HMA-9500Uの製作
    
ここをクリックすると最新の更新にジャンプします 最終更新:2017/12/03

 Lo-DのパワーアンプHMA-9500は長岡鉄男氏も使用していたということで有名なアンプです。 実際にその存在感は単なる大きさや重さだけではなく、一見飾り気の無いように見えますが、機能的なデザインに起因しているのではないかと思います。
そのアンプを製作してみようというのが今回の計画です。
しかし、部品の入手の関係から完全に同一なものは不可能なので、いわば”HMA-9500Uのような”というところでしょうか。
名前が無いと格好がつかないのでそのアンプは
「HMJ-9500」と名付けましょう。
回路図及び技術資料、現物があるのですから製作自体はそう問題はないかと思います。
所有している9500Uをオーバーホールしたときに余った部品もありますし。
どんなアンプが出来上がりますでしょうか?
  
製作概要 2004/11/20

製作の概要及びポイントは次のとおりです。

 1.回路は基本的に同一とする
 2.半導体は入手可能なものはオリジナルと同じものを使用する
 3.抵抗・コンデンサは予算の許す範囲でオーディオ用を使用する
 4.保護回路は他の方式を導入し、出力リレーを無くす

問題点は
 1.終段のMOS-FETをどうするか
 2.電源トランスはどうするか
 3.ケースはどうするか
などでしょうか。

問題点に関しては
終段のMOS-FETがこのアンプの一番のポイントですので、これを変えては意味がありません。
日立製のHS8401Aと8402Aは4ペア確保してありますが、これはオリジナルの保守部品としてとっておかなくてはなりません。よって、別に確保してある2SK134と2SJ49(同規格で耐圧がオリジナルよりが20V低い)を使用することになると思います。
電源トランスは2SK134と2SJ49を使用した場合オリジナルより若干低い(パワー段のみ)ものが必要です。
手持ちのTRIOのL-07Uのトランスが似たような電圧です。どうせならケースもL-07Uの物を使ってモノラルアンプ2台構成にしましょうか。しかし、ヒートシンクの容量が足りるかが微妙なところですが。足らなければファンを付けて強制空冷ですね。
そうすると、L-07Uが廃棄処分になってしまうのですがそれももったいないのですが・・・・
  
未使用の2SK134と2SJ494ペア
MJ-9500TypeTの製作に使用しましょうか。
それにしても価格が高騰していますね。
2年ほど前に購入しましたが”何でこんな値段”と思う価格でした。
私のようにその価格でも購入する人がいるからですね。


   
 基板のパターン製作 2004/12/1
 
基板はオリジナルを基に作成します。
方法は保守マニュアルのパターンをスキャナで取り込み、パソコンでパターンを描き原図を作ります。
とりあえずパターン作りです。
    
  
HMJ-9500の電源基板パターン

スキャナで取り込んだ画像の大きさを調整し、その上に部品の配置をしました。
パターンを入れてみました。
整流回路と保護回路です。

次はいよいよアンプ部分のパターン製作です。
  
   
HMJ−9500のアンプ部基板パターン(Rチャンネル)
  
  
HMJ−9500のアンプ部基板パターン(Lチャンネル)

まあ、パターンもできたのでいよいよ基板の製作にかかりましょう。
その前にパターンのチェックが必要ですね。
   
トランジスタの購入       2005/1/23

必要なトランジスタ類を一部購入しました。
全てではありませんが80%ほどは手に入りました。
古いトランジスタはだんだん手に入りづらくなってきました。やはりトランジスタはできるだけオリジナルを使用したいと思っています。しかし、今回100%は厳しい模様です。
  
必要な半導体は早めに予備も含めて今のうちに確保しておかなくてはいけません

さすがに最近は100%オリジナルは厳しい状況となっていきました
  
12年ぶりの製作再開       2017/1/1

暫くは金田式アンプの製作がメインでありそれがひと段落ついた後はアンプ製作が全くストップしていました。 3年前から単身赴任という身になり土曜日の夜帰宅し月曜日の早朝出かけるという状況で、製作というよりも音楽を聴くことまでストップという事になってしまいました。
久しぶりに制作意欲が復活し(笑)休眠状態になっていたHMA9500Uのコピーの製作を開始しました。
プリント基板のパターンはDRAWソフトで作っていましたが、CADを使って作り直しています。
ヒートシンクはTRIOのL-07Uのものを使用し、アルミのアングルでシャーシフレームを作ります。
    
