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YAMAHA Audio Pre-Main Amplifier A-6 X電源修理 (メモ)    (2015年12月)  (update 2024年3月) 

  1981年に購入して34年もの長期間にわたり愛用してきた ヤマハ製オーディオステレオ プリメインアンプ A-6。
  現在では当たり前になっている スイッチング電源を HiFiアンプに草分け的に採用したアンプ。
  ヤマハは この電源回路をX電源と謳っている。 100W+100Wの高出力にもかかわらず、低出力時は
  低消費電力になるのが特徴である。

  あいにく 先日(2015年12月) 突然電源が入らなくなった。 
  以下は その時のメンテナンス(修理)作業メモです。

  YAMAHA A-6 外観
    TC-K55の外観写真

                                  ★ YAMAHA A-6 取り扱い説明書 (PDF down load)


MEMO

1. 問題症状
 ・電源が入らない。
   故障状況
   正常に動作していたとき、電源ボタンを押して POWER-OFFにした途端、スピーカーから「ブー」と音を出して 停止。
   その後 電源が入らなくなった。
 ・ケースを外して 電源を確認とこと B+, B-とも 電圧がゼロのままになった 。


2.修理記録
 ・ケース内外観
  写真は 修理完成後の内部概観。 左上が電源トランス。その手前がX電源主要部。
  大半が大型放熱フィンを含めてメーンアンプ基板である。

 上面

   

3.故障推定
 ・YAMAHAのX電源は アンプの直流電源電圧がアンプの出力電力に振られて変化してしまうのを低減するため
  AC電源トランスの一次捲線側に接続したトライアックのON時間の位相を変え通電時間を制御することで 
  トランスの二次側に構成される直流電源の出力電圧を一定に保つ スイッチング電源です。
 ・X電源の回路図が無いため実機の配線パターンから読み取って添付の回路図(下記第4項)を書いた。 しかし
   1)YAMAHAオリジナルのハイブリッドIC と
   2)MOR56という半導体素子
  の機能が判らず ブラックボックスとして理解せざるを得なかった。
 ・壊れた時の状況から判断して 最初にトライアックの制御回路の故障を疑った。
  トライアックのゲートの波形を知ることが故障原因の切り分けに決め手になる。
  オシロスコープでトライアックのトリガパルス波形を見たところ 正常な波形に思えた。
  基板から放熱板ごとトライアックを外し、さらに素子単体をはずしたところ パッケージが割れていた。
  ゲート電極は断線(OPEN)していたので 直接の故障原因はこの割れに伴うトライアックの破壊と判明した。
 ・その他 メインアンプ基板を見渡すと、トランス二次側の整流器の後につながる平滑用電源コンデンサ(B-側)の
  周りが変色していたので 過去に電解液の吹き出しがあったことが疑われた。今回の間接的な原因の可能性が
  あるので あわせて調査した。

4.X電源回路図(2023.3.31改)    (詳細 PDF download)
   

5.X電源回路の動作分析
 ・X電源は、AC100V入力波形のONタイミングの位相を制御し それを整流して得られる直流の電圧を
  一定に保つように フィードバックをかけたスイッチング電源である。
 ・AC電源に接続されるトランスの1次側の通電角をトライアックで制御。トランスの2路側は中点をグランドとして
  正負対象の交流を出力し、これを両波整流してコンデンサで平滑し正負対象の電源を得ている。
 ・直流出力電源は基準電圧と比較モニターされ、比較結果をフォトカップラーを介してトランスの1次側に
  接続されたトライアックにフィードバックして 直流出力電圧の安定化を図っている。
 ・直流出力電圧は負側の電圧(B-)の変動だけをモニターしている。 差動比較器で負電圧とツェナーダイオードによる
  基準電圧とを比較し、差分をアナログ電流量に変換しカップラーのフォトダイオードを駆動する。
 ・以下のURLにトライアックを位相制御するための遅相トリガ信号を得る方法の詳しい解説がある。
    http://www.sxlist.com/images/www/hobby_elec/ckt24_2.htm
 ・フォトカップラーの出力トランジスタのインピーダンスを変えることで ダイオードブリッジの電流を変え、
  位相発生用のコンデンサの充電電荷量(等価直列抵抗)を制御している。
 ・YAMAHAオリジナルのハイブリッドICの内容と MOR56の機能は不明だか これらを介して
  トライアックのトリガーパルスが作られている。 これらの部品の内容がわかれば知りたい所である。

