2014年7月14日 星期一

Switching power supply不佳?

先談傳統電源,
交流電源經過變壓器降壓,整流,過大電容濾除60Hz sine波;
最後那大電容能濾除多少60Hz,其實得看後面負載而定,
電容等於是水庫,前面來的水源,以每秒60次頻率變化,忽大忽小,
不過這是指交流,整流後變成120Hz;
後面若是用水量小,水庫永遠都滿,沒啥問題,
後面若是用水量大,水位就會陡降,等前面的水補進來才會滿;
例如,DAC,耗電量很小,問題不大,
若是後級擴大機,也就是功率擴大機,樂團齊奏,瞬間送出一大堆能量,電容裡的電壓就陡降;

因此,電容多寡,嚴重影響聲音是否穩定,
電容少,聲音就虛軟無力,電容多,音場堂皇開闊。
那,多加些電容不就搞定呢?
要花錢哪...功率擴大機的工作電壓很高,要耐高壓的電容得要厚的材質做,體積大,成本高啊...

喔,注意沒,以上說明,沒有穩壓這東西,
前面電源電壓多高,決定後面電容能存的最高電壓,
嗯...台電可沒保證你家的電壓固定喔...有時110,有時115...
前面電壓一波動,後面電容裡的電壓也跟著波動;
長時間緩慢的波動,前一分鐘110,下一分鐘111,這沒啥關係,
倘若是前一秒鐘110,下一秒鐘115呢?
哈哈,這就成雜訊啦...這你就知道為何要加隔離變壓器了...

Switching power supply呢?
一般譯為交換式電源,錯!開關式才對,
其實這東西與這張D類擴大機架構圖幾乎相同,只是後面的輸出要求恆定不變而已,
開關就是指中間那對功率晶體;
也就是,switching power supply本質上就是個穩壓電路,
後面吃掉能量,導致電壓降低時,就立刻補平,
立刻?多快?
這多快就由開關頻率,或者說監控頻率,決定;
以Hypex SMPS180為例,100KHz,每秒十萬次!
看看前面傳統電源是多少?每秒120次...而且還沒穩壓...

既然如此,為何會普遍有switching power supply不佳的說法呢?
嗯,可以想想前面提到每秒補充電壓100K次,雖然開關速度可以這麼快,但最前面的電源是啥?
還是60Hz交流電源啊,要補充後面的電壓,也得前面的電壓夠高才行哪...
那,switching power supply一點也沒有比較高段囉?
我們可以想想,音樂訊號是怎麼回事,大半的音樂片段音量都不大,只有少數會很大,
平均而言,音樂訊號需要的功率不大,只是瞬間很大而已,
因此,只要開關前擺個水庫,就能輕易維持後面的水位平穩。
這聽來似乎與傳統電源類似?
有個重大的差異,傳統電源先經過變壓器降壓,switching power supply卻是用110V的電壓,
就算二者的水庫容量相同,但總能量差了一截囉~

回頭談這段一開始的問題,switching power supply多半是給電腦這類的數位器材用,輸出結果不用很乾淨,開關前那個電源水庫就不會做大,這或許是一般壞評價的原因,
至少,Chord非常好。

如果,製作品質夠呢?
想想,switching power supply有穩壓,傳統電源沒穩壓,
這差異可就不小囉...
所謂的穩壓,換個角度看,就是抑制雜訊,
switching power supply的輸出電壓變動很小,隨時控制在相當小的範圍內,
傳統電源隨它去,聽天由命,電源的雜訊直接就灌到電容去,只能靠電容濾除,有時電壓暴衝再緩緩消退,
穩壓則電壓不會衝上去就被擋住了,
這就可以想見為何Chord的擴大機音場那麼深遠了...

另一方面,傳統電源因為反應速度慢,因此得要多留些餘裕,用超大的變壓器與電容;
而switching power supply就無需那麼高的成本,效果還可能更好勒~

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