三种音响电源的对比测试

  电源部分是整个音响系统的基石。系统中的各种电路,归根到底都是电源的调制器,对原始信号进行各种各样的变换处理后输出。其能量都由电源提供。电源供电的质量,直接决定着整个系统的最终性能级别。在发烧友的实战中,电源的重要性已经被越来越多的人所认识,电源部分在整个系统中的地位和造价也在不断升高。但各种电源之间究竟有多大区别呢?

  在功放中,由于功放的大功率、大动态特性,通常采用简单的线性电源,即工频变压器加简单的整流滤波电路后供电路使用。只有要求高的场合才对电压放大级以前进行稳压供电,个别电路会连推动级也稳压供电,但末级采用稳压供电的就极其罕见了,只出现在个别Hi-End级别的器材和单端甲类功放中。

  近年来,开关电源越来越多地受到关注,与D类功放相互呼应,被称为未来功放的理想电源。但开关电源使用起来究竟表现如何?这在不少人心里还是一个疑问。实践已经证明,普通工业用的开关电源并不适合直接套用在音响之中,由于设计需求与音响相差甚远,工作频率偏低,其表现不尽人意。那么,专门为音响设计的开关电源又如何呢?

  下面结合本人制作功放中的一次实践,简单地探讨一下各种电源的基本性能表现。

  音响中最常见的电源一般由工频变压器配合整流和滤波元件组成。常用的变压器从磁路结构上看主要的有E型、环型、C型和R型,见图1~图3。

  电源部分是整个音响系统的基石。系统中的各种电路,归根到底都是电源的调制器,对原始信号进行各种各样的变换处理后输出。其能量都由电源提供。电源供电的质量,直接决定着整个系统的最终性能级别。在发烧友的实战中,电源的重要性已经被越来越多的人所认识,电源部分在整个系统中的地位和造价也在不断升高。但各种电源之间究竟有多大区别呢?

  在功放中,由于功放的大功率、大动态特性,通常采用简单的线性电源,即工频变压器加简单的整流滤波电路后供电路使用。只有要求高的场合才对电压放大级以前进行稳压供电,个别电路会连推动级也稳压供电,但末级采用稳压供电的就极其罕见了,只出现在个别Hi-End级别的器材和单端甲类功放中。

  近年来,开关电源越来越多地受到关注,与D类功放相互呼应,被称为未来功放的理想电源。但开关电源使用起来究竟表现如何?这在不少人心里还是一个疑问。实践已经证明,普通工业用的开关电源并不适合直接套用在音响之中,由于设计需求与音响相差甚远,工作频率偏低,其表现不尽人意。那么,专门为音响设计的开关电源又如何呢?

  下面结合本人制作功放中的一次实践,简单地探讨一下各种电源的基本性能表现。

  音响中最常见的电源一般由工频变压器配合整流和滤波元件组成。常用的变压器从磁路结构上看主要的有E型、环型、C型和R型,见图1~图3。

  目前功放中流行的是环型变压器,俗称环牛,但由于从外面看不到铁芯,因此外表上很难直接判断品质高低。市面上环牛的质量参差不齐,很多售品都是虚有其表,看起来非常雄壮有力,实际使用效果却很差。而E型、C型和R型变压器由于铁芯外露,品质如何比较容易把握。特别是C型和R型变压器,由于铁芯制作工艺较为复杂,整体造价较高,所以基本上都是精品。这次测试一共选用了4台不同结构的变压器,见图4,它们功率大小各异,次级输出组数与电压各不相同,但次级主输出电压较为接近,基本上涵盖了音响爱好者制作功放时常见的选择。各工频变压器的主要参数见表1,为了列表方便,对次级小电流绕组的数据加以省略,实际测试时也只测试主绕组。顺便说一下,判断变压器的质量可以从绕组的直流电阻和空载电流来进行,一般绕组的直流电阻越低,空载电流越小,变压器的质量也越好。大型电力变压器整流滤波电路有2种:一种是35A铝壳方桥配2只10000mF/63V大电解;一种选用了规格较高的配置:25A的进口扁桥负责整流,滤波电容采用90个220mF/63V松下音频专用高整电解并联,总容量达到19800mF(见图5)。多个小电解的并联大大降低了滤波电容的等效电感,增大了滤波电流,使整流滤波电路的电流输出能力和高频响应得到了很大的改善。实测时主要使用后一种配置进行。

  该电源使用SPM系列开关电源驱动模块,见图6。据厂家介绍,该产品具有以下优点:

  (2)无反馈,瞬间可提供额定电流5倍以上的电流,非常适合大功率的功放,完全替代工频变压器。

  (5)外围元件极少,安装空间小,PCB可以做到与同等功率的变压器的安装尺寸一样,老产品无需更改结构设计,直接更换电源部分。(6)成本低,整块电源板成本不到同等功率的环形变压器电源的50%。该电源采用半桥式驱动,工作于开环状态,重量约700g。厂家标称功率500W,连续EMS功率不小于400W。采用了标准化设计,可以通过更换驱动模块、主变压器和功率管、电容等相关元件方便地调整输出功率和电压等参数,厂家提供电压、功率定制业务。PCB尺寸为140mm×120mm。有多组输出电压,双60V/0.5A(供功放前级使用),双40V/6A(供末级使用),双15V/1A(供前级使用),单18V/0.3A(供保护电路使用)。工作频率约40kHz,采用双面PCB,结构紧凑精练,通过了EMC测试。厂家声称专用来替换环牛,由于是开环方式工作,大型电力变压器其实际表现与环牛类似,无保护,但有一定的短时过载能力,最大瞬时输出电流可达30A。零售价约110元。厂家给出的样品参考技术参数见表2。

  该电源为原武汉天龙公司的产品,见图7。型号是DNC-450A,重量约1100g,半桥式驱动。电源设计紧凑合理,带有全功能保护电路,工作频率100kHz,使用内环检测电路,反应速度快。副电源输出为双24V,无保护功能;主稳压输出可以在35~45V范围内连续调节(测试调整为双44V),可以输出6A电流,超过7.5A电源自动保护,输出被切断,过流消失后电源自动恢复工作。

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