Một mạch âm thanh có thể được cung cấp bởi một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi?

Hầu hết các mạch âm thanh được cung cấp với máy biến áp lớn, nặng và một gợn nhỏ sau khi làm mịn. SMPS nhỏ hơn và hiệu quả hơn. EMI có thể được che chắn bằng vỏ kim loại và đầu ra được lọc để khử nhiễu.

Đặc biệt là nơi sức mạnh sẽ được điều tiết hơn nữa. Tại sao không cung cấp nguồn chế độ chuyển đổi được sử dụng trong các mạch âm thanh, ví dụ. bộ khuếch đại công suất, và những cải tiến nào có thể được thực hiện để làm cho SMPS phù hợp với mạch âm thanh?

Hãy để tôi cung cấp cho bạn một chút nền tảng về bản thân mình ... Tôi đã làm việc chuyên nghiệp trong ngành công nghiệp âm thanh hơn 14 năm. Tôi đã thiết kế mạch cho hầu hết các công ty âm thanh chuyên nghiệp lớn, một công ty audiophile và một số công ty âm thanh tiêu dùng. Vấn đề là, tôi đã ở đây và biết rất nhiều về cách âm thanh được thực hiện!

SMPS có thể và được sử dụng cho các mạch âm thanh! Tôi đã sử dụng chúng từ tiền khuếch đại micro nhạy cảm đến bộ khuếch đại công suất lớn. Trong thực tế, đối với các bộ khuếch đại công suất lớn hơn, chúng là bắt buộc. Khi một bộ khuếch đại đạt được vài trăm watt thì nguồn điện cần phải cực kỳ hiệu quả. Hãy tưởng tượng nhiệt được tạo ra bởi một amp 1000 watt nếu nguồn cung cấp năng lượng của nó chỉ hiệu quả 50%!

Nhưng ngay cả ở quy mô nhỏ hơn, hiệu quả của SMPS thường có rất nhiều ý nghĩa. Nếu mạch tương tự được thiết kế hợp lý thì nhiễu từ nguồn cung cấp sẽ bị loại bỏ bởi mạch tương tự và không ảnh hưởng đến nhiễu âm thanh (rất nhiều).

Đối với những ứng dụng siêu nhạy này, bạn có thể thực hiện phương pháp lai. Giả sử bạn có một ADC yêu cầu + 5v. Bạn có thể sử dụng SMPS để tạo + 6v, sau đó bộ điều chỉnh tuyến tính siêu nhiễu để giảm mức đó xuống + 5v. Bạn nhận được hầu hết lợi ích của SMPS, nhưng tiếng ồn thấp của bộ điều chỉnh tuyến tính. Nó không hiệu quả như SMPS, nhưng đó là sự đánh đổi.

Nhưng một điều cần lưu ý ... Một SMPS cho các ứng dụng âm thanh cần phải được thiết kế với âm thanh. Tất nhiên bạn sẽ cần lọc tốt hơn trên đầu ra. Nhưng bạn cũng sẽ cần ghi nhớ các chi tiết khác. Ví dụ, ở mức rất thấp, SMPS có thể chuyển sang một thứ gọi là "chế độ chụp liên tục" hoặc "chế độ không liên tục". Thông thường SMPS sẽ chuyển đổi ở tần số cố định, nhưng ở một trong các chế độ này, việc chuyển đổi sẽ trở nên hơi thất thường. Hành vi thất thường đó có thể đẩy nhiễu đầu ra vào dải tần số âm thanh, nơi nó trở nên khó lọc hơn. Ngay cả khi SMPS thường chuyển đổi ở mức 1 MHz, khi ở một trong các chế độ này, bạn có thể bị nhiễu 10 KHz. Kiểm soát việc này xảy ra như thế nào tùy thuộc vào thiết kế của con chip mà bộ nguồn sử dụng. Trong một số trường hợp, bạn không thể kiểm soát nó.

Một số người ủng hộ chỉ sử dụng nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính cho âm thanh. Trong khi nguồn cung cấp tuyến tính ít ồn ào hơn, chúng có rất nhiều vấn đề khác. Nhiệt, hiệu quả và trọng lượng là những người lớn nhất. Theo tôi, hầu hết những người chỉ cung cấp tuyến tính là thông tin sai lệch hoặc lười biếng. Thông tin sai vì họ không biết cách xử lý chuyển đổi nguồn cung cấp hoặc lười biếng vì họ không quan tâm đến việc học cách thiết kế các mạch mạnh mẽ. Tôi đã thiết kế đủ thiết bị âm thanh với SMPS để chứng minh rằng nó có thể được thực hiện mà không quá đau đớn.

