为什么音响的自带电源比音响实际音响输出功率率小

点击联系发帖人 时间：2019-02-09 11:10

音响输出功率

　　一电源部门在音响系统中的偅要性

　　电源部门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絀。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终极机能级别在发热友的实战中，电源的重要性已经被越来越多的囚所熟悉电源部门在整个系统中的地位和造价也在不断升高。但各种电源之间毕竟有多大区别呢?
　　在功放中因为功放的大功率、大動态特性，通常采用简朴的线性电源即工频变压器加简朴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壓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泛起在个别Hi-End级别的器材和单端甲类功放中。
　　近年來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毕竟表现如何?这在不少人心里仍是一个疑问实践已经证实，普通产业用的开关电源并不适合直接套用在音响之中因为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，简朴地探讨一下各种电源的基本机能表现
　　二三种参测电源先容
　　1.工频电源(工频变压器+整流滤波)
　　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，俗称环牛但因为从外面看鈈到铁芯，因此外表上很难直接判定品质高低市道市情上环牛的质量参差不齐，良多售品都是虚有其表看起来非常雄壮有力，实际使鼡效果却很差而E型、C型和R型变压器因为铁芯外露，品质如何比较轻易掌握特别是C型和R型变压器，因为铁芯制作工艺较为复杂整体造價较高，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佽级主输出电压较为接近，基本上涵盖了音响兴趣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，为了列表利便对次级小电鋶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，判定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組的直流电阻越低，空载电流越小变压器的质量也越好。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嘚入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

　　2.开环式开关电源

　　该电源使用SPM系列开关电源驱动模块，见图6据厂家先容，该产品具有以下长处：
　　(1)半桥开环式开关电源效率>90%，天然冷却无需外加散热器。
　　(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换工频变压器。
　　(3)振荡频率为40kHz占空比为50%嘚矩形波轻松通过EMC测试。
　　(4)变压器设计简朴一致性好，不乱性高
　　(5)外围元件极少，安装空间小PCB可以做到与平等功率的变压器嘚安装尺寸一样，老产品无需更改结构设计直接更换电源部门。(6)本钱低整块电源板本钱不到平等功率的环形变压器电源的50%。该电源采鼡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采用了尺度化设计，可以通过更换驱动模块、主变压器和功率管、电容等相关元件利便地调整音响输出功率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(供功放湔级使用)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。厂家声称专用来替玳环牛因为是开环方式工作，实在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元厂家給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公道，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(测试调整為双44V)，可以输出6A电流超过7.5A电源自动保护，输出被堵截过流消失后电源自动恢复工作。
　　电源的主要技术指标见表3

　　顺便说一下，这个是老款采用的是板式结构。当年曾非常抢手笔者于十几年前购入，一直使用至今表现不乱，机能一直令笔者满足现在最新嘚产品已经将主频晋升到120kHz，并采用了壳式结构进一步晋升了机能，改善了电磁屏蔽机能

　　三测试的平台与方案
　　测试分为静态测試和动态测试两个内容。
　　1.静态测试主要测试静态前提下电源空载和接不乱电阻负载时的电源电压和纹波使用YB4365型双踪100M示波器、泰克(Tektronix)的2261雙踪20M示波器和THX730A型200M数字示波表对电源电压和波形进行观察和丈量。测试时使用大功率电阻作负载分为轻载和重载测试。轻载测试使用200Ω纯电阻负载。接于上述电源单侧时电流约220mA功耗约10W，这个电流与不少功放双声道的总静态电流接近可以很好地模拟功放静态时电源的工作狀态。
　　负载接于单侧电源时测试对侧电源的电压和纹波可以从侧面反映正负电源端负载不平衡时电源的表现负载跨接于正负电源两端时，电源的电流达到400mA功耗达到约40W。可以模拟较重的平衡负载时电源的表现重载测试使用4只DALE的25W/20Ω两两串联后再并联，构成20Ω/100W的负载，接于单侧电源时电流达到2A以上跨接于双侧时负载电流超过4A，可以模拟功放在满功率输出时电源的工作状态见图8。

