Может ли аудио цепь питаться от импульсного источника питания?

Большинство звуковых цепей питаются от больших, тяжелых трансформаторов и небольшой пульсации после сглаживания. SMPS меньше и эффективнее. ЭМП могут быть экранированы металлическим корпусом, а выходной сигнал отфильтрован для подавления шума.

Особенно там, где власть будет дальше регулироваться. Почему в аудиосистемах не используются импульсные источники питания, например. Усилители мощности, и какие улучшения могут быть сделаны, чтобы SMPS подходил для аудио цепи?

Позвольте немного рассказать о себе ... Я профессионально работаю в аудио-индустрии более 14 лет. Я разработал схемы для большинства крупных компаний, занимающихся производством аудио, одной аудиофильской компании и нескольких потребительских аудио компаний. Дело в том, что я был рядом и много знаю о том, как делается звук!

SMPS могут и используются для аудио схем! Я использовал их от чувствительных микрофонных предусилителей до огромных усилителей мощности. На самом деле, для больших усилителей мощности они обязательны. Когда мощность усилителя превысит пару сотен ватт, источник питания должен стать очень эффективным. Представьте себе тепло, производимое усилителем мощностью 1000 Вт, если его блок питания работает только на 50%!

Но даже в меньших масштабах эффективность SMPS часто имеет большой смысл. Если аналоговая схема правильно спроектирована, то шум от источника питания отклоняется аналоговой схемой и не оказывает влияния на звуковой шум (очень сильно).

Для этих приложений, чувствительных к шуму, вы можете использовать гибридный подход. Допустим, у вас есть АЦП, который требует + 5В. Вы можете использовать SMPS для генерации + 6 В, затем линейный стабилизатор со сверхнизким уровнем шума, чтобы снизить это до + 5 В. Вы получаете большую часть преимуществ SMPS, но низкий уровень шума линейного регулятора. Это не так эффективно, как просто SMPS, но это компромиссы.

Но нужно помнить одну вещь ... SMPS для аудио приложений должен быть разработан с учетом аудио. Конечно, вам понадобится лучшая фильтрация на выходе. Но вам также нужно помнить и другие детали. Например, при очень низком токе SMPS может перейти в нечто, называемое «режим пакетной передачи» или «прерывистый режим». Обычно SMPS переключается с фиксированной частотой, но в одном из этих режимов переключение становится несколько неустойчивым. Такое нестабильное поведение может подтолкнуть выходной шум в полосу звуковых частот, где его становится сложнее отфильтровать. Даже если SMPS обычно переключается с частотой 1 МГц, в одном из этих режимов вы можете получить шум 10 КГц. Управление тем, как это происходит, зависит от конструкции микросхемы, используемой источником питания. В некоторых случаях вы не можете это контролировать.

Некоторые люди рекомендуют использовать только линейные источники питания для аудио. Хотя линейные поставки менее шумные, у них есть много других проблем. Тепло, эффективность и вес являются самыми большими. По моему мнению, большинство людей, которые проповедуют только линейные поставки, либо дезинформированы, либо ленивы. Дезинформированы, потому что они не знают, как обращаться с переключающими источниками питания, или ленивы, потому что они не хотят учиться проектировать надежные схемы. Я разработал достаточно звукового оборудования с SMPS, чтобы доказать, что это можно сделать без особых усилий.

Усилитель класса D - это импульсный источник питания. Они более распространены в наши дни и могут иметь довольно хорошие характеристики. Аудиошколы могут сморщить нос, когда им говорят что усилитель относится к классу D или имеет внутри себя коммутируемый источник питания, но такую ​​вещь сложнее обнаружить при правильном двойном слепом тесте. В мире аудио может быть трудно отделить науку и измеримые результаты от религиозных убеждений.

Короткий:

• SMPS широко используются во многих аудиосистемах.

• В самых топовых системах, ориентированных на энтузиастов, может быть предпочтительнее использовать трансформатор с железным сердечником из-за нюансов, которые настолько хороши, что их могут обнаружить или заявить, что они обнаружены истинными поклонниками.

SMPS регулярно используются для питания звуковых цепей во многих приложениях. Большая часть отечественного аудиооборудования, вероятно, использует SMPS.

Системы верхнего уровня для аудиофилов могут использовать «железные трансформаторы» из-за реальных и / или предполагаемых преимуществ. Устранение помех для источников питания на базе трансформатора 50 Гц хорошо известно, большая часть энергии шума находится на низких частотах, кратных основной частоте, что позволяет ее подавлять с помощью методов режекторного фильтра, если требуются поразительно высокие уровни подавления. Основным исключением является, вероятно, шум переключения диодов, вызванный пиками тока, когда диоды проводят на пике формы волны переменного тока, и это может быть значительно уменьшено с помощью рассеивающих резисторов и в целом хорошей конструкции.

