしてもデジタル臭い音質で音楽を楽しめません。

コメント>>
　５００ｐFとか２５０ｐFのコンデンサを３端子レギュレータの出力に付けるだけでゴロゴロ音質が変化するというのはおかしいですね。実際にお使いになっている３端子レギュレータの型番を教えていただけませんか？回路的な問題があるかもしれませんので。できれば３端子レギュレータの入出力を含めた全体の回路図も見せていただいたほうが良さそうです。

お礼

再度のご回答ありがとうございます。

コメント１について：
私がとんでもない誤解をしているのでしょうか。
このトランス電源で充電すると、電源の無負荷時の電圧8.26Vが最高値、
電池を電源に対する負荷と考えれば7.8V程度、このどちらか以上に
電池の電圧が上昇することはなく、過充電にはならないと思っていましたが
誤りでしょうか。

コメント２について：
三端子レギュレータは、メーカー不明1・G（と読めますが1・Cかも）TA7805Sです。
（これはキット付属品8V用を、5V用に別途調達して付け替えました。）
キットはごく低価格（樋口一葉で2組購入）でネット販売されているものです。
悪評判は見当たりません。むしろこれを土台に皆さんいろいろ改造されているので
特に問題あるものとは思われません。
回路図を検討いただくならばありがたいことですが、回路図の掲載は、やり方わかりませんし、著作権侵害ともなりますので残念ですができません。
（キット販売者のかたはネットで回路と取り付け図を公開されていますし、商品批判
のつもりはないのですが、URLの直接掲載もちょっと問題かも。）
QA550、TDA1543、NOSDAC、××オク？、ぐらいでネット検索すれば、いずれご本人の回路図に到達できるでしょうが、そこまでのご足労をおかけするのも申し訳なく思います。
部品は基板とTDA1543以外は総取替えし、5V用にIV変換とVref抵抗は1KΩとしていますが
他のコンデンサ、抵抗値は変更していません。「のんとろっぽ、人柱DAC」でググった５V用回路と比較しても三端子かディスクリートのレギュレータかの違いと、LPFの有無の違いがあるぐらいで、ごく常識的な（ひょっとすると独創的なものか？判断する知識がありませんが。）回路だと思います。

回答No.3

xpopo

今日は、

　まず、回路図を公開されて無いので正確な解答は難しいです。しかし、
想像しながら回答いたします。

まず最初のご質問；

１）このような使用で、電池やDAC、トランス電源に悪影響、危険が生ずるものでしょうか。音質的にはどうでしょうか。脈流になるでしょうか。充電しっぱなしのため短時間で充電池がだめになるものでしょうか。

回答>>　
　a）まずTDA1543DACですが、動作保証電圧範囲は３V～８Vです。ニッケル水素電池を6本シリーズ接続では満充電で８Vを超えてしまいますので動作は保証されません。→音質への影響もさることながら動作も保証されません。
　b)　バッテリーの充電回路をどうされるのか書かれてませんので充電回路の影響はコメントできませんが、バッテリーの内部抵抗の音質への影響が懸念されます。バッテリー（ニッケル水素電池）の内部抵抗は満充電状態で約０．２Ω程度です。これを6本直列につなぐと１．２Ωにもなってしまいます。負荷の動作による電流変動で負荷へ供給する出力電圧の変動は無視できない程になると思われます。当然、音質への悪影響は無視できないでしょう。
　c)　バッテリーの充電しっぱなしによる影響ですが０．０５C充電（０．１２５A）で定電流充電にすればバッテリーの過充電の心配はなくなります。しかし、過放電（1本当たり１V以下になる放電）を避ける手段（回）を講じないと過放電によるバッテリーの劣化が起こります。この場合は数回でダメになってしまうでしょう。

２）また、充電池の取り付け位置はどうすれば適切でしょうか。トランス電源からDACとトランスポートへの二又分岐前と分岐後ではトランスポートに対する影響は同じでしょうか。いっそ分岐後にトランスポート用とDAC用にそれぞれ充電池をつけたらどうか、とも思いますが、不適切または無意味ですか。

回答>>トランスポートとDACの消費電流によると思います。電流が小さければ分岐前にバッテリーをつければいいし、電流が大きければ分岐した後にそれぞれバッテリーを着けたほうが相互の影響が少なくなるでしょう。しかし上記１）で説明したような問題が大きいのでこの議論はあまり意味は無いでしょう。

追記>>3端子レギュレータについて：秋△電子で販売されている「低損失３端子レギュレータ」を使用されてますか？もし普通の7805だと入力電圧が低すぎて性能が出ません。入力電圧と出力５Vの差が７．７８V－５V＝２．２８Vと小さいのでレギュレータには低損失もしくはLDO（Low Drop Out）タイプのものを使う必要があります。
　それから３端子レギュレータの出力抵抗はDCで２０ｍΩtyp程度（周波数の上昇と共に＋６ｄＢ／ｏｃｔで増加してゆきますが）ですのでニッケル水素バッテリーに比べれば非常に小さいです。したがって音質への影響も十分小さいです。

