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出川式電源を考える

<出川式整流回路を考える>
音質が向上するのかしないのか?原理から効果を考えてみましょう
特許庁のホームページより特許関係の公開広報 特許公報 審査過程を示す包帯出願資料から技術的に検討してみる。
 
  公開時点の公報より審査官の拒絶をされて苦労して登録されている。請求の範囲は出願時より半分以上訂正され登録されている。
 

 請求の範囲は独立クレームが
  請求項1 
 請求項4
  請求項7
  請求項10
の独立クレームで構成される。




 <請求項1-3>
  第1図 半波整流回路に限定 →半波整流はオーディオ回路には通常使用しないが
    半波整流回路は実施例はシミュレーションで使われていてこの出願人の真意を推測することができる。
    トランス電圧7.07V Z1=0.1Ω L=0.18mH 負荷抵抗L=2.08ΩコンデンサーC1C2 8200μFで
 D1D2ショットキーバリアダイオード25A45V



 <請求項4-6>
  第4図 トランスのセンタータップを使用した全波整流
   単電源のパソコンやHDD等に使用
    


 <請求項7-9>
  第5図 全波整流回路単電源 +全波整流回路の補助コンデンサー2個の構成


 

請求項10-12
  第6図 全波整流回路正負2電源 +半波整流回路の補助コンデンサーを追加した構成  トランジスタアンプの一般にはこの回路を使用される。
     主回路が全波整流回路であるがサブ回路半波整流に限定される。




 <発明が解決する課題>
  ダイオードには順回復時間と逆回復時間の存在がありダイオードとコンデンサーにかかる電圧とコンデンサーの電圧の差が極めて少ない時間帯とが存在するその時間帯がダイオードの電流が少ないため負荷に供給する電流が欠落する。

<本発明の効果>
ダイオード整流開始時 終了時に発生していた電流欠落数百μSの欠落を埋めるため
 
 
<考案者の意図は?>
  ダイオードの整流開始時と終了時電流欠落時間があるという効果が記載されているが
  この発明のどの回路もダイオードに逆バイアスがかかっている整流の95%-70%(負荷にもよる)の時間はダイオードに電流は流れていない電流欠落時間があるので解決できていない。出願の審査にはあまり重要視されないので出願のためにでっち上げた効果ではないかと思われる。0

<発明が解決する課題>
ダイオードとコンデンサーにかかる電圧とコンデンサーの電圧の差が極めて少ない時間帯とが存在するとあるがこれはダイオードのVfの期間のことと解釈できる。Vfはシリコン系のダイオードで約0.6V SIC系ダイオードで1.5Vあり音がいいとされるSIC系のほうが逆に出川氏の説明されるダイオードの電流の電源立ち上がり時の欠落時間は長い。
 本発明のメインクレーム1.4.7.10の中にはこの問題を解決する対策の記述は見受けられない。
ただすべて独立クレームのサブクレームの中に直列にLを入れる記入がありL分により第2の整流回路の電流位相がずれるため欠落の時間を短縮することができる。
 Lを挿入して初めて本発明の解決する課題を 解決することができる。
 電流を分岐するために整流回路にもう第2の整流回路を追加するために考案されたと推測される。追加した第2の整流回路はそのままでは電流が流れない。なぜなら第2の整流回路にはダイオード1つ分直列に挿入されているためそのダイオードのVF分だけ電圧降下が発生するからである。第2の整流回路に電流を流すため第1の整流回路に直列抵抗を入れてVF分以上の電圧降下させることで第2の整流回路に電流を流すという回路になっている。Z1の抵抗を入れたのは出川式モジュール側に電流を電流を流すための苦肉の策であったことがうかがえる。
  
