HIFI的关键-电源.doc

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1、HIFI的关键,电源转载:淘淘看到底电源有什么好困扰的呢?对于一般居家电器,电源没什么好困扰的,但是对于重放音乐的音响器材,电源就有几个恼人的地方。首先,从家里墙壁传出来的交流电源一定会有噪声串在里面,这不仅是您府上所有加调光器、变压器的灯具、具有马达、压缩机的家电制品会影响到电源,外面电源主线里的噪声也会透过共享电源线而传到您府上。噪声有什么坏处呢?它会让电源产生谐波失真,导致声音的劣化,这也是许多音响迷发现音响愈晚愈好听的原因,因为夜间邻居使用电器的机会降低,电源干扰与电压稳定的自然就改善了。所以,市面上有许多的电源滤波器,其目的就是想让音响器材得到纯净的电源,这些滤波器主要是滤除EMI(

2、电磁干扰)或RFI(射频干扰)。 医了头痛,带来脚痛电源滤波器有没有效呢?这是长久以来争论不休的问题。事实上大部份电源滤波器所滤除的频率大约在100KHz,以下的噪声滤除能力并不强。此外,滤波器的滤波组件无法承受大电流的通过,也限制了后级扩大机的使用。除了电源滤波器之外,还有没有别的消除噪声方法呢?有的,另外一种常见的方法就是使用隔离变压器来隔离噪声,这是工业界很普遍方法,不过它还是遭遇了同样的问题:电源必然会受制于必须经过的组件。假若小功率使用便罢,假若要提供大功率使用,隔离变压器本身的容量就要非常巨大,工业用隔离变压器动辄上百公斤就是这个道理。以前废五金还能进口时代,许多音响迷家里都有重达

3、50公斤以上的隔离变压器,不知现在它们是否还在服役?除了噪声问题之外,都市人口集中地区还有电压下降以及不稳定的问题。电压不稳定会降低电器用品的寿命,电压不足则会使需要吃功率的扩大机软脚,这二者都会让声音劣化,甚至让电源变压器处于不正常的工作下而发出哼声。许多音响迷家里的纯A类扩大机摸起来才温温的,就是因为电压不足所造成。电压不足很容易用三用电表量出来,要解决这个问题也不难,大部份比较高级的前级里都有稳压线路,提供稳定的电压。后级扩大机的功率级通常不会有稳压线路,因为它所需的电流那么大,制作起来成本很高。此外,更重要的原因是稳压线路会让电源的供应无法如讯号般快速反应,反而造成速度迟滞。总而言之,

4、无论是滤波器、隔离变压器或稳压器,它们对于解决主要问题上都有效。不过,通常主要问题解决了之后,难免也衍生了其它新的问题。这就好象医生常说药从另一个角度来看也是毒的道理一样,长期吃药的人可以抑制疾病不至于快速恶化,但同时也长期在损伤肝与肾功能。电源另类疗法既然这么说,到底有没有一种方法是有效而负面效果最小的呢?其实是有的,那就是从波形与相位着手,上文介绍的Burmester948便是如此设计。如果您用示波器来看从墙壁插座输送过来的交流电源,就会发现除了噪声谐波之外还有削波,也就是60Hz的波峰或波谷被削平了。这个现象就等于是交流电源的中点(也就是零点)没有维持在该有的位置上,使得交流电源的上下半

5、波无法完全一致,也产生了相位不正确的问题。当交流电的零点无法保持在正确的位置上时,就会在正确的零点与不正确的零点之间产生相位飘移,这个相位飘移就等于产生直流成分(DCComponent)。当器材内的变压器与这个直流成分耦合时,就会在变压器里的线圈中产生强烈的电磁偏压。更要命的是,愈高级、愈大的变压器就更容不下这小小的直流成分,甚至小于10mV的直流都会导致变压器哼声。这也就是有些音响迷家里后级会发出变压器哼声的原因之一。到底要如何来维持交流电零点的正确位置,使交流电正负半波维持一个上下完全平衡的局面呢?最彻底的方法就是再造一个完美交流正负半波。当然,再造正负半波的方法应该不是只有一种,但最有效

