大多数音频电路由大而重的变压器和平滑后的小纹波供电。SMPS 更小、更高效。EMI 可以通过金属外壳进行屏蔽,并且可以对输出进行滤波以抑制噪声。
特别是在电力将被进一步监管的地方。为什么不在音频电路中使用开关模式电源,例如。功率放大器,以及可以进行哪些改进以使 SMPS 适合音频电路?
大多数音频电路由大而重的变压器和平滑后的小纹波供电。SMPS 更小、更高效。EMI 可以通过金属外壳进行屏蔽,并且可以对输出进行滤波以抑制噪声。
特别是在电力将被进一步监管的地方。为什么不在音频电路中使用开关模式电源,例如。功率放大器,以及可以进行哪些改进以使 SMPS 适合音频电路?
让我给你一些关于我自己的背景......我在音频行业从事专业工作超过 14 年。我为大多数主要的专业音频公司、一家发烧友公司和几家消费音频公司设计了电路。关键是,我一直在附近并且知道很多关于音频是如何完成的!
SMPS 可以并且用于音频电路!我已经使用它们从敏感的麦克风前置放大器到巨大的功率放大器。事实上,对于较大的功率放大器,它们是强制性的。一旦放大器超过几百瓦,那么电源就需要超级高效。想象一下,如果 1000 瓦安培的电源效率仅为 50%,它会产生多少热量!
但即使在较小的规模上,SMPS 的效率通常也很有意义。如果模拟电路设计得当,那么来自电源的噪声就会被模拟电路抑制,并且不会影响音频噪声(非常大)。
对于那些对噪声超级敏感的应用程序,您可以采用混合方法。假设您有一个需要 +5v 的 ADC。您可以使用 SMPS 产生 +6v,然后使用超低噪声线性稳压器将其降至 +5v。您可以获得 SMPS 的大部分好处,但线性稳压器的低噪声。它不如 SMPS 高效,但这些都是权衡取舍。
但要记住一件事......音频应用程序的 SMPS 需要在设计时考虑到音频。当然,您需要对输出进行更好的过滤。但是您还需要牢记其他细节。例如,在非常低的电流下,SMPS 可能会进入所谓的“突发模式”或“不连续模式”。通常,SMPS 将以固定频率切换,但在其中一种模式下,切换会变得有些不稳定。这种不稳定的行为可能会将输出噪声推入音频频带,从而变得更加难以滤除。即使 SMPS 通常以 1 MHz 切换,当处于其中一种模式时,您可能会得到 10 KHz 噪声。控制这种情况如何发生取决于电源使用的芯片设计。在某些情况下,您无法控制它。
有些人主张只使用线性电源来提供音频。虽然线性电源的噪音较小,但它们还有很多其他问题。热量、效率和重量是最大的因素。在我看来,大多数只宣扬线性供应的人要么是误传,要么是懒惰。因为他们不知道如何处理开关电源而被误导,或者因为他们不关心如何设计稳健的电路而懒惰。我已经用 SMPS 设计了足够多的音频设备来证明它可以在没有太多痛苦的情况下完成。
D类放大器是一种开关电源。这些天来更常见,并且可以有很好的规格。当被告知放大器是 D 类或内部有开关电源时,发烧友可能会皱起鼻子,但在适当的双盲测试中很难检测到这种情况。在音频世界中,很难将科学和可衡量的结果与宗教信仰区分开来。
短的:
SMPS 广泛用于许多音频系统。
在非常高端的发烧友目标系统中,基于铁芯变压器的电源可能是首选,因为效果上的细微差别非常细微,以至于只有真正的爱好者才能检测到或声称可以检测到它们。
在许多应用中,SMPS 通常用于为音频电路供电。
大多数家用音频设备可能使用 SMPS。
由于实际和/或感知的好处,发烧友的高端系统可能会使用“铁变压器”。基于 50 Hz 变压器的电源的噪声消除是众所周知的,大部分噪声能量都在低频,这是主频率的倍数,如果需要非常高的抑制水平,则可以通过陷波滤波器技术对其进行抑制。主要的例外可能是当二极管在交流波形的峰值处导通时,由电流峰值引起的二极管开关噪声,这可以通过扩展电阻器和一般良好的设计来大大降低。
SMPS 通常使用 50 kHz 至约 2 MHz 范围内的开关频率,通常在几百千赫兹范围内。这些应该比低频噪声更容易被滤除,但放大器电路的抑制水平会随着频率的增加而降低,并且在高于 100 kHz 时通常会比在 10 kHz 时差得多。
设计良好的 SMPS 电源是否更容易显着影响高端音频系统的质量尚有待商榷——关于这个主题已经发生了很多争论。但是,如果用户认为 SMPS 可能比传统电源更差和/或如果供应商声明它们是或可能是,或者听力测试已经证实它们是,那么与铁芯供应——不管现实如何。
在许多应用中越来越多地使用开关电源。当然,壁疣大小的音频应用程序经常使用切换器。我认为历史上限制采用开关电源的一个主要因素是,虽然大多数音频系统不会以任何类似有用的方式通过非常高(例如超过 100KHz)的频率,但在输入到音频阶段可能会导致输出失真。尤其是在反馈放大器配置中,电源噪声抑制在低频下优于高频。因此,一个音频级的电源上的高频噪声很容易导致下一个音频级失真。尽管 60Hz 噪声本身比 100KHz 更容易听到,
我敢肯定,随着时间的推移,音频设备中的切换器将变得更加普遍,尽管从纯技术的角度来看,营销惯性可能会阻止它以理想的速度发生。如果客户将笨重的大变压器与优质音频设备联系起来,并看到对成本更敏感的制造商使用切换器,他们可能会认为切换器“便宜”,尤其是考虑到某些设备听起来不错,使用基于 60Hz 变压器的壁疣声音当由具有相同标称规格的廉价开关模式壁疣供电时,这很糟糕。