    (ハイブリッドICの概観)

      TRIACとトリガ専用IC

<2024/2/14 追記>
 ・HPの読者の方からA6の欧米向け型格はA760とのご連絡があり、NETでA760の回路図(詳細なjpgファイルはこちら)を入手できた。
  そこにはYAMAHA originalのHybrid-ICの回路図も記載されている。(お礼: ご連絡ありがとうございました)
 ・また別の資料から、型格不明の半導体MOR56は刻印の読み違いで MOR5G(トライアック)であることも判明した。
  これらの回路情報からX電源の制御メカニズムを再度考察して解析できた。
 ・トライアック制御関連の解析説明  
   

6.写真の説明
 ・X電源主要部分 (分解し取り出して展開したもの)
   

 ・故障時のトライアックのゲート波形 (ドライブには十分なトリガ波形と思える)
   
               オシロ channel-1のみ参照

 ・トライアック(M12G 400V, 15A)を放熱板から外した所 パッケージが砕けていた。
  T1-T2は 6Mオーム(正常)だったか gate-T1間はopenで不良を特定できた。
  経年変化か 過大負荷によるケース破壊か?
   写真拡大   写真拡大

 ・代替えのトライアックは、手持ちの BTA24-600CW (600V, 20A)を使用した。 (左の写真の 左側が代替えトライアック)
  これには 絶縁シートは不要だが 従来の絶縁シートはそのまま残し シリコングリースを追加して固定した。
      写真拡大

 ・交換後のトリガパルス波形 (ACライン青 (J2)-G 間)          (右) 時間軸拡大(
         
               オシロ channel-1のみ参照                      オシロ channel-1のみ参照

 ・ハイブリッドICの出力波形  (ACライン黄- out 間)            (右) 時間軸拡大
   写真拡大    写真拡大  

 ・電源トランスの一次捲線側電圧波形 
   ゼロクロス 直後の引きずり電圧波形は、トライアックのT1端子につながるインダクタ効果による。
   (上 ch-1) AC100入力波形、 (下 ch-2)トランス一次側波形   
   写真拡大  

 ・平滑後の直流電源電圧(B+、B-)は VR305で調整する。 55V以上だったので  取説の電圧値 +/-52Vに調整した。
 ・B+, B-のコンデンサ(6800uF, 63V)4個の内 2個と、 前段用の電源用コンデンサ(50V,100uF)2個を 外して点検。
  重大な異常が無いことを確認したが 後者の100uFは外装フィルムがはがれていたので 180uFの新品に交換した。

7.その他
 1)終段回路のアイドリング電流調整
   右チャンネルのみ終段回路のアイドリング電流が大きかったため、VR304を回し 左右チャンネルをバランスさせ Id=55mAに調整した。
   YAMAHA A-6 出力回路をパターンからトレースした図 (YAMAHA A-6 Output stage circuit)は こちら (PDF)
 2)パイロットランプの麦球交換
   パネルにあるスイッチに内蔵された照明は 直径4mmの麦球を直列に接続し定電流駆動している。Offは電球端子をショートして行っている。
   そのため電源スイッチ照明が1灯だけ点灯されているときにドライバのトランジスタの発熱が最大になろ。
  また 1灯のフィラメントが 切れると全灯点灯しなくなる構造になっている。
   電源スイッチ照明の麦球が切れたので交換した。電球は 12V,70mA 直径4mmの麦球で 色のついた柔らかいゴムカバーに納められている。
   丁寧に外せば電球だけ簡単に交換できる。 (参考写真) 
   リード線付電球はここで販売していた (1個 40〜50円)。  10個入りの商品番号 BQ044-32545。
 3)無音時のハム音 (2017.3.11 追記)
   2ヶ月前位からボリュームの大きさには無関係に わずかなハムが出始めた。
  電源の整流回路の正負電圧がアンバランスになっていることを疑い 電源のコンデンサの交換を思い立った。(6800uF, 63V,105℃ 4個)
  確かにコンデンサが暖かい。 コンデンサ内部のリークではないかと調べて行くうちに 発熱が多い抵抗とトランジスタの
  半田付け部分にクラックがあることに気づき 1/2W型 抵抗6本とTO-220型のトランジスタ(電源フィルター?)を再半田してみたら、
  ハムが完全になくなった。
  あわせて phonoダイレクトのボタンのパイロットランプのリード線が基板より外れていたので これも再半田。
  あちこち痛んで来ています。