Một bộ khuếch đại lớp D là một nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi. Những thứ phổ biến hơn những ngày này và có thể có thông số kỹ thuật khá tốt. Những người mê âm thanh có thể nhăn mũi khi họ nói rằng bộ khuếch đại là loại D hoặc có nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi bên trong, nhưng điều đó khó phát hiện hơn trong thử nghiệm mù đôi thích hợp. Trong thế giới âm thanh, có thể khó tách rời khoa học và kết quả có thể đo lường được từ niềm tin tôn giáo.

Ngắn:

• SMPS được sử dụng nhiều trong nhiều hệ thống âm thanh.

• Trong các hệ thống nhắm mục tiêu dành cho người đam mê hàng đầu, một nguồn cung cấp dựa trên máy biến áp có lõi sắt có thể được ưa thích vì các sắc thái có hiệu lực tốt đến mức chúng chỉ có thể được phát hiện hoặc tuyên bố là được phát hiện bởi những người hâm mộ thực sự.

SMPS thường được sử dụng để cấp nguồn cho các mạch âm thanh trong nhiều ứng dụng. Hầu hết các thiết bị âm thanh trong nước có thể sử dụng SMPS.

Các hệ thống đầu cuối cho audiophiles có thể sử dụng "máy biến thế sắt" vì lợi ích thực tế và hoặc nhận thức được. Loại bỏ tiếng ồn đối với các nguồn cung cấp dựa trên máy biến áp 50 Hz được hiểu rõ, hầu hết năng lượng tiếng ồn ở tần số thấp là bội số của tần số chính khiến nó có thể bị loại bỏ bởi các kỹ thuật lọc notch nếu muốn loại bỏ mức độ cao đáng kinh ngạc. Ngoại lệ chính có lẽ là nhiễu chuyển mạch diode gây ra bởi các đỉnh hiện tại khi các điốt tiến hành ở cực đại của dạng sóng AC, và điều này có thể được giảm đáng kể bằng cách trải các điện trở và thiết kế nói chung tốt.

SMPS thường sử dụng tần số chuyển đổi trong phạm vi 50 kHz đến khoảng 2 MHz và thường trong phạm vi vài trăm kiloHertz. Những NÊN này thậm chí còn được lọc dễ dàng hơn so với nhiễu tần số thấp, nhưng mức độ loại bỏ của mạch khuếch đại giảm khi tần số tăng và thường sẽ tệ hơn ở mức trên 100 kHz so với mức 10 kHz.

Việc một nguồn cung cấp SMPS được thiết kế tốt có chịu ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của hệ thống âm thanh đỉnh cao hay không là tranh luận - và nhiều cuộc tranh luận đã được mở về chủ đề thsi. NHƯNG nếu người dùng NGHINK rằng SMPS có thể tệ hơn nguồn cung truyền thống và / hoặc nếu nhà cung cấp nói rằng họ đang hoặc có thể hoặc các bài kiểm tra nghe đã xác nhận rằng họ là "công cụ hiện đại" có thể là kẻ thua cuộc khi so sánh với sắt nguồn cung cấp - bất kể thực tế có thể là gì.

Chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng đang được sử dụng đến một mức độ ngày càng tăng trong nhiều ứng dụng. Chắc chắn các ứng dụng âm thanh cỡ bức tường đang sử dụng bộ chuyển đổi thường xuyên như không. Tôi nghĩ rằng một yếu tố chính hạn chế việc chấp nhận chuyển đổi nguồn cung cấp trong lịch sử là thực tế là trong khi hầu hết các hệ thống âm thanh không truyền qua các tần số rất cao (ví dụ trên 100KHz) ở bất cứ thứ gì tương tự như thời trang hữu ích, thì sự hiện diện của các tần số đó ở đầu vào giai đoạn âm thanh có thể gây ra sự biến dạng ở đầu ra. Đặc biệt là trong các cấu hình khuếch đại phản hồi, loại bỏ nhiễu cung cấp điện tốt hơn ở tần số thấp hơn tần số cao. Do đó, thật dễ dàng để nhiễu tần số cao khi cung cấp một giai đoạn âm thanh gây ra méo trong giai đoạn âm thanh sau. Mặc dù tiếng ồn 60Hz tự nó có thể nghe rõ hơn 100KHz,

