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2011年12月30日 (金)

効果抜群、USB電源ラインのノイズフィルタを自作

若松通商のUSBオーディオ WUAIF01は、USB電源で動作しているので、最大音量にするとHDDやメモリアクセスのノイズがわずか聞こえる事がある。USB電源を使わない改造をされている方もいるようですが、改造の難易度が高い。

Rimg0302

DC電源ラインの耳に聞こえるような低周波ノイズを取るには、コイルとコンデンサでローパスフィルタを入れると効果的だ。3D無線クラブさんの記事によると、コイルを途中から逆に巻く事でDC電源ラインのノイズが効果的に取れるという。

ノイズフィルタについて誤解されている方がいるようで、市販されているノイズフィルタは、

20111230_0005

このように、AC電源ラインに入れるタイプや、

20111230_0006

ケーブルにコアを巻くタイプがありますが、これらは高周波ノイズを取る目的で設計されているので、効果があるのは数MHz以上のノイズであり、オーディオ機器に聞こえるようなノイズを取る事はできません。この手のノイズフィルタは、あまり市販されていないようで、自作するしか無いかも。

Rimg0185

KAMA BAY AMP2000 のDC12V電源ラインにいれた初代LCローパスフィルタがこれ。コイルとコンデンサだけの簡単なノイズフィルタですが、耳障りなノイズは減少するものの無音では小さなノイズが聞こえる。

20111230_0007

ノイズには、「ノーマルモードノイズ」と「コモンモードノイズ」があるそうで、ノーマルモードはLCフィルタで取れるが、GNDが弱いとコモンモードフィルタが必要かもしれないと考えました。

Rimg0393

そこで、チョークトランス(デジットで\100)をDC12V電源に入れて実験しました。(+)と(-)が逆相に巻いてあるので、両極に同相のノイズが乗るとノイズを打ち消し合う効果が期待できる。コモンモードのコンデンサは無くても差がなかったので外しています。現在、KAMA BAY AMP2000 の電源には、こちらのノイズフィルタを入れてあります(巻線が細いで大電流は流せないのが難点)。無音では僅かなノイズが残るが気にならないレベルになった。

Rimg0785

若松通商 WUAIF01 で自作したUSBオーディオを KAMA BAY AMP2000 に接続して大音量で静かな音楽を聞くとPCのノイズが聞こえことがあります。今度は、USB電源ラインからPCのノイズ(HDDやメモリアクセスのノイズ)が混入しているようです。
USB電源を分離するには難易度の高い改造になるので、USB電源ラインにノイズフィルタを入れる事にした。

色々調べてみると DC電源ライン・ノイズフィルター DNF-30K 13.8V 30A の作り方(3D無線クラブ) と言う記事を発見。トロイダルコイルを途中から反対方向に巻き直す方法が紹介されていました。作り方は上記記事を読んでください。

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動作原理の説明は無いが、位相が微妙にずれるのか、この巻き方にすればノイズを打ち消し合うので巻き数は少なくて良い(らしい)。正巻6回+対面から6回と少ない巻数で効果があるという。巻き数が少なくて太い電線が使えるので大電流を流す事も可能となり、画期的な発明ではないかと・・・

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早々試そうと、デジット(日本橋)でコイルを \50 で買ってきました。

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これを10回程残して解いて、途中から対面に移動して10回巻きました(写真は対面から巻いている途中)。

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市販の USB A-B のケーブルを切断して電源ラインにノイズフィルタを入れます。USBケーブルに使われている配線色は 赤(+5) 黒(GND) 緑(D+) 白(D-) に統一されているようです。

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Rimg0302_2

信号線(D+)(D-)と(GND)はそのまま接続。ケーブルのシールドはGNDに接続しないでリード線で延長しました。
PC側(+)をコイルに、コイルの反対側(+)とGND間に 16V 2200uFのコンデンサを入れました。ショートしないように熱収縮チューブをかぶせています。

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マザーボードのUSB端子に接続する為、5Pinのコネクタを買ってきました。シールドを接続できないので、PCのシャーシに落とす方が良いかも知れません。USB A端子を接続すれば汎用に使える。

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マザーボードの内蔵USB2.0に接続。

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とりあえず、パーツを買った時もらったビニール袋に入れてショートしないようにしました。

ノイズフィルタの効果は抜群で、WUAIF01の出力は最大音量でもPCのノイズは聞こえません。このDC電源ラインノイズフィルタは巻き数が少ないので太い線を使えば大電流を流せる。簡単に自作できるのでカーオーディオのノイズ対策でも使えます。

2012.1.3追記:
KAMA BAY AMPの12V電源も同様のノイズフィルタに変更してみたのですが、結果はノイスレベルが悪化してしまいました。コアが小さいと効果が無いのか、コアの材質、大きさや巻き数の調整が必要なのかも知れません。

Rimg0381

元のチョークコイルフィルタに戻しました。

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