2015年4月14日 星期二

Hypex UcD/NCore D類功率放大器模組


http://www.hypex.nl/product/ucd-amplifier-modules/ucd180st.html

這東西許多家HiFi廠用,我在Ashkenazy家聽過用這模組的AVM,聲音確實相當好,高低兩端都很漂亮。

先來看看原廠列出的特點

  • Flat, fully load-independent frequency response                       
  • Low output impedance
  • Very low, frequency-independent THD
  • Runs on unregulated +/- rails
對D類放大電路而言,這可不容易做到哪...

那,D類的工作頻率?400KHz,這是20KHz的20倍,應該夠高了,

low pass filter加上其他整體的相位偏移相當低。

比較特別的是這頻率是利用電路的自然震盪而成,而非外加個clock,
這麼做,省成本,簡單,也無需考量clock精準度,
D類的D並非digital,只是由A、B、C順序排下來的而已,本就可以完全用類比電路完成。

gain呢?26dB,很一般的數值,UcD180與UcD700都相同,
以UcD180算來,輸入3.8Vpp時全功率輸出,這差不多一般DAC IC直驅就行了,若是UcD700,那就得再放大一級才能全功率輸出。

UcD系列模組有180, 400, 700三級,這數字便是功率,4ohm負載時,換成8ohm約為一半略多一點,
另加個HG的有穩壓電路給前半段的比較器,
價格由60歐元到260歐元,
多數人用150歐元的400HG應該就很夠了,一對共約NT$11,500。






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60歐元一片,加上個100歐元的電源模組,合計不過NT$8,600,夠便宜吧?

NCore NC400,一片325歐元,這東西說是專門設計給DIY用(看了有沒有狂喜啊?)
來看看規格,輸出功率200/400/580W分別是負載8/4/2 ohm,最大輸出電流25A,可以接1ohm負載,滿意嗎?
失真THD最大0.002%,輸出雜訊最多25uV,低得誇張啊~
輸出阻抗最多2.5m ohm,推啥喇叭都不是問題啦~(所以才會有580W/2ohm這數字)
gain 25.8dB,DAC IC輸出還得衰減勒~
發呆時的耗電量只有5W,效率高達93%,
對電源的雜訊抗拒能力PSRR至少75dB,省下一大筆電源成本哪~A/B類擴大機最大的成本就是電源囉~

輸入介面是差動式(所謂的平衡式),輸入阻抗104K ohm,前面接啥都行。
輸入訊號+/-15V,範圍很大,吃一般前級擴大機沒問題。

電源勒?
輸出級需要+-64V,最低可以吃35V(當然輸出功率就大幅下降);
前段比較器與driver需要另一組,+-16~25V,這個得注意囉~盡量乾淨哪;
另外還可以加個額外的driver電源,+16V,這挺怪異...照說,這個該餵個很乾淨的電源,但datasheet上提到是unregulated,而且板上似乎也有regulator,那,幹嘛還要再獨立出這個電源?為了更乾淨?

要用這NC400有件事得先考量,散熱怎麼做?
這東西發呆時耗電4.5W,若沒有外加driver電源,還要再加上5W,合計9.5W,
NC400底座就是鋁散熱片,倘若鎖在金屬機箱上,而且有加driver電源,周遭環境溫度若不高,應該還好,完全不加額外散熱片應該可以。
那,聽音樂時呢?
別忘了,這是D類擴大機啊~效率極高,隨便也有80%以上,
而音樂的平均功率很低(1W至少能唱出85dB),因此幾乎是無需在意。

Hypex另外很好心的,也做了個電源供應模組SMPS600給NC400,

600W,夠爽了吧?
這個賣180歐元,你若要省一點,一隻同時餵二個NC400也可以。
看這個樣子,當然知道是switching power supply,不好?
這難說了...理論上,這個遠比變壓器加濾波電容來的快速,多年前我聽Chord的擴大機也覺得非常好,或許問題還是出在,會做不會做囉~

這東西的輸入電源是通用的交流電100~240都行,但電壓不同會影響功率,
120~240都差不多,但100V會掉到410W左右,
實務上,家用不用擔心這點,誰家的喇叭能撐400W不燒呢?