基本設計 部品配置
 
左右にL-07Uのヒートシンクを配置し、電源トランスも流用します。
大きさは480×320ほどに収まりました。

現在仮組まで完了しています。 写真は後日

  
シャーシの仮組      2017/01/04
 
シャーシの仮組状況です
 
  アルミのアングルを使用して組み立てます。
 

方チャンネル分のヒートシンク

組立は引き抜きリベットとボルトをを使用
  
サイズは幅480mm 奥行320mm程度
  
 
とりあえずは下部シャーシのみです。
もう少し強度がほしいので上部にもアングルを入れ外装の取付を行います。 


  
基板パターン変更    2017/05/05

基板パターンを今使用しているJWCADで作り直します。
前回のパターンはオリジナルのコピーでしたが、今回は使用する予定の部品に合わせたり、パターンの簡素化をしてみました。
ジャンパー線を何本か追加したことでだいぶパターがすっきりしてきます。
簡素化する事でパターンの線を太くすることができ、またパターン間隔を広げることができるので、プリント基板の自作がしやすくなるはずです。
部品の配置はオリジナルを極力維持します。

  
  
アンプ基板のパターン 
  
 ← ノンカットオフバイアスモジュールのパターン
 
アンプ基板はLとRは同じパターンにします。
出力のリレーは基板外に位置に配置するか、もしくは半導体を使用したものに変更するかもしれないので、パターンを削除してあります。 
ノンカットオフバイアスモジュールはチップトランジスタでなく2SC1775などの外形のトランジスタを使用します。
ノンカットオフバイアスモジュールの基板サイズは25×18mmでそこに6個のトランジスタと4個の抵抗を配置するので密度が高いです。

問題は基板の作成方法です。
今までのシール切取り作戦ではパターンが細かいため少し面倒。 感光基板を使うか、ネットでよく出ているカーボン転写式たフォトレジストフィルム式を試してみるか、、、
いずれにしても基板は試作して動作実験まで行いますのでいろいろ試してみます。
 
  

 
基板の製作開始    2017/06/25
 
ノンカットオフバイアス基板とアンプ部分、保護回路の基板を作りました。
製作方法は失敗のないシール切取り方法を採用。
 

パターンのマスキング 
エッチング、穴開け完了
 
アンプ基板のパターン
 
試作基板のマスキング状況
 
部品の取付開始
 
試作基板のため再使用するパーツは足が長め
 
保護回路のパターン
  
保護回路の基板完成
 
アンプ基板は試作なので部品を取付てみて穴の位置などを修正。
部品は本基板に使用するもの以外は廉価品を使用しています。
部品配置は基本的にはオリジナルに近いものですが、終段FET周辺の電源ラインの引き回しを若干変更しているのでトラブルが発生しないか心配です。
発振が怖いなー。
電源トランスの電圧チェックをしたところ電圧増幅段は若干低い程度でしたが、パワー段は5Vほど高めです。
できれば少し低めにしたいのでトランジスタを使用したリップルフィルターを挿入することとしました。
電圧はオリジナルより3Vほど低めで62Vほどに設定してみました。
あえて安定化はしていません。 変更は簡単なので完成後の修正ということで。
 
基板の製作状況   2017/07/01
 
基板の製作状況です。
ノンカットオフバイアス基板と電源基板、保護回路基板(グリーン基板)は本基板、アンプ基板は試作基板。

  

アンプ試作基板
    
 
電圧増幅段の電源部の制御Trは最近のものに
  
ノンカットオフバイアス
 
電源(整流)基板
  
リップルフィルター
     ← リップルフィルターの効果 (0.1mV /Div)
      上:IN
      下:OUT
   
アンプ基板は部品を実装しながら配置を微調整してパターンを修正していきます。
半導体部品は基本的にはオリジナルを使います。
試作なので今までの補修で外したものの中で使える部品を流用します。 (電源ONで1回は火を噴くのを想定して・・・・前回のトラウマ)
ノンカットオフバイアスモジュールは裏表の実装で最小の大きさにしました。
電源基板はコンデンサの容量確保のため4700μを乗せています(耐圧ギリギリですが)
リップルフィルターはリップルをとるというよりも電圧を若干下げるためにつけます。
電圧はフィルターのINで約70V、OUTで62V程度です。 オリジナルが65Vなのでこんなもんでしょう。
安定化しようかとも思いましたがそれは第二段階ということに、、、、。