8.追記  もう一台と入れ換え(メモ)  2020年4月21日
 1)従来機は全体的に各スイッチの切り換えがスムーズでなくなってきた。
  この機会に、以前保守部品取りのためにオークションで購入しておいたジャンク品を見直した。
 2)購入した品は、電源が入らないとの理由でジャンク扱いだったが、パイロットランプが断線して
  いただけだった。この機種の複数の表示ランプは直列接続の定電流駆動のため、パイロット
  ランプが切れると全体の動作状況がわからなくなる特徴がある。
 3)ジャンクは以下の問題点を改善したところ安定に動作するように回復できた。
  ・表示のランプは全交換。(スタンレー社のムギ球 12V,70mA)
  ・VR、FN-SWのナット締め
  ・内部掃除、ケースは水で丸洗い、プリント基板はアルコール拭き
  ・つまみ類は金属製の外側とプラスチック製の中側を再接着
  ・底カバー板の足部の凹みをたたき出し修正
  ・リレーを外し接点磨き
  ・基板の支えゴムを外し炭化部分を切り取り
 4)従来品と入れ換え
  機材を入れ換えることに決め、外見がきれいな従来機から、正面パネルとケース(上下)を外して交換した。
 5)回路の調整
  発熱が大きくかったので、アンプの動作点の最適化で低電力化を行った。
  ・電源電圧が +/- 56.2Vと高めであった。VR305で規定の52Vに調整。(VR305は下限位置になった)
   最終的にVR305に接続されている17kΩと並列に20kΩの半固定VRを追加し、+/- 48Vに調整した。
  ・VR304(右Ch用)により、終段エミッタの 0.33Ω x 2 = 0.66Ω両端(T/P)電圧を35mVに調整した。
   (終段アイドリング電流 Id = 53mA相当)。同様に左Chも調整した。
   従来:右Ch 142mV, 左Ch 110mV。 この調整で動作モードが AB+級 AB-級に変わったかもしれない。
  ・これらの調整により発熱は かなり軽減され、AC100V入力の全体消費電流は 0.9A → 0.54Aになった。
   (室温22℃、ケース上部隙間温度29℃の定常状態で計測。温度依存が非常に大きい)
 6)従来機の処置
  前面パネルやケースは、ジャンク品をクリーニングし従来機として組み立てた。
  従来機は別の室で LPレコード再生用のサブ機として使用することにした。
 7)参考データ
  ・従来機種: SN = 111781、 ジャンク機種: SN = 128138
  ・100V電源電流: AMP:    0.54A、
             チューナ::  0.05A、
             カセットデッキ: 0.13A (stand by 0.10A)、
             CD プレーヤ: 0.05A (stand by 0.03A)

 ・パネルを外した2台 (パネル交換前)
   
    左: 従来機 (パネルがきれい)、右: ジャンク機 (ランプ交換後)

 ・パネルを外した2台 (パネル交換前)
   
    左: 従来機 (パネルがきれい)、右: ジャンク機 (ランプ交換後)

 ・パネル交換後
   
    左: 従来機、右: ジャンク機 (きれなパネルになった)

 ・パネル交換後
   
    左: 従来機、右: ジャンク機 (きれなパネルになった)


9.追記。 突然またX電源が壊れた。 修理メモ  2023年3月31日
 ・壊れたときの症状
  使用中に突然スピーカーから2秒ほど「ブー」と音が出て、続いて「バン」と音を出して停止した。
  ケースを外して見ると15Aのヒューズが飛んでいた。
  前記 第1項の時の状況と酷似していたので、まずトライアックの故障を疑いトライアックを
  検査したが、外観・電気的に異常はなかった。
  念のためストック品のT25C6Fと交換してみたものの改善せず最終的には元に戻した。
 ・結論
  今回は原因調査に1週間ほどかかリました。難儀しましたが一言で言うと、
  「フォトカップラーICの受光トランジスタのB-C(6-5pin)間にリーク物質が付着」
  して、DC電源電圧が異常に上昇したこと」が原因でした。
  処置としては簡単で、ゴミをエアーダスターで吹き飛ばして解決しました。
  以下に経過を書き残します。

