电源滤波器必要性(说说电源滤波器和隔离电源)

之前我有一篇文章写过分析电源线对器材的声音没有影响。评论区一片争论,基本很多金耳朵或者本来就是商家信誓旦旦非常有用,而且认为是所有线材中最重要的,甚至说听的时间不够久,玩久了就相信了,而我刚好是玩得够久,才从相信变成不信的。他们的理由是,放大器的原理是小信号调制电源,让电源随着小信号发生波动,所以电源线很重要。看上去好像挺有道理的,但我分析里加入了变压器,整流滤波。其实早就隔离开了信号变化造成的电流变化。当然,如果你的功放电源电路设计很差,滤波电容都无法做到其应该有的最基本的功能,那么应该有点效果。那么问题来了,那是功放不行,不是你的线不行。

这篇主要说说两个和电源相关的音响配件,一个是电源滤波器,另外一个是隔离变压器。

电源滤波器必要性(说说电源滤波器和隔离电源)(1)

电源滤波器必要性(说说电源滤波器和隔离电源)(2)

单级交流滤波线路

上图中已经将滤波器的每个单元作用标注出来,面对供电环境中容易出现的串模噪声和共模噪声进行分别消除。对于共模干扰,其实采用双绞线也能有一定的消除作用,但并不彻底。因为双绞线的绞线密度会影响抵消干扰的频段。

电源滤波器是否对于音响设备有效果?答案是有,但也要看用在哪些位置。之前的文章不是已经说过经过器材内的变压器和整流滤波后就已经不会出现杂波了吗?事实是,通过变压器》整流》滤波的供电,其实已经很纯正,但电源线进入屏蔽的设备外壳后还有一小段线路后才进入变压器,在变压器初级也会产生无线电发射效果,频率越高,对于发射的"天线“要求越短,通过正常路径是没办法进入电路,有可能可以通过无线的方式让其他小信号元件感应到。如果设计师考虑周到,会对电源电路和主要线路之间做屏蔽,从而杜绝这种干扰。当然也可以通过外部的电源滤波,提前将这部分滤掉。需要注意的是,对付共模噪声的电容旁路级是需要真真正正接地的,不然这部分是没有实际效果。部分人用了滤波器后没效果大概率是接地不良。实际使用中,我也发现实际对后级这类大功率设备,基本没有效果,甚至可能有反效果,就是滤波电感的线径不足造成电流供应能力减弱,建议后级功放不用过滤波器或者用大电流滤波器,至少要比额定电流大一倍以上以提供足够余量。其实不过就行了,反正也没效果。滤波器只提供给音源,前级使用。特别是数字音源,干扰到高频的处理电路直接影响工作效率。很多采用数字控制的工业设备,包括我们常见的电梯,也会采用电源滤波器来防止杂波干扰CPU运行。而我们在购买电源滤波器时,大概率也是买到的是工业设备用的滤波器,这些东西其实价格并不高,但如果你购买同一个产品但号称HIFI音响使用,则价格至少翻几倍,毕竟说便宜了发烧友会认为没效果。

另外一个就是隔离变压器,在谈电源线的时候已经说了变压器有隔离杂波的功能,因为工作频率就是低频,高频根本过不了,但开关电源的高频变压器除外。隔离变压器是在外部就经过一个220V变220V的变压器进行了一次隔离,基本上杂波很难再通过了,如同一个专用变电站一样。也能起到同样的效果。隔离变压器的滤波效果主要来自铁芯,因为只有一定范围频率(主要集中在低频)的信号才允许通过,所以对高频干扰有很强的隔离作用。

电源滤波器必要性(说说电源滤波器和隔离电源)(3)

隔离变压器原理示意图

对于家用HIFI音响,我更建议用隔离变压器。这其中有几个原因,首先可能我们会买一些非国内标准的器材,特别是美国和日本器材,电压本来就只有100V-120V,隔离变压器可以专门定制一个绕组直接给这些设备供电。第二就是,离地,虽然电源依然有相位,但离地后哪怕线路老化触碰设备外壳,由于没形成回路,不会造成严重的触电事故。相对来说安全很多。

但隔离变压器的成本会高许多,同样为了保留余量,变压器的功率会非常大,整套器材使用时至少要1000W到2000W的变压器,这样哪怕后期增加设备也能轻松应对,如果隔离变压器选择容量不足,就难免造成大功率设备供电不足,反而影响效果。而且变压器本身效率并不算高,有发热和震动的可能。

总结一下,无论是滤波器还是隔离变压器,都有实际效果,但都更适合用在容易受干扰的小信号处理(前级,LP唱头放大器,模拟EQ),数字信号处理设备上(数字音源,数字转盘,DAC,数字EQ,DSP等),大电流的后级可以不用。

另外对于滤波器或隔离变压器后,有采用开关电源的设备,其开关电源会造成一定高频干扰,如果有可能,单独做一路滤波器或隔离变压器进行独立使用。开关电源(含线性开关电源)的基本原理是将220V整流滤波成直流电,再调制成脉冲(开关),或高频正弦波(线性),通过高频变压器进行变压,高频变压器效率很高,所以变压器做得很小。但这个调制过程就会造成高频波段潜入供电线路影响到其他设备。

另外有一种采用二极管制造的波形重塑滤波器,其实就是整流成半波后再合并成完整正弦波,这种电路我亲身体验过很长时间,效果很好,但危险也很大,一旦某个二极管出现击穿,会直接烧了器材变压器,因为会出现单线缺半波的情况,能不用就不用,这种滤波器有个特点,能让柔弱的胆机发出很活泼动感的声音,感觉上好像功率大增,但由于存在烧坏变压器的危险,能不用就不用吧。

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