6、的肯定不多,所以Burmester就把他们家的方法拿去申请专利,也早已获得专利。自生电源发电厂这次我在CES看到一部令我好奇的电源处理器,那就是PSAudio的PowerPlant发电厂。 PSAudio的前老板PaulMcGowan在1998年离开Genesis之后,再把原来已经卖给别人的 PSAudio品牌买回来,这次不是推出一般的全频段扩大机,而是针对60Hz放大的扩大机,这个60Hz扩大机就是电源发电厂。在会场上,我遇到Paul,他拉着我看计算机监视器上所显示的波形。上面有其它厂牌电源处理器的波形以及墙上交流电的波形,当然还有经过他家电源发电厂处理过之后的波形。的确,在这样的比较下,P

7、owerPlant很有说服力,因为您不必有金耳朵,只要用看的就知道噪声消除的情况与波形正确与否。不过,Paul也没有在现场准备很多种电源处理器以供比较,所以我不排除其它产品也同样有效。为什么我会提到PSAudio?因为我读过它的目录后,发现它就是一个交流电合成器(ACSynthesizer)。说得白话些,就是以电子线路自行产生出一个 110V/60Hz的交流电源,这个新自生出来的交流电源自然就把墙上插座输送过来的交流电源中的噪声去除了。请注意,它并不是把墙上输送过来的交流电处理之后使用,而是利用墙上的交流电来让发电厂动作,产生自己的纯净正确交流电,以供您的音响器材使用。音响用电十四问问一:为何

8、音响开机时,电灯会闪一下?答:这是因为音响器材开机时,由于器材内部大容量电容,在关机前处于空载的放电状态,按下电源开关时,电容马上从变压器吸取电力,由于吸取的电流极大(称为充电电流),以致于电力突然下降,日光灯自然会暗一下了。一般的后级只要滤波电容容量总和超过20,000F,开机时就会发生此现象。因此部份设计完善的大功率扩大机,在开机时具有“缓冲电路”,也就是说开机时会经过大型水泥电阻缓冲,让内部电容慢慢充电,一段时间后(约几秒钟)再以继电器接通,如此既可以保护保险丝不会一下子烧断,也可以避免电灯闪一下的困扰。问二:台电的供电真的很烂吗?答:当大家遇到电源不稳定时,总不管三七二十一先把责任怪到

9、台电再说。如果了解台电的人,则一定会大力辩解,并且提出合理的解释。事实上,台电的供电一点问题也没有,电力不稳定的现象,是配送过程中受到干扰而来的。先从发电厂说起好了,目前台弯主要的发电厂分成两大类,其一是核能发电,另一则是火力发电厂。不论是核能发电或火力发电,他们皆采用蒸气的力量,驱动蒸气涡轮带动发电机。这是一套极为精密的发电设备,涡轮的转速关系到频率的稳定性,大型的发电机与涡轮之间,具有计算机控制的变速系统,以确保在各种负载下维持稳定的输出频率(60Hz)。再者,涡轮发电机输出的电压绝对是稳定的正弦波电压,这是基本的物理原理,换句话说,要制造出扭斜的正弦波还有问题呢!所以,从台电送出的电力绝

10、对是稳定的60Hz正弦波电力。至于干扰及电压不稳的问题,请见下题。问三:为何电力传输时,总是使用高压电,这不是很危险吗?答:电压超过100V时,就存在着危险性,但为何台电的配送电力总在22KV以上呢?这不是很危险吗?当然危险,所以高压电塔上总是挂着醒目的招牌,警告闲人勿近,否则容易发生触电的危险。使用高压传输,最主要是为了节省配线时电缆的用铜量,同时也降低电力传送时的损耗,因此从发电厂送出的电力是以超高压的方式传送。超高压传送的最大好处,就是电压高、电流小,电子流经导体时,发热量是以电流的比例计算,而不是以电压计算,因此有效降低导体的电流量,就能降低损耗,因此虽然危险,但只要做好防范措施,就可

11、以避免危险发生。以高压传送的另一个理由,是为了降低客户端的电压变动率。如果以1:1传送,也就是说台电送出110V的电力直接到家庭,台电每降低1V电压,客户端的电压也会随之降1V。但如果以目前普遍使用的22KV传送,当电厂送出的电压有1V的震动时,客户端几乎没有任何感觉。问四:为何我家的电压经常不稳定?答:电压不稳定的情形经常发生在各种用电户,尤其是工业区附近。当建筑物申请台电配接管线时,会依照申请表格的数字,配接适当的电力给建筑物,但这只是一个预估值,如果用电户的用电量超过当初申请的电力容量,则容易产生电压下降等电力不足的现象。这不是台电不给你充足的电力,而是用户应该提出更大的用电申请。例如,