  
電源と保護回路の調整           2017/08/12

アンプ基板の部品取付が終わったので部分的な調整を始めました。
電圧増幅段の定電圧電源部はツェナーダイオードの電圧の関係で電圧が数ボルトずれています。
抵抗値を変えて調整しますが固定抵抗で調整なのでなかなか所定の電圧が出ません。
仕方がないので抵抗をパラ、シリーズで電圧を合わせ必要な抵抗値を求めました。
正式基板には半固定抵抗を付けようかと。
  

全部の部品の取付が完了しました
 
抵抗を繋いで最適な抵抗値を見つけました
 
調整時に早速煙が、、、、、、。
パワー段の電源には電圧調整をかねてトランジスタのリップルフィルタを入れてますが、保護回路の調整時に”プチッ”とかすかな音がしたのでおやっと思ったとたん”プシュー”と音がしてパワートランジスタから煙が。
こりゃあイカンとトランジスタを外してみると絶縁マイカシートに空いていた小さな穴の位置が焦げています。
パワー段の放熱器に取り付けていますがショートしていないことはテスターで確認してありました。
トランジスタをチェッカーで確認するとトランジスタは壊れていない模様。
+70Vからヒートシンクを経由して-70Vに電流が流れたかと。(幸いトランジスタを通らずシュート)
いろいろ考えた結果原因はシリコングリスにパソコンCPU用のもので様々な金属系混ぜ物を使ったので、マイカシートの穴が金属部分(コレクタ)と僅かしか離れていなかったので耐圧不足で穴から電流がリークしたのでは、、、、。(それしか思いつかない)
修正点としてはシリコングリスに”普通の”物を使い、制御トランジスタは専用のヒートシンクに取り付け、さらにシャーシと絶縁してみることにします。
しかし、どのくらいの電流が流れたのか? 一応その後も電圧は出ているが整流用のダイオードが心配だ
  

電流が流れ焦げた部分 とrンジスタは無事
  
保護回路の各所電圧調整状況
 
保護回路には基本動作確認のためにDC48Vのリレーを2個付けて、リレーが動作するかを見ます。
スイッチONするとパワーLEDと保護動作LEDが点灯し、暫くたってから保護動作LEDが消えリレーが動作します。
但しリレーのコイル電圧が数V高かったので抵抗をシリーズに入れて電圧を合わせました。
LEDの電流値も確認し抵抗を入れて調整しました。
とりあえず電圧増幅段の+−76Vの定電圧電源と保護回路の機能の半分をチェックしました。
次回は保護回路のDC検出を確認します。 その後はいよいよアンプ基板のチェックを行います。 
  

組付開始       2017/09/03
 
保護回路のDC検出のチェックもOKだったので、アンプ基板のチェックの前に電源基板、保護回路基板、リップルフィルター、FETの正式な取付と配線を行っておきます。
 
 
リップルフィルターのヒートシンク
  
リップルフィルタ基板
 
FETの取付
 
配線
 
電源部はこんな感じで 
  
アンプ基板はこんな感じで
 
リップルフィルターのヒートシンクはギリギリで納まりましたがどの程度の発熱になるのかは未検証。
FETの取付にはこんな良い絶縁パーツがありました。ヒートシンクが厚いのでFETの足がショートするのが心配でしたがこれでばっちり。 ただし足が短いものは厳しいみたいです。
FETは以前測定したデータで振り分けましたが、再度測定してから動作試験を行います。
 