 
音がよくなる要因の考察

◎仮説1.電流を分岐する目的のコンデンサーの手前の直列抵抗(Z1)の存在
  コンデンサーの前に抵抗Z1を入れればリップルが下がる。出川式回路がSIC型SBDであればZ1による電圧降下は3V以上必要になり例えば2AMAXの電源であれば1.5Ω程度の直列抵抗が挿入されていることになる。実際には充電電流は交流の波高のピークに集中するのでもう0.5Ω程度の値でも図1のD1側に電流は流すことは可能である。
抵抗を入れることでリップルは低下して音質向上に相関があると考えられる。回路図から考察すると出川式のリップルが下がるのはこの直列抵抗の効果のみである。D1、D2も直列抵抗分を有するがRの効果に比べれば誤差であろう。
 これが要因なら既存の整流回路に直列に回路に抵抗を入れてみれば音の違いは確認できる。
 ◎仮説2.第2の整流回路にコイルLが入り電流位相をずらし。第1の整流回路の電流位相がずれている。チョークインプット電源と原理は同じだ。出川電源モジュールの大きさから位相遅れはわずかで位相差数℃のL分が挿入されていると考えられる。
 Lの遅延分だけダイオードのON時間は伸びる。ただモジュールに入る程度のLで伸びる時間は数% チョークインプット電源と同じ効果であるが数アンペアに対応したチョークコイルは10H以上必要では大きさは飽和磁束密度を稼ぐため電源トランス以上の大きさのコアが必要となる。
 
 ◎仮説3.ダイオードのショットキーバリア化
    普通の回路でもダイオードをショットキー化するだけで音はきれいに聞こえるようになる。PN接合のダイオードでは電流が流れている状態から逆バイアスに印可電圧が移行するとき逆電流が流れてしまいリンギングによる高周波のノイズが発生する。ショットキーバリアダイオードは原理的にこのような逆電流は0であるので(実際にはバリアー層のわずかなキャパシター成分の放電電流で微小な逆バイアスが流れるが無視できる程度)ので既存のシリコンダイオードを出川式に置き換えなくてもショットキー化するだけで同じ音が出るはずである。
 ◎仮説4
   出願されているいずれの回路も普通の全波整流回路よりも高いし半分の電流はダイオードを通過して流れる。ダイオードを通過して流れる場合デメリットは電圧と電流特性がノンリニア(指数関数)であるのとVfがあることでエネルギーのロスが発生し音質に悪影響を与える懸念がある。しかし電流の流れだしはダイオードを直列に入れたほうが立ち上がりがなだらかになるのでこれが音に影響するかどうかは実験してみる必要がある。

<エルサウンドの評価>
  エルサウンドの評価はとても的を得ているようで的を得ていない。
  なぜなら出川式でなくともコンデンサーを2個並列にして片側のコンデンサーの電流を測定すれば電流が常時流れている状態は作れる。またリップルが減っているのは抵抗を直列に入れた効果であり普通のブリッジ整流回路に抵抗やダイオードを直列に入れればリップルは簡単に下げることができる。欠点はインピーダンスは上昇し損失が増える。したがってこれの実験の効果を出川式電源の効果と言い切ることはできない。
   
<出願ミス?>
  本発明は全波整流回路において上記効果を得るため特許を回避することは容易である。理由は請求項4-請求項6に記載された 第6図のBCA BCBの回路が半波整流回路であるからでダイオード側の回路を全波整流にすることで特許の回避が可能でかつ音質の向上も期待できる。
   *ここに公開したので権利化は不可能である。
  また出願の請求項の書き方が具体的な回路接続図になってしまっているので
  この特許を使わなくても同等かそれ以上の効果を得る回路は考案可能。

<モジュール化の懸念>
  出川モジュールには少なくともブリッジダイオードと2本のSIC-SBDが直列に2本入っているため例えばパワーアンプででは少なめの3Aの電源の場合でも消費電力は10Wを超える。小型のはんだごてがモジュールに密閉されて発熱していると考えていい。SICダイオードは高温になるほどVfが上昇し。最大許容電流は25℃と125℃では高温時が1/3程度に小さくなってしまう。電流が多いと発熱し発熱によりVfが上昇しさらに発熱が増える熱暴走が起きる。ジャンクション温度が125℃を超えるとダイオードがショートして回路とパワーアンプならスピーカーを吹き飛ばすことになりかねないダイオードであることを頭に入れて慎重な放熱設計が必要である。ダイオードは外部に出して十分な放熱板をつけて冷却する必要がある。
   販売資料に温度上昇特性、熱抵抗の記載がないのが気になるところだ。
  また出川回路にかかわらずコンデンサーを10000μFでシミュレーションをかけると電源オンの瞬間の突入電流は100Aを超えるのでほとんどすべてのSICダイオードの絶対最大定格をこえた電流が流れるので突入電流対策をしないと電源を投入するたびにダイオードに損傷を与えている可能性がある。 
  
<さらに優れた回路は考えられるか?>
SPICEを使用して同一条件のコンデンサー容量でリップルの大きさを比較してみた
。同じような効果が期待できる回路構成が別にあることが分かった。
今後公開予定
 

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