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日記

窒化ガリウムUSB-C充電器で給電

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2020年10月25日

Diretta Targetを導入した我が家のペンタMFPCですが…

窒化ガリウムUSB-C充電器をDCアダプター化したもので給電してみました。



窒化ガリウムというのは、高輝度青色発光ダイオードで一躍注目された半導体です。青色ダイオードの実用化に必須とされた高品質、高純度の結晶生成に成功し、さらにその量産化技術を確立したことで三人の日本人がノーベル物理学賞を受賞したことは記憶に新しいことでしょう。

この窒化ガリウムが、さらにパワーデバイスとして注目されています。高出力でスイッチング速度が速く、大電力・高効率化が可能になるからです。三人のノーベル賞受賞者のひとりである天野浩教授は、窒化ガリウム半導体を使った小型で高効率(発熱の少ない)自動車用インバーターを開発していて、近い将来には非接触充電の電気自動車の実用化ということも視野に入っているとのこと。

その窒化ガリウムによるパワーデバイスがいち早く活かされ、急速に拡大しているのがスマホなどの充電器です。それはコネクターのUSB-TypeCへの統一という動き。その規格統一のキーとなっているのが、多岐にわたる電圧と電力をカバーするUSB PD(USB Power Delivery)規格なのです。

窒化ガリウム半導体のおかげで、5V/9V/12V/15V/20Vの給電が1台で可能で、しかも、最新規格(v.3.0)では最大100Wと規定され、現実に90W(20V x 4.5A)のPD充電器も登場してきています。しかも、従来の電源アダプターに較べると圧倒的に小型なのです。

旧式のノートPCに重くてかさばるアダプターを持ち歩くのが煩わしいと考えるひとには、USB PDから固定電圧で所定コネクターに変換してくれる変換ケーブルも発売されています。本来のUSB PDでは、受電側の電圧を認識して電圧を切り替えるわけですが、こうした変換ケーブルではあらかじめ電圧が固定されているというわけです。USB-PDの大電力化で20V/2Aといった電源を必要とするノートPCでも、手のひらサイズの充電器で用が足せるようになったというわけです。



私の“お茶の間オーディオ”は、金田式アンプを中心とするオールバッテリーシステムです。MFPCもすべてバッテリー駆動。商用100Vを使用しているのは駆動系を持つCDとアナログプレーヤーだけです。圧倒的な低ノイズ電源となっています。

ところが、PC5台ともなるとバッテリーのマネジメントがかなり面倒になります。一番の悩みは、ファンレス対応になっていないバッファー用のミニデスクトップPCです。これだけが突出して消費電力が大きい。そのために、他のバッテリーがまだまだ50~60%の残量なのに、このバッテリーだけ充電寿命が先に来てしまいます。

基本的にスイッチ付の電源タップでいっせいに充電する仕掛けにしていますので、このせいで全体として繰り返し充放電をしなければならなくなって電池そのものの耐久寿命にもマイナスとなってしまいます。



なんとかうまい解決方法はないものかと思案していたところ、MFさんが「窒化ガリウム充電器」とつぶやいていたことを急に思い出したのです。それでさっそく試してみたというわけです。

これで、60000mAhの大容量バッテリーは、次に消費電力が大きいコントローラーに回すことができました。大容量はRoonContorlerPCとDirettaTargetPCの2台、残りの、RoonCorePC、RoonBridgePC、ハブとルーターは30000mAhの中容量バッテリーで十分です。バッテリー消費の平準化が実現し、しかも予備のバッテリーも確保することができました。

なお、ノートPCやLIVAなどデスクトップPCはたいがい19V電源ですが、USB-PDで供給される20Vは許容範囲内ということで問題なく動作します。

さて



------------*------------*------------*------------*------------

肝心の音のほうですが…

あくまでも、BufferPCの電源をバッテリーから切り換えたあとの印象ですが…

ほとんど音質は変わりません。

あえて言えば、音像の輪郭や描線が極細から中細へと太めになったような感じ。特にピアノのトランジェントが少しだけ響きを増したような気がします。一方でストリングスは伸びやかで、艶やかになり雰囲気感が増します。といってもその差は思ったよりわずかで、プラセボの範囲内です。以前に持参いただいたリニア電源をちょっとだけ聴いたことがありますが、その差異の方が大きかったという気がします。

言い換えれば、予想をくつがえす低ノイズ・高音質だったということです。

------------*------------*------------*------------*------------



窒化ガリウム充電器のDC供給には大きな将来性を感じます。

やはりスイッチングの高速化は低ノイズに結びつくのでしょう。しかも電気自動車を駆動するほどの大電力供給も可能なのです。オーディオ用としてはもしかしたらリニア電源(トランス+整流回路)をすでに上回っているのかもしれません。充電器の流用は、本格的な安定化回路を欠いているわけですが、それでこれだけのクォリティなのですから。オーディオ用としては一時的な話題に終わった室内用蓄電システム電源ですが、インバーターが窒化ガリウム化すれば、今度こそ大化けするかもしれません。