 1)トライアック交換後
  トライアックを交換して電源をON。約15秒後に内部で、「バシッ」と音がして、その後トランスから
  「ブー」と異音がでてヒューズが切れた。後から判ったことだが、
  「バシッ」音は今回の故障の初期にDC電源電圧が異常に高くなってB+側のコンデンサをGNDに
  ショートさせ、この大電流で基板のB+ラインのパターン銅箔が焼き切れた時の音のようである。
  「ブー」音は、トライアックの制御回路の異常によりトランスの1次側に半波整流電流が流れて、
  直流分でて鉄心が磁気飽和して唸ったようです。この結果、トランスの1次コイルのリアクタンスが
  低下して大AC電源電流が流れてフューズが切れたと考えられる。
 2)電源の基板を分離して調査
  X電源は、@メイン基板上にブリッジ整流回路と平滑コンデンサがあり、その直流電圧(B+,B-)
  の監視回路があって、電圧状態をDC電流の大きさで表し電源基板にフィードバックしている。
  A電源基板上では電圧状況信号受けトライアックのON位相タイミングを制御することでB+,B-電圧を
  適正化している。
  ループを生かしたままでは原因調査ができないのでループを開いて各部品の動作をチェックした。
  トライアックのゲート接続と制御電流配線接続の2カ所を切り離しループを解除した。
   
             X電源基板を分離して調査 

  そして、オシロスコープでトライアックのトリガタイミングを確認。
   
  B-chは、ヒューズ側のACラインの波形。フローティングのため振幅は約1/2。(シャーシー=GND)
  A-chは(トライアックとの接続を外した)トリガ信号。(シャーシー=GND)

  トリガパルスはAC波形のピーク付近で出ており、かつ+側の波形がおかしいことに気が付く。
  制御端子に2V(Id=約1mA)を加えると、少しだけトリガタイミングが変化した。
  各部品を細かく確認し再半田しても異常は見つからず、結果としてHyblid ICの不良を疑った。
  だか、一晩放置したあとで再確認するとトリガの位置がリーゾナブルの位置に変わっていた。
   
     時々このような正常なタイミングになることがある
      
  しかし10秒ほどで元に戻ってしまう。一方ゲートのパルスのタイミングが
  時折ジラジラと変化する現象も見つかった。これは怪奇現象です。
 4)Photoカップラー受光トランジスタの作用の解釈
  いよいよ諦めムードになってきたが、Photoカップラーの受光TRの働きについて
  再検討(学習)してみた。これは、光の量によって変化する抵抗器として働いている。
  ダイオードブリッジは受光TRがACラインの両極性とちらでも働くように設けられているもの。
  このダイオードの+側と-側すなわち受光TRの抵抗値を測定すると、光がないときは
  無限大になるはずだが、ある抵抗値を示し、かつその値が安定しない。
  この受光TRはベース電極を引き出してあるタイプである。TRのコレクタとベース間に
  わずかにでもリークがあると全体の抵抗値が下がる特性を持ちます。
  試しに、この(DIP-6)フォトカップラーICの5-6pin間にエアダスタを吹きつけたら
  見事に無限大に一変し安定した。そしてゲートのパルスのタイミングも安定した。
   