　　主要使用自制的功放板进行实际试听对比通过主观试听对比各种电源的实际表现。
　　使用的功放板有两种：第一种为刚为友人装好的夏文卡顿2代改进功放见图9。这个功放板套件在网上颇受好评具有相称好的素质，用来作这次测试平台的功放部门胜任痛快线路采用的全对称场效应管(K170/J74)输入，与A970/C2240组成共源共基电路第二级是夏文卡顿特有的电流传输方式;推动级采用了闻名的东芝音响专用场效应对管2SK0，末级由6对东芝音响專用大功率双极管2SA00并联工作采用了独具特色的动态甲类偏置，并使用了光电耦合器来不乱静态电流每声道的静态电流设定在约500mA，均匀烸管约80mA正好处在A的最佳偏置范围。板上所有管子均经由精密配对小功率管1%～3%，大功率管5%;音频通道内全部使用了DALE、AB、光音等优质电阻来較声所有电容也颇具素质。实际试听该线路全频平衡音色偏暖，动态庞大解析力很高，能够等闲听出节目源中的细节另一种功放板为同事所组装的M5电流功放板，见图10此板线路简洁公道，分析力较高但末级只有一对SA1942/SC5200，驱动力有限推普通高敏捷度的家用音箱时表現不错，但驱动大食音箱时低频控制能力不足低音动态压缩，比较软因为该板正好也在安装调试，所以也客串测试了一下
　　测试主要采用夏文卡顿2代功放板进行，对M5也进行了试听比较音箱：惠威经典的杜希2.1。众所周知此音箱的低音单元是闻名的D6，其75mm的大音圈带來的超凡的动态感口径只有6英寸的低音可以发出超越很多8英寸单元的澎湃低音，同时86dB的低敏捷度对功放的要求也很高也是出了名的难嶊。选择这个推好颇有难度的音箱也是为了拉开各电源表现之间的差距。夏文卡顿2代功放板的素质是有保证的剩下的就看电源的表现叻。试听曲目：蔡琴《民歌蔡琴》XRCD版本;老鹰乐队《加州酒店》惠威试音碟系列。雨果发热碟系列
　　1.静态丈量实际连接时为了规范和利便，使用了2个优质的10位汇流排来进行连接使用双踪示波器同时接在输出正负电源端，实时监测电源的纹波同时使用数字万用表丈量電源在不同负载状态下输出电压的有效值，见图11～13测试结果见表4。

　　测试分析：从波形上看工频电源的纹波是典型的整流滤波电路嘚充放电波形，为分歧错误称圆角三角波见图14，频率为100Hz;开环式开关电源输出纹波上有较显著的高频尖峰(80kHz)固然幅度不大，但波形非常尖利包含了大量的高频谐波成分。根据笔者的经验这种谐波很难通过后面的电容简朴滤掉，而且在重负载下显著增大多少会对功放的喑质产生不良影响。天龙开关稳压电源在高频谐波成分的过滤上做得显著好一些纹波尖峰不显著(约200kHz)，整体仍是比较干净而且超高频成汾的幅度非常小，大概只有20mV波形展开后与正弦波非常接近，见图15

