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[音響綿羊講堂] 音響綿羊講堂50, 線性電源與交換式電源

劉漢盛 發表於 2023-9-23 10:11:11 |已閱:12034|評論:0| 顯示全部樓層 |閱讀模式 來自 台灣台北
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在音響器材上,我們可以看到Linear Power Supply與Switching Power Supply二個名詞,前者稱為線性電源,後者則是交換式(開關式)電源。這二種電源被普遍用在音響器材上,有的器材內採用線性電源,有的器材內採用交換式電源,有的器材內則線性電源與交換式電源並陳。

音響綿羊講堂50, 線性電源與交換式電源

音響綿羊講堂50, 線性電源與交換式電源


為何稱為線性電源呢?線性電源是由變壓器、整流器、濾波器構成,有時還加上穩壓線路。市電進入機器內的電源變壓器,將110V市電降轉為線路所需電壓,接著經過整流器將交流電壓轉為直流電壓(電子線路需要直流電壓來工作),由於直流電壓還會有漣波存在,所以需要濾波電容將漣波去除。

音響綿羊講堂50, 線性電源與交換式電源

音響綿羊講堂50, 線性電源與交換式電源


在這樣的電源架構下,交流電持續的被轉為直流電,理論上從濾波電容輸出的直流電是恆定的,所以被稱為「線性」電源。線性電源的好處是結構簡單,電源乾淨、雜訊低。缺點是體積大、重量重,而且效率比較低。

而交換式電源是以電晶體在低耗損(Low Dissipation)、全導通與全關閉之間做切換,由於切換的速度很快,電能的耗損很低。理論上一個理想的交換式電源可以做到幾乎無耗損,實際上當然很難。由於主要工作是以晶體做高速開與關的動作,所以稱為Switching,俗稱交換,這就是交換式電源名稱的由來。

交換式電源要先將交流市電轉為更高的直流電壓,通常有幾百伏特,接著通過開關電晶體,將直流電轉換為高頻率的交流電,一般是幾千Hz,也有到1MHz的。接著將高頻率交流電送入一個小變壓器(因為是轉換高頻率交流電,變壓器不須大,濾波電容也可以小),將電壓降低為電子線路所需的交流電壓。最後再利用高速整流器(例如Shottky整流器),將交流電轉為直流電,供應相關線路使用。

交換式電源體積小、重量輕、效率高、可容許更寬容許度輸入電壓、應用廣。缺點是結構比較複雜,而且必須採用低通濾波來將開關高頻、高頻諧波等濾除,否則可能會產生電磁干擾(EMI)與雜訊。

交換式電源被普遍用在3C消費性產品、電腦、通訊、儀器、軍事、航太上,應用範圍非常廣。如果沒有交換式電源,筆記型電腦的外接電源就不可能體積那麼小,重量那麼輕。交換式電源還有一個好處,那就是電壓範圍比較寬,從100V到240V,50Hz、60Hz通吃,走到全世界各地,都不必擔心電壓相容問題。

到底音響器材裡面用交換式電源比較好?還是用線性電源比較好?老實說各家音響廠商看法不一。Linn的產品幾乎都採用所謂「音響級」交換式電源,許多D類擴大機也採用交換式電源。不過也有D類擴大機採用線性電源,如TAD與MBL(Noble系列)等。而Burmester、Dan D’Agostino等則採用線性電源。瑞士Soulution的旗艦單聲道後級是採用交換式電源,Jeff Rowland早期使用線性電源,後來改用交換式電源,他家旗艦後級925也是採用交換式電源。

交換式電源比較便宜嗎?用在一般消費性產品上或許可能,但用在高級音響上的交換式電源可能更貴。多年前我採訪Linn原廠時,他們就告訴我音響級的交換式電源比一般線性電源貴得多;我去採訪瑞士Soulution時,他們也是這樣說。所以,不要看到音響器材內使用交換式電源,就把它跟3C產品聯想在一起。



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