关于三种音响电源的对比测试方法
-
关于三种音响电源的对比测试方法
一
电源部分在音响系统中的重要性
电源部分是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管
理对于依赖电池电
源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗，优秀的电源管
理系统能够将
电池寿命延长两倍或三倍。电源管理技术也称做电源控制技术，它属于电力
电子技术
的范畴，是集电力变换，现代电子，网络组建，自动控制等多学科于一体的边缘
交叉
技术，先进已经广泛应用到工业，能源，交通，信息，航空，国防，教育，文化等诸
多领域。
近年来，开关电源越来越多地受到关注，与
D
< br>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究竟表现如何
？这在不少人心里还是一个疑问。实
践已经证明，普通工业用的开关电源并不适合直接套
用在音响之中，由于设计需求与
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，
简单地探讨一下各种电源的基本性能表现。
二
三种参测电源介绍
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
。
一
电源部分在音响系统中的重要性
电发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电
能。发电机、
电池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压（电流
是
电荷在电压的作用下定向移动而形成的），电荷导体里本来就有，要产生电流
只需要加上电压即可，当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放
出去，当电荷散尽时，也就荷尽流（压）消了。干电池等叫做电源。通过变压
器和整
流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设
备叫做信号源。晶
体三极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号
传送到后面的电路中去。晶体
三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。
整流电源、信号源有时也叫做电源。电
源部分在整个系统中的地位和造价也在
不断升高。但各种电源之间究竟有多大区别呢？<
/p>
在功放中
，由于功放的大功率、大动态特性，通常采用简单的线性电源，
即工频变压器加简单的整
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压供电，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，只出现在个别
Hi-End
级别的器材和单端甲类功放中。
近年来，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究竟表现如何？这在不少人心里还是
一个疑问。
实践已经证明，普通工业用的开关电源并不适合直接套用在音响之
中，由于设计需求与音
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？
开
关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，
维持稳定输出电压
的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（
PWM
）控制
IC
和
MOSFET
构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增
加而增长，但二者增
长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高
于开关电源，这一点称为成本反
转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得
开关电源技术也在不断地创新，这一成本反
转点日益向低输出电力端移动，这
为开关电源提供了广阔的发展空间
下面结合本人制作功放中的
一次实践，简单地探讨一下各种电源的基本性
能表现。
2.
开环
式开关电
源
该电源使用
SPM
< br>系列开关电源驱动模块，见图
6
。据厂家
介绍，该产品具有以下优点：
（
1
）半桥
开环式开关电源，效率》
90%
，自然冷却，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
替代工频变压器。
（
3
）振荡频率为
40kH
z
占空比为
50%
的矩形波，轻松通过
EMC
测试。
（
4
）变压器设计简单，一致性好，稳定性高。
（
5
）外围元件极少，安装空间小，
PCB
可以
做到与同等功
率的变压器的安装尺寸一样，老产品无需更改结构设计，直接更
换电源部分。（
6
）成本低，整块电源板成本不到
同等功率的环
形变压器电源的
50%
。
该电源采用半桥式驱动，
工作于开环状态，
重量约
700g
。厂家标称功率
5
00W
，连续
EMS
功率不小于
400W
。有多组输出电压，双
60V/0.
5A
（供功放前级使用），双
40V/6A
（供末级使用）
，
双
15V/1A
（供前级使用）
，
单
< br>18V/0.3A
（供保护电路使用）。厂家声称专用来替换环牛，由于是开环方
式工作，其实际表现与环牛类似，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。厂家给出
的样品参考技术参数见表
2
。
3.
开关稳压电源
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
1100
g
，半桥式驱动。电源设计紧凑合理，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，可以输出
6A
电流，超过
7.5A
电源
自动保护，输出被切断，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
。
< br>
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，表现稳定，性能一
直令笔者满意。现在最新的产品已经将主频提升到<
/p>
120kHz
，并
采用了壳式结构，进一
步提升了性能，改善了电磁屏蔽性能。
三
测试的平台与方案
测试分为静态测试和动态测试两个内容。
1.
静态
测试主要测试静态条件下电源空载和接稳定电阻负载
时的电源电压和纹波，使用
YB4365
型双踪
100M
< br>示波器、泰克
（
Tektronix
）的
2261
双踪
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测量。接于上述电源单
侧时电流约
220mA
，功耗约
< br>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状
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<
/p>
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
DA
LE
的
25W/20
Ω
两两串联后再并联，
构成
20
Ω
/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
。
2.
动态测试