12、某工业园区原来申请一万千瓦的用电量,台电当然依照申请配接一万千瓦的用电供应,如果工业园区的用电量超过额定负载,电力当然会发生吃紧的现象,电压自然会不敷使用而下降了。光口头骂骂没有用,其实只要向台电提出更大的用电申请,供电不足的情形就容易解决。所以下次电力下降的时候,请不要动不动就咒骂,赶快衡量自己的用电量,看看是不是超过了用电契约上的额定供电量?如果长期处于低压状态(例如电压低于100V),也可以向台电反应,他们会派员改变用户变压器的抽头,让您的电压恢复正常。问五:一般家庭使用的电力供应如何?答:家庭用电与工业用电不同,不但供电的形式不同,用电容量也不同。一般家庭没有大型电器设备,最耗电的电力

13、器材顶多是冷气机或电热器,这些器材使用的电压不会超过220V,因此一般家庭用电多为乙类用电,110V单相三线供应。如何判断?看看自己的电表是不是圆形的?如果是,就表示为110V单相三线供应,如果是方形电表,则是最普通的110V单相双线供应。单相三线具有两条火线及一条水线,两条火线是互为反相的110V/60Hz,经过适当的连接,可以分别拉出两股100V或一股220V的电线,其中110V供应一般电器使用,而220V则提供冷气机及电热水器使用。使用单相三线供电方式的理由,最主要还是为了节省电力传送过程的损耗。经由适当的配线,从两条火线拉出去的两股100V电线,如果两边用电量均等,则依照相位抵销的原理

14、,水线将不会产生任何电流,这就表示可以降低水线的线径,也可以避免无谓的电力损耗。换句话说,如果您家中维持固定的电力消耗量,在最理想的配线组合下,还有机会节省用电度数。问六:电力干扰哪里来?答:刚刚说道,台电送出的电力为完美的60Hz正弦波,但干扰从哪里来?其实,最主要的干扰源,仍然来自用电户本身。试着想想看家中有多少电器用品?当这些电器用品全部插上插头使用时,会产生多少干扰?冷气机、电风扇、日光灯等,没有一样是纯电阻负载,它们具有感抗也有容抗,只要开启就会回授干扰电力系统,将噪声寄生在电源上。开日光灯时音响会传来“啪啪”的声响,这就是日光灯的干扰。即使自己非常洁身自爱,听音响时尽量不开其它电器

15、使用,也不能保证用电一定干净,因为您府上电表的前端,仍然与其它用电户连接在一起,别人家里只要使用电器设备,也会对您产生干扰,程度则视情况而定。运气好者没有感觉,运气不好者叹气也没用,除非您自行申请一颗用户变压器使用。问七:如何避免干扰?答:这是大家所关切的问题,如何避免干扰?最直接有效的方法就是隔离。隔离别人对你的干扰,隔离自己家中电器彼此间的干扰。大型用电设备以及计算机最容易产生干扰,它们会产生高频噪声,也会产生电源谐波,寄生在电力系统中干扰其它电器产品。如果要获得干净的电力,使用隔离变压器或电源滤波器是一个好方法,利用变压器频宽不足的原理,滤除高频噪声,只让频率较低的60Hz电力通过,如此

16、即可有效滤除高频噪声或频率较高的电源谐波。但隔离变压器也并非万灵丹,请见下题分晓。问八:电源滤波器有用吗?答:我比你还关切这个问题,如果家中有太多因素无法克服干扰,市售的电源滤波器有用吗?先说说电源滤波器的工作原理。简单的讲,电源滤波器所使用的材料多为电感、电容等材料,将电容与电感组装成一个“低通滤波器”,只让60Hz左右(或以下)的频率通过,即可阻挡60Hz以上的讯号(或称为噪声),进而达到滤除噪声的目的。电源滤波器有好几种,有的有附设稳压功能,并且具有自动调节输出电压的能力,利用变压器抽头不同的搭配组合,以侦测电路配合继电器,连接不同的抽头,即可达到实时调整输出电压的目的,大多数的计算机用稳压器皆为此工作原理。但请别忘了,继电器连接抽头的瞬间,也会产生突波,这对电源又是另一种干扰。还有,低通滤波器

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