20W/4Ω D級アンプ ローパスフィルタ

PWM復調部のＬＣフィルタのシミュレーションと実験です。

遮断周波数と負荷インピーダンスが決まればコイルとコンデンサの値は計算で求めることができます。しかし、求めた値は半端な数字になることが多く部品選択に困ります。複数の素子を並列接続／直列接続することも可能ですけど、そこまでするかという気持ちになってしまいます。
今回は計算結果からは外れてしまいますが、D級アンプ製作例で使われているコイルとコンデンサの値が使えるのか、シミュレーションして確認したいと思います。

下図は２次ローパスフィルタを使ったSE（シングルエンド）接続のシミュレーション結果です。Lの値は22μH、Cの値は0.47μFです。








下図は２次ローパスフィルタを使ったBTL接続のシミュレーション結果です。Lの値は10μH、Cの値は1μFです。







PWM搬送波500KHzの減衰率は褒められた値ではありません。可聴帯域内の特性をみると、4Ωでも8Ωでも上下の暴れは許容範囲内と考えます。



参考文献にはコア材ごとの性質が書かれています。多くの種類は集められませんでしたが、いくつか実験してみました。



　　　　　　　　　　サガミエレク7G14Nシリーズ




　　　　　　　　　　Wurth Electronics Inc.フェライトポットコア




　　　　　　　　　　Bourns Inc.カーボニルコア

　　　　　　　　　　Bourns Inc.センダストコア

サガミエレクの製品はマルツ電波で、他の３製品はデジキーで購入しました。どの素子を使っても回路の動作に問題はありません。

歪率を測ってみました。上の写真のような環境で測定していて不安定ということはありませんでした。

サガミエレク製のコアで良い特性が得られました。素子の歪は磁気回路のリニアリティで決まるので大きなコア容量を持っていれば歪率は問題ないのではないかと推測していました。しかし、実際に測定してみるとTHDで差が明確に現れました。この結果をどのように捉えれば良いのか分からないのですが、インダクタの実装状態で磁気回路が影響を受けるのではないかと考えています。どのように実装すると良いのかということまでは確認できていませんが、磁束の流れをシールドするようなもの（基板のグランドプレーンとかヒートシンク）があると良いのかもしれません。

参考文献：
　　　本田潤［編著］、D級/ディジタル・アンプの設計と製作、CQ出版社 、p.125−135（黒田徹執筆）、p.137−153（平川大司執筆）