LLCコンバータの出力フィルタの試作

LLCコンバータの出力フィルタを試作しました。

こちらの記事が参考になります。

DC-DCコンバーターの出力フィルタリング
フィルターレイアウトを考える

主要部品:

インダクタ:B78108E

コモンモードチョーク:RT Series

設計パラメータ:

LLCコンバータの定格出力での2次側foper=180kHz(全波整流)として、

fc<18kHzとなるように、LCを選択。

 

出力フィルタの性能をLTspiceでシミュレーションしてみました。

リップル電圧としては、平滑後(緑: 100mV), DMフィルタ通過後(青: 1mV), CMフィルタ通過後(赤: 10uV)のオーダーです。

LTspiceの回路図
平滑後の正側レール電圧のFFT
DMフィルタ通過後の正側レール電圧のFFT
CMフィルタ通過後の正側レール電圧のFFT
試作した出力フィルタ

実際の音はというと、電流モードD級GaN FETアンプでの評価ですが、低域の出方と音像の広がり方が激変します。ノイズフロアが下がるのと、リニアレギュレータに匹敵するレベルまでリップルが下がるので、もはや異次元の音といった感じです。

リニア電源と違って、可聴帯域よりも高い周波数(>180kHz)のノイズなので、適切なフィルタ設計(fc<18kHz, -40dB/dec)で除去できるようです。

電流モードのD級GaN FETアンプのバランス入力化

グランドループを解消するために、HD400を利用していましたが、

SSM2141を組み込んでみました。

LTSpiceのシミュレーションで動作を確認してみます。

10kHzの正弦波(バランス入力:緑(Hot), 青(Cold))による過渡応答です。振幅が2倍になってアンバランス出力(赤)されます。

アンバランス出力のFFTです。

データシートのとおり、CMMR 20kHz 70dB typ程度となっています。

実際の基盤に組み込んだところです。ADP4001-2のソケットに下駄基盤を挿入して、SSM2141をADP4001-2の前に割り込ませています。また、入力信号をグランドから独立させるためにパターンカットもしています。

アンプの入力コネクタもNC3FD-LX-0に交換しました。

音質的にはHD400にくらべて、SSM2141の方が低域が太くなって広帯域に感じます。

TP65H300G4LSGによるD級GaN FETアンプの基板設計

TP65H300G4LSGによるD級GaN FETの基盤設計です。

PCBフットプリントはこちらを参考にしています。

Application Note 0007
PQFN88 and PQFN56 Lead-free 2nd Level Soldering Recommendations for
Vapor Phase Reflow

ソースパッドに隣接するベタパターンは放熱のためできるだけ大きく取っています。

ゲート抵抗(RR)とフェライトビーズ(MMZ-105H)も面実装品で設計しています。

T65PH300G4LSG-brd
配線図
T65PH300G4LSG-top
基盤上面ベタ
T65PH300G4LSG-bot
基盤下面ベタ