 
試運転直前      2017/09/24
 
試運転直前まで来ました。
ノンカットオフバイアスモジュールも試験用のものを作りました。
  

 
試験用ノンカットオフバイアスモジュール
 
入出力端子とリレーを仮付け
 
試験用のFETはどうしようかと思案中。
試験用なら2AK134でも耐圧が持ちそうなのでそれで行こうかと思います。
1週間以内に試運転ができそうです。

  
試運転その1      2017/10/06

試運転の前にFETの測定を行いました。 とりあえず手落ちのFETは全部使用可能でペアが組めそうです。
最初は電圧増幅段のみをチェックしますのでFETの配線は行いません。(トラブルでFETを飛ばすのが怖い)
いよいよアンプ基板に電源を繋ぎます。 定電圧電源部は動作確認をしてありますので電圧の確認だけを行い、トラブル時の被害を最小限にするため+−双方に0.1Aのヒューズを入れました。 テスターを繋ぎ緊張感MAXでスイッチON。 一呼吸おいてマイナス側のヒューズが閃光とともに切れました、、、こりゃあいかん、どこを間違えた?
アンプ基板の配線を外して基板のチェックです。 最初の確認はダイオードやトランジスタの極性チェックと抵抗値の確認です。 チェックの結果部品の取付は間違いないようです。 基板のパターンにも間違いなし。 再度確認すると、ありました、、、、間違いが。 基板裏側に付けてあるダイオードが一つ極性が逆でした。 絶縁用のチューブを付けていたので確認不足でした。 正しい向きに付けなおして再度スイッチON。 今度は+側のヒューズが切れ−側が赤熱してきました。
慌ててスイッチOFF。 ヒューズの切れ方から150〜200mA流れていそうな感じです。 回路自体はよくある差動2段増幅回路なので、部品の付け間違えさえなければ問題がおきるはずないのですが、、、、。 暫く回路図と基板を穴が開くほど見ましたが問題は見つかりません。 翌日”そういえばあと一ヶ所確認していないところが、、、”ということに気が付きました。 差動2段目の放熱用のアルミを付けたトランジスタです。 リードの差し間違いだけは確認しましたが型番のチェックをしていません。 まさかトランジスタを間違えるなんてことはと思いつつ放熱用のアルミを外し、確認すると、なんということでしょう、2SB648のはずが2SD668が付いているではないですか。 回路図の表示を見誤ったようです。
相変わらずケアレスミスだなーと思わず泣きが入りました。
原因は分かりましたが続きは翌週に。 おそらく2〜3か所は部品交換が必要でしょう。 
  
試運転その2      2017/10/13
 
その後再確認すると2SB648と2SD668が入れ替わっていました。
よって2SB6482個と2SD668とダイオード1個を交換してスイッチON。
今度はヒューズは飛びません。 DCバランスとバイアスの半固定抵抗を動かすとちゃんと電圧値が変化します。
いよいよ終段のFETを接続しての試運転です。パワー段には1.5Aのヒューズを入れてあります。
動作確認だけなのでとりあえず繋がっていれば良いという配線でスイッチON。 
ヒューズは切れずFETには150mA 程電流が流れています。
DCバランスを調整し、その後バイアス電流を増やしていきます。
テストポイントT2とT3の電圧を確認しながら半固定抵抗を回していくとT2とT3の電圧がうまく調整できません。
暫くするとT2の電圧が0.6V位まで急に上昇し保護回路が動作します。
+側のFETの片側のみゲート電圧が0.4V程度です。
2〜3回やっても同じなので”こりゃあだめだ”とあきらめて原因究明に移ります。
回路図を眺めながら原因を考えて、、、。
トランジスタの付け間違えとダイオードの極性間違えの複合で+側ドライバー段の2SD669がダメージを受けているのでは?
本日は時間がないので続きは来週へ。
  
 
試運転その3      2017/10/22
 
各所の電圧を計っていると何か電圧がおかしいので終段のFETへの配線を外して再チェック。
その後各所の電圧を計ると電圧がめちゃくちゃです。
測定した電圧をもとに動作状態を推測すると、差動2段目のコレクタ電流が全く流れていません。
こりゃあだめだとトランジスタをいくつか外し、ノンカットオフモジュールも外して抵抗を挿入し単純な差動2段にして動作するか見てみます。 すると初段は問題なく動作しているようです。 2段目は相変わらず電流値がおかしいしバランスもとれていません。 おかしいな〜こんな単純な回路で動かないはずはないのに。 翌日再度2段目のトランジスタを変えてみようかと半田を吸取ろうとしたら、おや〜コレクタが半田付されていないぞ!! 前回トランジスタを交換したときにコレクタだけ半田付し忘れたようです。 老眼鏡し忘れたのかな〜半田のキラキラで気が付かなかったな・・・まあ相変わらずのケアレスミスか。 気を取り直して忘れていた個所を半田付して再度電圧チェック。 今度は2段目の電流値もバランスも正常です。 ノンカットオフバイアスモジュールを付けて再度電圧チェック。 すると出力のDCバランスは良好ですがノンカットオフバイアスモジュールのチェックポイントの電圧がT2とT3でアンバランスです。 今回のミスで本来かからないところに70V以上の電圧がかかったのでノンカットオフバイアスモジュールとドライバー段のトランジスタとダイオードに過電圧、過電流がかかったかもしれないのでそれらを交換してみましょう。 もう2週間もこんなことをやっているわけで、毎度のことだけどスキルのなさが悲しいですな。
今週で終わるかどうか、、、トホホ。

