プロフェッショナルオーディオ、放送通信、産業用計装システムでは、グランドループハム、コモンモード干渉、異常な電圧結合がシグナルチェーンの 3 つの一般的な問題です。軽度の場合は、ノイズフロアが上昇し、音質が低下します。深刻な場合には、下流の回路に損傷を与える可能性があります。オーディオ絶縁トランスは、これらの問題に対処するための基本コンポーネントです。磁気結合を介して信号を送信し、両端間の直接の電気接続を遮断し、信号を実質的に変更することなくグランド ループを切断し、コモンモード ノイズを抑制し、電気絶縁を提供します。
Suzhou VOOHU Electronics は、LAN トランス、オーディオトランス、コモンモードチョークなどのシグナルチェーンコンポーネントに関して幅広い現場経験を蓄積してきました。報告された障害の大部分では、問題はコンポーネントの損傷ではなく、不適切なテスト方法にあります。
最近の典型的なケース: 顧客は WHTT4005 のピン 1 に信号を注入しましたが、ピン 4 の出力を検出できず、内部開回路が疑われました。検証により、デバイスが完全に機能することが確認されました。問題は測定方法にありました。この記事では、この事例を使用して、オーディオ絶縁トランスを適切にテストする方法、特定の方法が無効である理由、エンジニアが問題を迅速に診断して誤った判断を回避する方法について説明します。
WHTT4005 オーディオ絶縁トランス
WHTT4005 は、1:1、600:600Ω SMD オーディオ絶縁トランスです。内部的には、相互に絶縁された 2 つの独立した巻線で構成されています。
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ピン 1 と 2 は一次巻線を形成します。ピン 3 と 4 は二次巻線を形成します。
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ピン 1 とピン 4 は同極性の端子（ドットマーク「・」）で、同位相です。
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一次－二次間絶縁耐圧：AC1250V。
主な電気パラメータは次のとおりです。
重要な点: ピン 1 と 4 は物理的に分離された 2 つの巻線に属します。それらの間には直接の配線接続はありません。
根本原因
問題の根本は、ピン 1 に入る信号がピン 4 から出力されるべきであると仮定して、トランスを「パススルー」コンポーネントとして扱うことにあります。
しかし、変圧器はそのようには機能しません。 AC信号が一次側(1-2)に印加されると、コア内に交流磁束が生成されます。この磁束は二次側 (3 ～ 4) に信号を誘導し、その側で信号を再生します。
エネルギー伝達は完全に磁気結合に依存しています。一次側と二次側は DC 絶縁および絶縁されています (最小限の寄生容量を除きます。1 ～ 3 ≤50pF の巻線間容量仕様を参照してください。これは DC でオープンのままです。高周波コモンモード除去はこの容量によって制限されます)。
2 つの結論が続きます。
まず、信号はピン 1 からピン 4 に「通過」しません。ピン 1 と 4 が直接導電性ではないという事実は設計によるものです。DC をブロックし、グランド ループを遮断し、コモンモード ノイズを抑制し、電気的に絶縁することが、まさに絶縁トランスの価値です。
第二に、プライマリとセカンダリは共通点を共有していません。セカンダリ (3 ～ 4) はプライマリ (1 ～ 2) に対してフローティングです。双方の間に固定された潜在的な基準はありません。
ピン 4 のシングルエンド測定で信号を検出できない理由
お客様の測定方法は、シングルエンドモードで、グランドを基準としてピン 4 を測定するか、ピン 1 を基準としてピン 4 を測定することでした。ただし、ピン 4 の電圧は、同じ巻線の他端 (ピン 3) に対してのみ意味を持ちます。
二次巻線はフローティングであり、一次アースを参照しません。一次グランドまたはピン 1 に対してピン 4 を測定すると、コモンモード ノイズまたはゼロに近い浮遊電圧のみが検出されます。当然のことながら、有用な波形は観察されません。
したがって、デバイスに欠陥はありません。基準点が間違って選択されました。
正しいテストと配線方法
WHTT4005 を介した信号伝送を検証するには、差動入力、差動出力という 1 つの原則に従います。
入力側：
1-2 巻線全体に励起を適用します。信号をピン 1 に接続し、信号ソースをピン 2 に戻し、完全なループを形成します。 1 番ピンだけを接続しないでください。
出力側：
4-3 巻線全体の差動測定を行います。ピン 3 に対するピン 4 の電圧を測定します。グランドまたはピン 1 へのシングルエンドを測定しないでください。
接地基準オシロスコープ:
従来のグランド基準オシロスコープしか持っていない場合は、まず二次ピン 3 を基準として測定グランドに接続し、次にピン 4 をプローブします。
期待される結果:
1:1 トランスの場合、出力振幅は入力 (挿入損失を差し引いた) にほぼ等しく、ピン 4 はピン 1 と同位相です。
600:600Ωのインピーダンス整合と絶縁の重要性