お礼

懇切なご回答ありがとうございます。
ご回答a）について
満充電時の電圧については、申し訳ないですがどうも私の勘違いかも知れません。その後NETで、満充電1.3V強
という記事を見かけましたので、6本で8Vを超えないかも知れません。
とすれば、トランス電源からの無負荷の電圧8.26Vが電池にかかるのか、それとも7.8Vがかかるのか、8.26なら過充電の可能性があり7.8なら過充電にはならないギリギリになります。
（恥ずかしながら三端子の消費により7.8Vに電圧降下すると思っていました。皆さんが7.8を前提に回答されるので？？？です。）
ともかく市販充電器と電池を購入してテストしてみます。
b)について
充電回路は特に設けず、コンデンサ代わりに電池を使うという目論見でした。No1のご回答について質問を補足しましたように、15分で2200ｍAを充電する市販充電器があるのだから、トランスの能力からして充電池にそのままつないで1時間以上かかるので問題はないのでは、と安易に考えていましたが、誤りでしょうか。
No2のご回答にある、パナ××の資料は、充電回路を商品として売り出すには入念な処理が必要ということではないでしょうか、自己責任で誤った充電により数回で電池が使用不能に劣化してもやむを得ないとは思っています。（ただ破裂して身体や機器に危険だとなると大変です。身体のほうはダイソーのタッパウェアに電池を入れて解決できる程度と高をくくっていますが。）
電池の内部抵抗のご指摘については、
NETで電池のみによる駆動の評価が高いので、ご指摘の「負荷へ供給する出力電圧の変動は無視できない」悪影響よりも、三端子の悪影響がはるかに大なのではと愚考しています。三端子の足にフェライトビーズをつけたり、500ｐF、250ｐFのスチコンをつけると
ゴロゴロ音質が変わります。しかしどうしてもデジタル臭い音質で音楽を楽しめません。
（もっともDACとトランスポートのいずれが原因か不明ですが。）
このために本質問をするに至ったわけです。

また、追記いただいた商品のことありがたいです。まったく念頭にありませんでした。No1のご回答でもご指摘がありましたが、入力電圧不足と再度のご指摘で、このへんがデジタル臭さの原因になっているのかも？。電池の内部抵抗の悪影響と、三端子の悪影響について、電池の購入（トランスとの併用なし）でテストし、だめならそのレギュレータの購入も考えます。
大変貴重なアドバイス、ありがとうございました。

回答No.2

John_Papa

コンデンサの変わりに二次電池が使えるのなら、だれでもそうしたいでしょう。

詳しくは二次電池の特性をＮＥＴ検索して良く調べてください。
問題点その一は、No.1で指摘されている過充電
問題点その二は、過放電です。
その他、自己放電とかインピーダンスなど。

過放電問題ですが例えばニッケル水素電池では、定格1.2Vで100％放電が1.0Vとされています。
1.0Vを下る前に充電を開始しなければ、一気に電圧降下し電池内部の化学変化が起きて再生不能となります。
もし、二次電池を電源に使用するなら、電源ＯＦＦと同時に二次電池がどこにも繋がらないように切断する必要があります。
充電の機会が長期間無く放置すると自己放電だけで過放電状態になります。
１０００回充電できる電池でも、過放電一回で寿命終わりになります。
この点が、何度でも充放電を繰り返すことができるコンデンサと決定的な違いなのです。

充電回路については次の資料が公開されています。
http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ACG4000/ACG4000PJ4.pdf
二次電池って便利ですが、負荷とか寿命を考えて真面目に取り組むと面倒なものなのです。

お礼

いろいろご教示ありがとうございます。

「コンデンサの変わりに二次電池が使えるのなら、だれでもそうしたいでしょう」とは
まったくそのとおりで返す言葉もございません。
過放電のご指摘については、「1.0Vを下る前に充電を開始しなければ、一気に電圧降下し電池内部の化学変化が起きて再生不能」とはありがたいアドバイスです。
ただ、切断スイッチをつければOKかな、とは思いました。
また、パナ××のネット記事、メーカーが商品化するためには入念な考察をしていること、
大変参考になりました。

回答No.1

cruelman

電池の充電回路に電流制限が必要です。
無いと電池が破裂や液漏れを起こす危険性があります。
市販の充電器で充電した後に電池で駆動させるというのが無難な選択肢であろうと思われます。
その都度付け替える作業が発生する煩わしさはありますが。

現状の回路、三端子レギュレータの入力電圧7.8V というのは低いように思います。
省電力という観点からは低めぎりぎりを狙うのが望ましいのですがぎりぎり過ぎるように思います。
安価な測定装置では見えないかもしれませんが出力電圧に瞬時的な電圧降下が起きている可能性があります。
入力電圧8Vから9Vの間を狙うことで出力電圧が安定します。可能であればお試しください。

補足

ありがとうございます。質問に補足しますのでさらにアドバイスをいただけませんでしょうか。

この充電池２２００ｍAhに、通常1時間で充電できるところを15分で充電できる急速充電器が市販されています。私のトランス電源では充電の制限電流を超える恐れがありますでしょうか。（まったく知識がありませんが、トランスの仕様２Aとは、充電には1時間以上かかることだとすれば安全なように思いますが。）

また電源はできれば現在のもので間にあわせたいのです。
私のトランス電源を使うとDACの三端子には4.9V台がでています（4.8V台に落ちることはありません。）このDACのTDA1543に4.3Vをディスクリートで供給する回路をネットでみましたが、私の使い方で瞬時的な電圧降下があるとして、音質に相当な影響がありますでしょうか。
なお、トランスポートも5Vの三端子に9Vを供給する市販電源がありますが、エナジャイザー充電池6本でも使用可能とのブログ記事をみかけました。音質に問題はないようです。