SMPS обычно используют частоты переключения в диапазоне от 50 кГц до около 2 МГц и обычно в диапазоне нескольких сотен килогерц. Они ДОЛЖНЫ быть еще более легко отфильтрованы, чем низкочастотный шум, но уровни подавления схемы усилителя уменьшаются с увеличением частоты и часто будут намного хуже при частоте выше 100 кГц по сравнению с, скажем, 10 кГц.

Вопрос о том, может ли хорошо спроектированная поставка SMPS более существенно повлиять на качество высококачественной аудиосистемы, остается открытым для дискуссий - и по этому вопросу было открыто много споров. НО, если пользователи ДУМАЮТ, что SMPS МОЖЕТ быть хуже, чем традиционные поставки, и / или если поставщики заявляют, что они есть или могут быть, или что тесты прослушивания подтвердили, что они есть, то «современные вещи» могут быть проигравшими по сравнению с железом Запасы сердечника - независимо от реальности.

Импульсные источники питания все чаще используются во многих приложениях. Конечно, аудиоприложения размером с настенную бородавку используют коммутаторы так же часто, как и нет. Я думаю, что основным фактором, ограничивающим принятие переключающих источников исторически, был тот факт, что, хотя большинство аудиосистем не пропускают через очень высокие частоты (например, более 100 кГц) что-либо, напоминающее полезный способ, наличие таких частот на входе Звуковая сцена может вызвать искажения на выходе. Особенно в конфигурациях усилителей с обратной связью шумоподавление источника питания лучше на низких частотах, чем на высоких частотах. Следовательно, высокочастотный шум на питании одной звуковой сцены легко вызывает искажения на следующей звуковой сцене. Хотя шум 60 Гц сам по себе был бы гораздо более слышимым, чем 100 КГц,

Я уверен, что со временем переключатели станут более распространенными в аудиооборудовании, хотя маркетинговая инерция может помешать этому произойти так быстро, как это было бы идеально с чисто технической точки зрения. Если клиенты связывают большие неуклюжие трансформаторы с качественным аудиооборудованием и видят, что более чувствительные к производству производители используют коммутаторы, они могут воспринимать коммутаторы как «дешевые», особенно если учесть, что некоторые устройства, которые хорошо звучат с настенными бородавками на основе трансформатора 60Гц кудрявый, когда питается от дешевых коммутирующих бородавок с одинаковыми номинальными характеристиками.

Дешевые серийные блоки питания с импульсным питанием (SMPS) с плохой фильтрацией и плохой защитой от электромагнитных и радиопомех портят репутацию SMPS в мире Hi-Fi аудио. Для преодоления нанесенного ущерба потребуются высококачественные SMPS в оборудовании высокого класса. Но нет веской причины, по которой SMPS нельзя использовать для питания звуковых цепей, больших и маленьких.

Многие высокочастотные аудио компании в настоящее время используют SMPS по разным причинам, но не все, но в основном из-за

• (A) Вес трансформатора с сердечником / медной обмоткой
• (B) Эффективность связи между обмотками {т.е. потеря мощности}
• (C) Фактическая стоимость меди в эти дни

Любой, кто когда-либо работал с высокопроизводительными акустическими системами, знает, что чем больше усилитель (от 600 Вт до 1 кВт и выше в настоящее время распространены), тем тяжелее и больше по размеру, чтобы соответствовать стандартным дорожным кейсам для монтажа в стойку.

Стандартные линейные источники питания поставляют что-либо от плюс и минус напряжения на шине 75 и выше «Фиксированный». Любая «мощность» от неиспользуемого источника питания «сбрасывается» в радиатор.

Например, 1-киловаттный усилитель, работающий только на 10%, будет терять больше энергии в виде тепла, чем тот же усилитель, работающий на 90%.

Некоторые производители звука воспользовались этим преимуществом и используют схему детектирования входа для изменения выходного напряжения источника питания, чтобы обеспечить только необходимый уровень питающих шин в соответствии с требованиями. Переключение между 4 и 10 частотами звука (любые ВЧ-артефакты могут быть легко отфильтрованы от источника постоянного тока)

Это быстрое переключение изменяет выходное напряжение, скажем, плюс и минус 30 В для сигналов низкого уровня, до плюс и минус 90 В (или выше, в зависимости от конструкции полевого транзистора / транзистора). Из-за эффективности SMPS это значительно снижает стоимость и вес усилителя, так как больше нет больших кусков стали и меди, которые можно тащить вокруг, а также нет огромных алюминиевых радиаторов для рассеивания больших потерь мощности или больших вентиляторов. требуется сдвинуть достаточно воздуха вокруг них.

Если нет плохой фильтрации, «источник питания» не должен влиять на качество звука любого усилителя, будь то линейный или цифровой. Напряжение это напряжение; плоский и без каких-либо пульсаций: после этого конструкция усилителя определяет шум и искажения