WHTT4005 の定格は 600:600Ω です。これは、オーディオ ライン アプリケーションにおける 600Ω のインピーダンス マッチング、つまり電話やプロのオーディオ回路の古典的な特性インピーダンスを目的としていることを意味します。 1:1 の巻数比は、信号の振幅が大幅に変化しないことを意味します。絶縁とインピーダンス整合という 2 つの機能のみを実行します。
このようなデバイス (増幅せずに絶縁を提供するデバイス) を信号チェーンに追加すると、次の 4 つの主な目的が得られます。
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DC 電位とグランド電位の差をブロックする: 2 つのデバイス間の異なるグランド電位によって引き起こされるグランド ループを防止し、結果として生じる AC ハムを除去します。
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コモンモード干渉を抑制: 両端に共通のコモンモードノイズをブロックしながら、差動(有用な)信号の通過を許可します。
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電気的絶縁の提供: 1250VAC の一次側から二次側への耐電圧 (Hi-Pot) が DC とグランドの電位差をブロックし、故障や異常な電圧が一方の側からもう一方の側に直接伝わるのを防ぎ、下流の回路に機能的な絶縁を提供します。 (注: この値は工場での Hi-Pot テスト条件であり、連続動作の安全絶縁定格ではありません。人員の安全を保護するために、安全認証、明確な沿面距離/空間距離、および定義された動作電圧定格を持つ絶縁デバイスを使用してください。)
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回路トポロジ変換を有効にする: 平衡 (差動) 回路と不平衡 (シングルエンド) 回路の間で変換します。
選択とソリューションのサポート
オーディオおよび産業用信号チェーンにおける絶縁とフィルタリングは、多くの場合、単一のコンポーネントでは解決できません。 VOOHU は、オーディオ絶縁トランス、LAN トランス、コモンモード チョークから TVS/ESD/GDT 保護デバイスまで、サポート コンポーネントの完全なセレクションを提供します。
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WHTT4005 およびその他のオーディオ絶縁トランス シリーズ: 600:600Ω などの一般的なインピーダンスをカバーし、プロフェッショナル オーディオ、放送通信、および産業用計器に 1:1 の絶縁とインピーダンス マッチングを提供します。
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コモンモードチョークおよび保護デバイス: 絶縁トランスと連携して、ノイズ抑制とサージ保護を強化します。
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技術サポート: 特定のアプリケーションのニーズに合わせてカスタマイズできる、リファレンス回路、推奨事項の選択、および受信検査基準が利用可能です。
よくある質問 (FAQ)
Q: ピン 1 に信号を加えましたが、ピン 4 の出力を測定できません。トランスに欠陥があるのでしょうか?
A: ほとんどの場合、いいえ。 WHTT4005 のピン 1 と 4 は、直接配線接続されていない 2 つの相互に絶縁された巻線に属しています。信号は磁気結合を介して一次側 (1-2) から二次側 (3-4) に転送されます。ピン 1 からピン 4 へ「通過」することは想定されていません。グランドまたはピン 1 に対してピン 4 のシングルエンドを測定すると、コモンモード ノイズまたはゼロに近い浮遊電圧のみが読み取られるため、「信号なし」になります。これは基準点エラーであり、デバイスの欠陥ではありません。
Q: 正しいテスト方法は何ですか?
A: 「差動入力、差動出力」の原理に従ってください。入力では、1 ～ 2 間に励起を適用して (ピン 1 に信号、ピン 2 に戻り)、完全なループを形成します。出力では、ピン 3 に対するピン 4 の差動電圧を測定します。グランドまたはピン 1 に対するシングルエンドを測定しないでください。グランド基準のオシロスコープしか持っていない場合は、まず二次ピン 3 を基準として測定グランドに接続し、次にピン 4 を測定します。1:1 トランスの場合、出力振幅は入力とほぼ等しく、ピン 4 はピン 1 と同相です。
Q: 信号源がない場合、マルチメーターを使ってデバイスを素早くチェックするにはどうすればよいですか?
A: 抵抗範囲を使用します。ピン 1 ～ 2 は連続 (≤160Ω)、ピン 3 ～ 4 は連続 (≤130Ω) である必要があり、1 次ピンと 2 次ピンの組み合わせ (1 ～ 3、1 ～ 4、2 ～ 3、2 ～ 4) は開回路 (無限大) を示す必要があります。両方の巻線が連続していて、一次側と二次側の間に導通がない場合、デバイスは基本的に良好です。一次側と二次側の間に導通がある場合は、絶縁が失敗しています。
Suzhou VOOHU Electronics Technology Co., Ltd. (VOOHU) は、長年にわたり通信エレクトロニクス分野に深く関わってきました。さまざまなアプリケーションシナリオに合わせて、オーディオ絶縁トランスと関連デバイスのコンポーネントの選択と技術サポートを提供します。