  
試運転完了〜基板製作      2017/11/12
  
怪しい部品は絞られてきましたが面倒になり未交換のダイオードとトランジスタ数個を一括交換。
再度配線をし直し終段のFETの配線だけせずにスイッチON。
今度は電圧値もほぼ規定通りです。
やはりトランジスタの間違いや半田付けもれなどで広範囲にダメージがあったのでしょう。
終段のFETを繋ぎアイドル電流を300mA にセットしいよいよ音出しです。
入力にボリュームを付けスピーカーを繋ぎスイッチON。
ボリュームを上げていくと、お〜!!音が出ました。
測定器は持ってきていないので波形は確認できませんが音の感じから特に問題はないように思えます。
基板のパターンに間違いがないことが確認されたのでいよいよ正式な基板の製作です。

  
 
仮配線による試運転の様子
  
  
正式な基板の製作の前に試作基板を基に若干の変更を加えました。
いつものシール用はがせるフィルムにプリンターでパターンを印刷しカッターナイフで切り出します。
方チャンネル2日、計4日で終了。 エッチング後に無洗浄タイプのフラックスで防錆します。

  
  
フィルムの貼り付け
  
完成した基板
 
試作基板からの変更点は
 ・電圧増幅段の電圧調整用に半固定抵抗を追加
 ・基板の短辺のサイズを4mm小さくするためにアースラインの一部変更
 ・一部部品の配置を変更
などです。

  
  
部品の取付状況
 
  
部品は特別高級なものは使用せず通販と地元で調達できるものを使用しています。
  
基板途中経過       2017/11/19
 
基板の上に部品が増えてきました。
ノンカットオフモジュール周りはスペースが足りずパーツの足を曲げて何とか収めました。

  

製作途中の基板 部品が付くとそれらしくなってきます
  
残りはトランジスタ十数個とコンデンサ4個です。 今週中には試運転ができるかもしれません。 
     
  
アンプ基板完成      2017/12/03
 
部品手配の関係で遅くなりましたがようやくアンプ基板が完成しました。
  
 
完成したアンプ基板
 
 
出力リレーの取付
 
 
基板配置状況
    
 
特別高級な部品は使わず、部品としてはどちらかといえば普及品や特価品を使用しました。
出力のリレーは一般的なリレーを付けてあります。 ただしリレーは接点の問題が付きまとうので、最終的には市販アンプにも使用されているようなMOSFETを使用したものに交換しようかと考えています。 そのために取り外し可能な2段基板に。
これだけ部品が付くと結構な重量になります。
試作基板で動作確認済みなのですが、パターンは細かな修正をしているので少し不安も。
これから定電圧電源部の動作確認と調整を行い、ドライバー段までの確認、最終的な確認と作業は続きます。
 
  
配線と調整        2017/12/19
 
配線を開始しました。
終段FETのリードは1.2mmの単線で延長し基板上部に出しました。
試運転完了後に折り曲げてわきの端子に半田付を行います。 これが最短距離。

  
 
FETのリード引き出し
 
リレー周りの配線状況
 
AC100V用リレーの配線
  
全体の配線状況
 
定電圧電源部の調整を行いました。
今回は半固定抵抗を付けて電圧を調整可能にしました。  問題なく電圧は出ましたがツェナーダイオードの電圧の関係で半固定抵抗を回し切っても今一歩のところで調整しきれません。 固定抵抗を若干増やして無事調整完了。
AC100V回路はオークションで安いリレーが手に入ったので、左右電源トランス各々に1個付けました。
パネル周りの加工と塗装を行ってから最終配線と調整を行います。
当初基板面は下でトランス側が上だったのですが基板面を上にした方が調整もやりやすいしカバーも付けやすいし・・・・。
結局上下逆になってしまいました。