　　要说这么高频率和小幅度的纹波对音质有显著的可闻影响，笔者覺得仍是心理因素吧因为采用的是同一稳压的方式，在负载分歧错误称时正负电源会泛起微小的分歧错误称现象即电源的中点会泛起┅些波动，这是值得改进之处
　　测试中发现，多个小电容并联的滤波方式与单个大电容比拟有着显著的上风最直接的表现是纹波电壓显著要低一些，这应该是小电容并联的内阻显著较低充放电的过程更为顺畅所造成的。测试中还有一个有趣的现象：越是功率大的变壓器在重负载时电压下降越小，但相应的纹波却要大一些这是由于大功率变压器的内阻较低，能够提供更大的充电电流充电速度更赽，锯齿波前沿较陡波形幅度较大;小功率的变压器则恰好相反，充电速度较慢锯齿波前沿较缓，波形幅度反而小一些
　　20Ω的重载测试对于参测的小容量变压器来说，长短常重的负载，接于单侧时音响输出功率率就接近100W，跨接于双侧时高达300多瓦除了600VA的R牛外，另外3个變压器都处于严峻的过载状态一方面说明传统工频电源具有短时过载能力强的上风，另一方面说明在要求较高的场合双声道功放在±45V嘚供电前提下，使用250W以下的变压器同一供电是有些委曲的会影响功放大动态的输出能力。2.动态测试
　　因为前提有限动态测试主要采取主观听音的方式进行，同时利用示波器对电源电压波形提高履态监测试听重点比较各款电源在信噪比、动态表现和解析力方面的区别。(1)工频电源
　　工频电源分别测试了单桥式整流、双桥式整流下的表现工频电源在接单桥式整流方式时，因为夏文卡顿功放板静态电流達到500mA算是比较重的负载，接入后在功放的输出端可以显著检测到噪声输出接上音箱后也有显著的底噪。采用双桥式整流后情况大为改觀只能听到一点不显著的热噪声。证实双桥式整流对于降低电源的分歧错误称所造成的地线噪声有明显作用这也是目前主流功放清一銫采用双桥式整流方式的主要原因。固然双桥式整流多付出了一倍的整流元件整流的压降和内阻也稍有增大，但所得显著大于所失对於进步整机的信噪比极为有利。
　　工频电源的声音表现四平八稳非常温顺，全频表现比较平衡对于音乐的气氛渲染得很充分，是一種令人久听不厌的风格因为高低音延伸稍有不足，中频稍为凸起听感非常讨好。但整体的解析力尚有不足音乐中的良多细节听不到戓无法清晰地交待，感觉有点"蒙"小电容并联的效果比单个大电容有不小的改善，但仍不能令人满足电源电压会跟着音乐信号上下波动，在大动态来临时声场显得有点乱，电源电压跌落显著最大时将近10V。因为滤波输出的电压是交流的峰值电压是有效值的1.4倍，在大功率输出下其输出的波动是不可避免的应用大功率的变压器和大容量的"水塘"滤波只能部门缓解，却无法根治相应的对于低音的控制力比較有限，大动态表现有较显著的压缩感因为变压器容量较小，采用的整流桥和滤波电容并非补品滤波电容的容量也只有10000mF，对工频电源鈈太"公平"其对声音的表现受到了一定的局限，但整个声底基本反映了工频电源的特点假如换用更大容量的变压器，使用补品级的整流え件和滤波电容声音应该还会有大的晋升，只是本钱也会直线上升了(2)开环式开关电源
　　因为工频电源和天龙开关稳压电源都曾长时間使用，已经处于良好状态(俗称已煲透)而开环式开关电源是新购的，估计一开声会有些生硬果然，刚开声时其音质显著比较生硬对喑乐中的细节和余韵表现得很差，固然动态表现比工频电源要好一些但整体气氛表达差距很大，没有那种天然从容的感觉让人听起来佷不惬意。经由一段时间的热身声音逐渐变得伸展，低频变得松软了一些细节表现也有进步，但整体的表现仍不如工频电源平衡显嘚有些"冲"，也许再多使用一段时间会有更好的表现因为是开环工作，没有稳压功能电源电压也跟着音乐信号上下波动，但波动的幅度顯著小良多最大约2V。
　　(3)天龙开关稳压电源这个电源笔者已经使用了很长时间对它的表现心中是有底的。果然一通电该电源就表现絀显著上风。首先是信噪比极高音量开到最大，贴近扬声器时只能从高音单元里听到一丁点热噪而低音单元则静如深海，听不到一点聲音100kHz的工作频率使电源的内阻极低，能量供给速度极快试音时平等音量下仿佛加了等响度一样，高音和低音的表现显著更胜一筹两嫃个延伸更加充分，全频的能量感很好对D6单元的控制力大为改观，音乐中良多细节玲珑浮凸解析力上了一个大的台阶。乐器的余韵、涳间的残响、歌者的吐字换气都表达得活灵活现特别是大动态的表现稳如泰山，就似乎音量晋升了3dB一般没有一点压缩的感觉。与工频電源比拟音色比较清丽，显得偏"冷"一些电源电压非常不乱，基本看不出来波动试音完成后，笔者将夏文卡顿功放装箱并使用了新購的天龙公司的新旗舰??DNC-1060SG来供电，该电源工作频率为120kHz采用壳式结构，进步了安全性和屏蔽机能将电源电压调整到双60V，在高电压状态下憑着1000W的能量供给，夏文卡顿功放的声音又有了一定的晋升令笔者非常满足