Tôi chắc chắn rằng với bộ chuyển đổi thời gian sẽ trở nên phổ biến hơn trong thiết bị âm thanh, mặc dù quán tính tiếp thị có thể ngăn nó xảy ra nhanh nhất có thể theo lý tưởng từ quan điểm thuần túy kỹ thuật. Nếu khách hàng liên kết máy biến áp lớn với thiết bị âm thanh chất lượng và thấy các nhà sản xuất nhạy cảm hơn với chi phí sử dụng bộ chuyển đổi, họ có thể coi bộ chuyển đổi là "rẻ tiền", đặc biệt là một số thiết bị phát ra âm thanh tốt với âm thanh mụn cóc dựa trên biến áp 60Hz crummy khi được cung cấp bởi mụn cóc tường chuyển đổi chế độ giá rẻ có cùng thông số kỹ thuật danh nghĩa.

Nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi chế độ hàng loạt giá rẻ (SMPS) với khả năng lọc kém và từ chối EMI / RFI kém đã làm mờ danh tiếng của SMPS trong thế giới âm thanh Hi-Fi. Nó sẽ mất một số SMPS chất lượng hàng đầu trong các thiết bị cao cấp để khắc phục thiệt hại đã được thực hiện. Nhưng không có lý do chính đáng tại sao SMPS không thể được sử dụng để cấp nguồn cho các mạch âm thanh, lớn và nhỏ.

Nhiều công ty âm thanh băng tần cao hiện sử dụng SMPS vì nhiều lý do, không phải tất cả mà chủ yếu là vì

• (A) Trọng lượng của máy biến thế lõi sắt / cuộn dây đồng
• (B) Hiệu quả của khớp nối giữa các cuộn dây {tức là mất điện}
• (C) Chi phí thực tế của đồng những ngày này

Bất cứ ai đã từng làm việc với các hệ thống PA công suất cao sẽ biết rằng bộ khuếch đại càng lớn (600W đến 1Kw trở lên là phổ biến) có kích thước nặng và lớn để phù hợp với các trường hợp lắp trên giá treo tiêu chuẩn của bạn.

Nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính tiêu chuẩn cung cấp bất cứ thứ gì từ cộng và trừ điện áp đường sắt từ 75 trở lên 'Cố định ". Bất kỳ' năng lượng 'nào từ nguồn cung cấp không được sử dụng đều bị" thả "vào tản nhiệt.

Ví dụ, bộ khuếch đại 1 kilowatt chỉ chạy ở mức 10% sẽ mất nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt hơn so với bộ khuếch đại tương tự chạy ở mức 90%.

Một số nhà sản xuất âm thanh đã tận dụng điều này và sử dụng mạch phát hiện đầu vào để thay đổi điện áp đầu ra của nguồn cung cấp để chỉ cung cấp mức đường ray cung cấp cần thiết theo yêu cầu. Chuyển đổi từ 4 đến 10 lần tần số âm thanh, (mọi thành phần HF có thể dễ dàng được lọc ra khỏi nguồn cung cấp DC)

Việc chuyển đổi nhanh này thay đổi điện áp đầu ra từ, giả sử, cộng và trừ 30V đối với tín hiệu mức thấp, thành cộng và trừ 90V (hoặc cao hơn, tùy thuộc vào thiết kế FET / Transitor). Do tính hiệu quả của SMPS, điều này giúp giảm đáng kể chi phí và trọng lượng của bộ khuếch đại vì không còn có các khối thép và đồng lớn nữa, nhưng cũng không có tản nhiệt nhôm lớn để làm giảm tổn thất điện năng lớn, hoặc những chiếc quạt lớn đó cần thiết để chuyển đủ không khí xung quanh chúng.

Trừ khi được lọc kém, không có "nguồn cung cấp" nào ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh của bất kỳ bộ khuếch đại nào dù là tuyến tính hay kỹ thuật số. Một điện áp là một điện áp; phẳng và gợn không có loại nào: sau đó là thiết kế của bộ khuếch đại xác định nhiễu và méo