Mic-Pre Technical Study & Information マイク・プリ技術情報
ファンタム電源

ファンタム電源とは ファンタム電源の「ファンタム(phantom)」とは幽霊ことで、マイクロフォン・ケーブルしかないのに機器側からマイクロフォン側に電源が供給できてしまう・・・電源用のケーブルが見えない・・・ということからこの名がついたらしい、ってどこのサイトを見てもそう書いてあるなあ。ファンタム電源が考案された頃は、現在のような電子平衡方式のマイクアンプなどなく、平衡マイク入力には必ずトランスが使われていた。ファンタム電源の基本形は以下のような構成である。

DC48Vの電源をマイクプリ側に用意する。その電源は、3.4kΩと決められた抵抗を介して入力トランスの1次巻き線のセンタータップにつながっている。マイクロフォンに供給される電流は、平衡マイクケーブルのHOTとCOLDの両方に分かれて流れる。マイクロフォン側のトランスにもセンタータップが設けられていて、そこからマイクロフォン内臓アンプへの電源が取り出される。つまり、マイクロフォンケーブルには、数mVの微小なオーディオ信号と、48Vの直流の両方が相乗りしてるわけ。オーディオ信号の方はHOTとCOLDの2本の線の中を流れているわけだけれど、マイク用48V電源の方は行きはHOTとCOLDの両方、帰り道はGroundを使う。

トランスにDC電流を流すと、コアが磁化されて著しく性能が劣化しるもんだが、この方法だと2手に分かれた電流によって生じた磁界がトランス内で互いに打ち消されてしまうため、特性の劣化が生じない仕組みになっている。

下図は、マイクロフォン側、機器側ともにトランスを使わない電子平衡型の場合である。マイクプリ側で用意されたDC48Vの電源から2個の抵抗「R」・・・6.8kΩ・・・がそれぞれマイクロフォン入力のHOT側とCOLD側につながっており、マイクロフォンに供給される電流は2手に分かれてマイクロフォン・ケーブルを流れる。トランスを使っていないマイクロフォンでは、2個の抵抗「r」を経てマイクロフォン内臓アンプの電源に至る。マイクロフォンあるいは機器側どちらか一方がトランス式であってもなくてもファンタム電源には互換性がある。図中の「C」はDC遮断コンデンサで、これがないとマイクプリのデリケートな入力回路に48Vもの電圧がかかってしまう。

ファンタム電源の仕様 まず、電源側であるが、マイク・プリ側の供給電圧は+48Vである。これに加えて3.4kΩの抵抗がシリーズにはいっているから、マイクロフォン側が1mAの電流を消費すると、マイク・プリから送られてくる電圧はすでに+48Vではなくて、1mA×3.4kΩ=3.4V低い+44.6Vになっている。消費電流が5mAだと+48V-(5mA×3.4kΩ)=+31Vであり、10mAだと+48V-(10mA×3.4kΩ)=+14Vになる。そして14mAだと+48V-(14mA×3.4kΩ)=0Vになってしまう。だから、マイクロフォンの消費電流は14mAかそれ以上であることはありえない。

コンデンサ・マイクロフォン側のファンタム電源の要求仕様を整理してまとめたのが下図である。電圧は48Vあるいは48V±4V範囲がほとんどだが、中には24Vあるいはそれ以下の電圧でも動作するものがある。消費電流はU87Aiの0.8mAが最少で2mA〜3mAが最も多く、表中で最大なのはSHURE KSM44/SLの5.4mA。

Type Maker / Model ファンタム電源電圧 消費電流 Notes
コンデンサ Neumann / U87Ai 48V±4V 0.8mA -
Neumann / TLM193 48V±4V 3mA -
AKG / C414B-XLS 48V 4.5mA -
AKG / C451B 9V〜52V <2mA -
RODE / NT1A P48、P24(24V〜48V) - -
RODE / NT2A P48(48V) - -
BEHRINGER / B-1 48V 3mA -
audio-technica / 4033A 48V 3.2mA -
audio-technica / 4040、4050 48V 4.2mA -
audio-technica / AT825 UM3(1.5V)or 5V〜52V 2mA 単三乾電池駆動可
SHURE / KSM44/SL 48V±4V 5.4mA -
MXL / 2003 48V±4V <2.5mA -

ダイナミック・マイクロフォンの場合の注意 下図は、平衡型ダイナミック・マイクロフォンをつないだまま不用意にファンタム電源をONにしてしまった場合である。平衡型ダイナミック・マイクロフォンでは、内部的にはアース(Ground)につながったケース部分と、HOTとCOLDとが独立し、絶縁された状態で引き出されているので、かりにファンタム電源の電圧をかけてしまっても電流は流れない。トランスの絶縁耐圧は余裕で数百V以上はあるのが普通なので、48V程度の電圧の印加で事故になることはないとみていい。ファンタム電源を使用しないタイプのマイクロフォンであっても、HOTとCOLDがGroundに対して絶縁されているケースではトラブルにはならない。しかし、トランスを使わないでコンデンサが使われている電子平衡型のコンデンサ・マイクロフォンでは、コンデンサに逆電圧がかかってしまうためにコンデンサが破壊してしまうことがある。ファンタム電源を使用しないタイプのマイクロフォンの場合は、ファンタム電源を決してONにしてはいけない、というのが鉄則だ。

しかし、ダイナミック・マイクロフォンに限らず、不平衡型のマイクロフォンの場合は事情がかなり違ってくる(下図)。不平衡型マイクロフォンはマイクロフォンからの引き出しケーブルがHOTとCOLD-Ground兼用の2本しかないために、平衡型の入力を持った機材につなぐのに、安直に市販の「不平衡→平衡変換アダプタ」を介してつなぐことがあると思う。このアダプタが曲者で、内部的には、単にCOLD-Ground兼用側からCOLDとGroundを分けてつないでいるだけなので、これを使った状態でファンタム電源をONにするとマイクロフォン側と 機器側の両方にショート電流が流れてしまう。ここでも、ファンタム電源を使用しないタイプのマイクロフォンの場合は、ファンタム電源を決してONにしてはいけない、というのが鉄則が生きている。

取扱上の注意(というか常識) ファンタム電源は、mVオーダーの微小なオーディオ信号経路に、48Vという相対的におそろしく高圧の電圧を混在させる方式である。そのため、ミキサーのマイクロフォン入力が作動している最中にファンタム電源をON/OFFしたり、マイクロフォン・ケーブルのキャノン・プラグを抜き差しすると、巨大なノイズ(というか衝撃)がマイクロフォン入力を襲う。ミキサーのマニュアルには、くどいくらいに注意書きがあるもんだが、これを守らないとミキサーのマイク入力回路が損傷したり、モニタールームでちょっとした被害者が出る。

ファンタム電源のON/OFFは、ミキサーのゲイン(利得)とレベルを最小にしてから操作する。また、ファンタム電源動作中は、けっしてマイクロフォン・ケーブルをつないだりはずしたりしてはいけない。

ミキサーやマイクプリの中には、ファンタム電源スイッチをON/OFFした時、マイクロフォン入力にいきなり+48Vかけないでじわじわと電圧を上げてくれるしかけを内蔵したものもある。設計技術者の良心というべきか。トランジスタ1個とコンデンサ1個、あと若干の部品をおごればできるはなしなのでみんなやればいいのに、と思う。(私は良心的な技術者ではないので、私が作ったマイクプリになそんな機能はついていない。)

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