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レス一覧

  1. ベルウッドさん、こんばんは。

    roonコアとBufferPCに常用しているのでご感想を楽しみにしておりました。
    将来性を感じますよね!
    デジタルアンプなんかにも使用したら安く良いアンプが出来そうなのは素人考えですかね(笑)
    参考までに百十番さんのレビュー動画もご紹介しておきます。
    https://www.youtube.com/watch?v=2j1O_s9suZA

    byMF at2020-10-26 02:43

  2. MFさん

    将来性を感じますね。

    デジタルアンプの電源も良さそうですね。オーディオ用として、従来のスイッチング電源のアダプターなどのイメージを一新してしまいます。けっこうそのままアナログにも使えてしまいそう。現実にオリオスペックのショップによれば、フォノイコなどにもオススメと言っていますね。

    byベルウッド at2020-10-26 18:12

  3. Yuhoさん

    むしろ、バッテリー電源と比較してこれほど音が変わらないことに驚きでした。

    そうであるなら従来からのオーディオ用スイッチング電源とは音が変わってしまうのは当然です。

    高速化・高効率化というのは、得てしてオーディオの音に効いてきますよ。

    byベルウッド at2020-10-26 18:15

  4. ベルウッドさん、こんばんは。

    私も以前、MFさんに教えて頂き、その時は、興味が湧かなかったのですが(失礼ですね)、19Vが足りなくなって、リニア電源を調達しようか悩んだ挙げ句、導入に至ってます。

    大艦巨砲主義のため、どうしても大型トランスの重いリニア電源じないと駄目と思ってしまうのですが、、、最新技術を受け入れないと駄目ですね(笑

    byいたちょう at2020-10-26 18:38

  5. ベルウッドさん

    こんばんは。私も最初紹介された時は半信半疑でしたが、一つ使用して気に入って以来、19Vと5Vに使用しています。
    特に19V用の100Wのものは相当強力で、65W-TDPのi7-7700を搭載したMicro ATXのPCを問題なく起動します。

    音も拙宅では間違いなく安価な中華リニア電源より上です。私は念の為、出川式のCPMを入れてますが無くても十分だと思います。

    Harubaruさんにお願いして入手した出川式リニア電源とは、もしGaNの方が良かったら何かと面倒なので、比較したことはありません(笑)。

    byのびー at2020-10-27 02:12

  6. ベルウッドさん、

    以前MFさんに教えていただき2個購入しました。私の印象ではSNはバッテリーの方が少し高いですが、力強さではGanの方が勝っている感じです。
    のびーさんの言われるように安い中華製リニア電源に負けていないと思います。
    私は現在GaNに大型のFIX CURRENT+CPMを付けてMFPC用5Vのモニターに使用していますがなかなか良いですね。
    この仕様でも出川式リニア電源に出音では叶わないと思いますが、コスパが良くて軽量で嵩張らないので、使用できるシーンがかなり多そうでいいですね。

    byHarubaru at2020-10-27 07:32

  7. いたちょうさん

    やっぱり戦艦大和よりイージス艦ですよ。

    ただ、出川式リニア電源での比較試聴ができていないので気にはなりますが。お借りできるとよいのですが、ちょっと事情があって実現できていません。まあ、本格採用はスペースの問題があるので難しそうですけど。窒化ガリウム充電器は小さいということも大変な魅力です。

    byベルウッド at2020-10-27 09:28

  8. のびーさん

    私も、以前作ったLCM+CPM+キャパシタ回路を入れて試してみようと思っていたところです。

    これだけ高周波ノイズ特性が良さそうだとCPMだけだとあまり効果はないということかもしれません。

    一方で、roonBufferPCはroonCoreのCPUの負荷変動平準化に寄与しているということのようです。その分、自分自身は変動しているということになりそうなので、もしかしたら、音質面に現れるかもしれないというのが実験の趣旨です。

    これでパワー感みたいなのが出てくれればうれしいのですが。

    その結果は、この日記のレスでご報告します。

    byベルウッド at2020-10-27 09:47

  9. Harubaruさん

    出川式リニア電源に叶わないですか?(汗)

    比較試聴できるといいのですが…。

    byベルウッド at2020-10-27 09:49

  10. ベルウッドさん、再レスです。

    普段自宅で使用していますので、お貸しするのは難しいのですが、次回オフ会する時にでもお持ちしましょうか ?

    旧ソ連のマイカコンも搭載されている最強の物だと出川さんも言われてますので、聴かれた後の責任は持ちかねますが。(笑) 

    byHarubaru at2020-10-27 17:14

  11. LCM+CPM+キャパシタ回路を通して試聴してみました。

    先に結論を言えば、効果ありです。とても相性のよいアイテム同志だとさえ言えます。

    窒化ガリウム充電器に換えたときの聴感変化である《描線がやや太め》が元に戻り、高域の繊細さが戻ってきます。一方で元のバッテリー給電と比較するとエネルギー感というのか音の活気という点ではむしろ窒化ガリウムが勝ります。

    とらえようにとっては高域にエネルギーがかたよるので力強さというのとはちょっと違う感覚です。ここでチューニングの必要性を感じ始め、サテライトアースのマグネシウムでちょっとした迷走がありました。

    もともとキャパシタ回路は、平滑回路として機能するはずですし、高域をより鮮明にする傾向がありますので、これが窒化ガリウム素子の本来の音なのでしょう。

    byベルウッド at2020-11-01 13:19

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