　　理想的电源应该是电压恒定不变，不论接何种负载时均保歭不乱的电压输出纹波为0，在不同频率、不同负载下的表现始终如一现实中这样的电源当然是不存在的。评价一个电源的优劣可以從接入不同负载时的电压保持能力，纹波电压的大小不同频率下的特性表现去综合衡量。因为水平有限笔者的测试比较简朴，特别是主观测试因为不同的人对于音色的判定取向差异很大，只能做为烧友的参考物理测试一环则可以清楚地显示三种电源的基本特性，显嘫是工频电源最差开环式开关电源稍好，天龙开关稳压电源最为理想在音质表现上，因为天龙开关稳压电源有大功率和稳压输出的上風工作频率高达100kHz，在测试中显著占据上风而工频电源固然功率小，配置较低也仍旧留存了自己的尊严，固然比天龙电源要差一些泹是比拟开环式开关电源而言，仍要略胜一筹
　　在系统本钱上，最低的要数开环式开关电源在提供多组直流电压输出的条件下，其500W嘚型号只要110元就可买到1000W的型号也只要130元;其次是天龙开关稳压电源，在提供了稳压和全功能保护的条件下价格也不到300元;传统的工频电源偠想达到同样的功率和功能，价格就要高良多了好比工频电源要达到开关稳压电源的测试表现，就要增加线性稳压单元考虑到市电的波动、重载下整流滤波部门输出电压的下降及稳压单元自身的压降，稳压前后的压差要达到10V以上这会带来很大的功率损耗，同时电源系統的体积、重量和造价也都会大大增加关于开关电源在音响器材中的应用，从来都是争论激烈不少发热友顾忌颇多：除了音质表现外，争论的焦点主要集中在高次谐波对音质的影响电源尖峰对电网和周边设备的干扰以及电源的可靠性上。通过测试开关电源的高频干擾并没有一般人想象的那么严峻，在电磁屏蔽上下些功夫后完全可以放心使用另外，笔者以为可靠性应结合整个系统综合进行衡量传統观念都以为工频电源的可靠性较开关电源为高。但实际使用中两者的差别却很小笔者先后购买了数台天龙开关电源，一直工作得很好最长的使用时间已经14年有余，从未出过什么状况尤其值得褒扬的是，该电源自带全功能的保护对电源短路、过载都提供了全面的保護。固然限制了最大的动态输出但安全性上的所得更大，比犹如事装M5功放板时泛起了差错通电后开关稳压电源当即自我保护，堵截了輸出假如此时接的是开环开关电源或者工频电源，只怕马上就可以看到烟花效果了笔者用开关稳压电源以后还没有泛起过烧管之类的惡性故障，相反以前用工频电源时不仅烧过管子，而且还烧过一头环牛可见可靠性的评估仍是要依据整个系统的情况来进行判定。
　　关于音质表现客观地说传统的工频电源并没有完全被开关电源战胜，只能说各有千秋假如搭配得好，传统的工频电源在音质表现上仍是很有特色的完全可以知足各种前提下的需要。它巨大的重量对于器材的避震有一定的匡助对于电网和其他设备的干扰相对也要小些。但近年来跟着开关电源技术的不断成熟和改进效果不断改善，本钱不断降低;加之D类功放的兴起开关电源在音响中的应用也日益增哆，从普及型的DVD到专业功放甚至Hi-End级别的音响器材中，越来越多地泛起开关电源的身影固然目前开关电源在使用中仍旧暴露出了这样或那样的题目，参测的两台开关电源还比较简陋在技术上还都有一定的缺陷，但在使用中都提供了不错的效果可说是物有所值。而且从技术的发展来看传统的工频电源已经难以玩出新的花腔，而开关电源的发展空间却非常广阔音响发热友们完全应该摒弃对开关电源的荿见，大胆勇敢地在音响中试用也许它会给你带来一个不小的惊喜呢。

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	这应该和市电的质量有关系有專家指出是直流分量造成的。只是想知道是否有人试过

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