再來是,要挑那個組合搞第一隻?
價格較低的UcD?還是直攻NCore?二聲道最低120歐元 vs 650歐元。

豪華版是NC400 x2 + SMPS600 x2總價1010歐元,約NT$4萬!手軟沒?
還是陽春版UcD180ST x2 + SMPS180 x1總價250.5歐元,不及NT$1萬,夠便宜吧?
Hypex很好心的連cable都幫你做好了,只收4.5歐元,就一併買了吧~
亦或是中價版,Ucd180HG with HxR x2 + SMPS180 x1,合計460.5歐元,約NT$1萬8。
再來的問題,機箱...
這真是永遠的麻煩問題...
擴大機有散熱問題,用金屬機箱比較好處理。

我慣用的壓克力呢?也不是沒人這麼做啊~散熱片擺外面就好,
這有二個手法,
其一,以散熱片為結構體一部分,用整大片散熱片,這通常用於發熱量高的擴大機;
其二,仍舊以壓克力為主結構,散熱片附掛其上,箱身開口讓功率晶體能鎖在散熱片上,Hypex的模組體積都不大,發熱量也低,或許可以考慮這種手法。

NCore價格太高,第一隻實驗品大概會是UcD的頂級Ucd180HG with HxR x2 + SMPS180 x1,NT$1萬8這組合。
UcD180HG怎麼用呢?
餵電源,加個啟動開關,送訊號進去,就搞定囉~
訊號可以送平衡式,若只有單端就負端接地就行,
喔,記得前面加上音量調整,否則會炸喇叭喔~

UcD180HG的輸入組抗100K ohm,我的被動音量衰減器輸出阻抗1K,搭起來沒問題。

電源嘛,UcD180HG吃30~49Vdc,SMPS180輸出35~45,正是為其設計。
來看看SMPS180規格,
輸入AC電源,85~240V,隨便插;
輸出3.4A,以8 ohm負載來算,就是92W,不過這是單指正或負電源,因此實際上是二倍,184W,這足夠UcD180HG的120W/8ohm吃,若要餵二隻Ucd180HG,那就不夠啦...
再看4 ohm負載,SMPS180輸出仍舊是3.4A,輸出功率會是92W,這...

不過呢,Hypex強調,這隻是設計給音樂擴大機用的,音樂的平均功率(RMS)約為峰值的1/8,我推論出來這數字大約是連續唱一分鐘峰值功率時的狀況,
若是唱10秒,那要輸出180W給4 ohm負載沒問題,也就是電流可以加倍到6.8A左右。
嗯...無論如何,要用單隻SMPS180餵二隻UcD180HG顯然不夠,還是得要乖乖多加一隻。
當然啦,別開那麼大聲也可以。

換個選擇,SMPS400A180,
81.5歐元,這隻可以輸出10A,
那,為何比SMPS180便宜?
其一,得要手動選擇輸入電壓,
其二,沒明白寫的規格,連續輸出電流比較小,搭上UcD180只能輸出到140W/4ohm,
這隻應該不通...

另一個選擇,用UcD Supply HG,
這東西吃的是經過變壓器降壓的AC電源,
傳統觀點認為這種比較好,然而理論上,這種應該比較差,
我確實也聽過相當好的吃swiching power supply的擴大機,Chord,那音場之深遠穩定,正是好電源的展現。
另一方面,搞這種傳統整流濾波還得訂製變壓器,我實在懶得搞...(雖然說我有長期合作供應商...)

回頭看amp模組,UcD180HG有二個版本,貴的加上一對HxR穩壓模組,
這個輸出+或-12V,該是給UcD180HG前半部的比較器用,
要價30歐元,不能算便宜,
自己做能不能做得更好?有可能,但麻煩...

整理一下,
UcD180HG with HxR 165歐元 x2;
SMPS180 135.5歐元 x2;
合計601歐元,約NT$24,000。
此外,可能會額外加上幾筒大小電容在電源與放大器模組之間。

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