PCレンダラーのアップデート：I2S-LVDSとUSB、クーリングと電源

専用室のクラシック向けTarget_1をDST-00 (I2S-LVDS) R5に変更しました。高品位の特注リニア電源と空冷ファンで安定動作させたところ、クレンペラー「魔笛」を大音量でじっくり楽しめるようになりました。ジャズ・ロック向けTarget_2 RaspberryPi 3B+を冷却ファン付アルミケースに入れて5.2Vに昇圧したところ、ベストパフォーマンスを出すことができました。いずれも体温超えのこの夏だからこそできたことです。

モーツァルトの歌劇『魔笛』全曲、オットー・クレンペラー指揮　フィルハーモニア管弦楽団と合唱団、1964年3-4月にロンドンのキングズウェイ・ホールにてアナログ録音。豪華演者はAlbum Playerフル画面でご確認ください。

DST-00 (I2S-LVDS) R5はHostPCからのイーサネット入力をI2S-LVDS出力するTargetで、OrangePi 3 LTSをベースとしています。これでUSB DDCが省けるのでレイテンシーが良くなるのですが、今まで使っていた汎用リニア電源5Vだけではその違いが明確ではありませんでした。組み立て式アクリルケースには上面にしか空気穴がなく、5Vだけでは内部の3.3Vレギュレーターの廃熱も加わり、過熱すると出音が荒くなってくるように感じました。

独立した高品位電源でオーディオクロックとI2S-LVDS用の3.3Vを別途用意し、加えてCPUを冷却することにより、外部マスタークロックも不要なレベルにできたと思います。USBとの違いは解像度・定位・正確な音像・歪み感です。

OrangePi 3 LTSはCPU速度1.8GHzとRaspberryPi 4の1.5GHzより高速で発熱も多い。上にHATボードが１センチ間隔で２枚乗っているため熱気がこもり、CPUの底部のステンレスベースは高温になります。そこでアクリル側板と背面の計３枚を抜き取り、汎用リニア電源からUSB空冷ファンをコントローラーで3V程度に落とした低速無音状態でサイドから吹き付け冷却しています。

この夏、アクリル密閉状態ではCPUは70℃を超えると思います。サーマルスロットリング（CPUやSSDの温度が上昇しすぎた際に自動的にクロック周波数を下げる機能）開始はRaspberryPi 4同様なら80℃だと思いますが、動作温度50℃を超えないのが理想です。RaspberryPi 3B+では60℃でソフト・スロットリングに入りクロックを1.4GHzから1.2GHzに落とします。今年の夏は応接室のラズパイがそれでダウンしました。

OrangePi 3 LTSベースのDST-00基板はRaspberryPiそっくりです。CPUはCortex-A53でラズパイ３と同じ。この上にDiretta基板が２枚乗ってます。

特注リニア電源は5Vと3.3Vそれぞれ、TDKラムダ 電源ライン用EMCフィルタ、独Infineon Technologies社の最新第6世代シリコンカーバイド ショットキーダイオード、米TI社製レギュレータLM350にしています。
６月17日追記：現在は理想ダイオードICに変更しましたが、ショットキーダイオードより低損失で低廃熱、電力供給能力もアップし電圧も安定したため、Vitroperm500Fコモンモード用コアは不要となりました。

ラズパイ用クーラーボックスはアルミ製で3.3V空冷ファンで吹き付けてます。ファンなしではヒートシンクを付けても数℃しか下がりません。現状CPU温度45℃で安定動作。

電圧は汎用リニア電源背面にある Adi 電圧調整用ポテンショメータ（通常は基板上にある）で5.2Vにしました。microUSB変換プラグと3.3V空冷ファンのためか、5.15VではUnder Voltageアラートが出ることがあったからです。これで本来の性能が引き出せるようになり、力強く切れの良い出音となりました。