           左: Id=0mAの時のタイミング   右: Id=2.4mA(Vcont= 3.5V)の時のタイミング

 5)原因・対策の総括
  上記から故障のメカニズムは次のように説明できる。
  ・受光TRの5-6pin間に何らかのゴミ(纖維?)が付着し、周辺の状態(湿度等)によりわずかなリークが発生。
  ・受光TRが異常に導通して、DC電源電圧を上昇させ電源コンデンサを破壊しショートモードに。
  ・B+電源のショートで電源とトランスのバランスが崩れて鉄心飽和が起き、「ブー」音、ヒューズ断。(故障)
  ・リークの不安定さのため受光TRの抵抗値が不安定になり、結果トリガタイミングが不安定状態になった。
  ・解決策としてリーク物質を吹き飛ばすことでトリガタイミングが正常化した。
  ・トライアックが原因でなかったので元に戻した。
  ・ショートしたB+側のコンデンサとB-側の1個のコンデンサは外してあるが、通常音量であれば特に支障がない。
   後日購入して追加する予定です。
   (2023.8.27追記: 秋月で形状が類似している 4700uF、63V、105℃のケミコン(@\300)を2個購入し交換(追加)した。
    少し容量不足だか同じ形状の物を探せなかったのでガマン。)

 6)フィードバック電流とトリガパルス位相
  ・フィードバック電流(フォトカップラーのLED駆動電流Id)とトライアックを導通するトリガパルスの位相角の関係をグラフにしました。
   
      Id=1.2mAの時 B+,B-の電圧 が+/- 52vになる。

9-2.追記。
 突然またX電源が壊れた。 修理メモ  2023年11月27日
 ・壊れたときの症状 (前回と同じ)
  初回機のPT板が入っているアンプを使用中に突然2秒ほどスピーカーから「ブー」と音が出て、
  続いて「バン」と小さな音を出して停止した。ケースを外して見ると6Aのヒューズが飛んでいた。
 ・結論
  今回は修理は半日で、短時間で終息。(修理慣れは恐ろしい)
  X電源の基板のフォトカップラーの入力端子を2本共外し、トライアックのゲートをOPENにした後、
  オシロと直流電源やテスタを使って電源のAC波形とゲート制御波形を便りに原因を調査した。
  その結果、トライアックの位相が最大電圧の-90度付近に張りついていて、フィードバック制御が
  効いていないことが判明した。しかし故障個所をいろいろ探ったが原因を特定できなかった。
  オシロのプローブをいろいろな部品のリードに引っかけて調べて行く内に、いつのまにか
  トリガ位相が正常の位置に変わっていた
  原因は特定できなかったが、PCBの表裏をIPAで清掃して、部品を再半田する処置に留まった。
  またしばらく様子を見てみよう。
 ・電源OFFの時、大きなAC電流が流れることがあるので フューズは 3Aでは(OFF時に)飛ぶ。
  3Aフューズ線を4本パラ(12A?)に接続した。(定格フューズ15A)


10.YAMAHA A-6 仕様概要    詳細は 取扱い説明書(PDF) を参照

機種の定格
型式 プリメインアンプ
実効出力(20Hz〜20kHz、歪0.01%) 100W+100W
パワーバンド幅 10Hz〜50kHz(50W、歪0.02%)
ダンピングファクタ 55
入力感度/インピーダンス Phono MM:2.5mV/47kΩ
Phono MC:250μV/100Ω
Tuner:150mV/47kΩ
最大許容入力(歪0.01%) MM:180mV
MC:18mV
出力電圧/インピーダンス rec out:150mV/550Ω
周波数特性(Main Direct On) Tuner→SP Out:DC〜100kHz +0 -2dB
RIAA偏差 20Hz〜20kHz ±0.2dB
全高調波歪率(20Hz〜20kHz) MM→Rec Out(5V):0.003%
MC→Rec Out(5V):0.006%
Tuner→SP Out(50W):0.005%
混変調歪率(60Hz:7kHz=4:1) Tuner→SP Out:0.002%
SN比 Phono MM:86dB
Phono MC:70dB
Tuner:103dB
入力換算雑音 Phono MM:-138dBV
Phono MC:-147dBV
残留ノイズ 183μV
チャンネルセパレーション MM→SP Out:70dB
(入力ショート、1kHz、Volume-30dB)
トーンコントロール Bass:±10dB(20Hz)
Treble:±10dB(20kHz)
フィルター 12dB/oct、10kHz
コンティニュアス最大補正量 20dB(1kHz、聴感補正カーブ)
電源電圧 AC100V、50Hz/60Hz
定格消費電力 165W
ACアウトレット 電源スイッチ連動:2系統
電源スイッチ非連動:1系統
外形寸法 幅435×高さ112×奥行365mm
重量 9.1kg
                       価格  66,500円 (1980年頃)