淺談電源:線性電源,切換式電源及電池供電耳機和音響玩到中燒,準備整頓電源系統的時候應該會看到這幾個單字
如果自己願意做功課又有基本的電子學背景的話, 其實不難了解其中的差異
然而音響和耳機系統有一個最大的差異, 就是功率的級別
二聲道音響需要大功率,上至數百瓦都很正常, 但即使是頂級的耳機系統也不過耗電數十瓦
所以音響和耳機系統在這邊的差異上,代表耳機系統可以用全電池供應
線性電源:先從線性電源開始說起吧, 什麼是線性什麼是非線性這點高中數學有教,忘掉的請自己去Google
線性電源有很多種,最常見的就是利用線圈(trans)降壓原理做成的變壓整流器
其實線圈電源(變壓)主要是由線圈感應電流原理所構成,這個理論國中理化應該就有教
忘掉的可以看這個pdf的第五章
http://www.phyworld.idv.tw/NATURE/PDF/B6_CH2_5.pdf簡單說就是利用鐵蕊上左右邊線圈纏繞圈數的差異來做降壓的工作
線性電源變壓示意圖
不過這邊只是降壓,輸出電壓仍然是交流電,例如先把110V交流電先降壓成24V交流電這樣
不過感應電流有一個好處, 就是他的反應很慢而且不即時,也就是許多更為小不規則的高頻雜訊會在線圈感電的過程中自然被忽略掉,講白一點就是被濾掉, 市面上的隔離電供其是也是利用線圈感電的特性製作,只是不需要變壓效果的電供則是左右纏繞的線圈數量相同而已
如上圖所示,經過線圈降壓後的低電壓交流電,之後經過二極體(只允許單一方向的電流導通)和電容的緩衝,漸漸的形成比較平滑的直流訊號, 但是至此為止直流仍留有60HZ的週期訊號成分,接下來若要處理則以穩壓器來處理
經過穩壓器(三端子レギュレータ)後,形成平滑的直流輸出, 穩壓器多為定電壓輸出, 超過的電壓則轉換為熱能,所以穩壓晶片後面多接有大型的散熱板
但是穩壓器也會產生雜訊,若要排除雜訊則可在穩壓器後面再接上電容使其平滑化
線圈本身的變壓比例是固定的, 除非改變左右線圈纏繞比率否則若100V AC下輸出24V AC, 則110V AC下則會輸出26.4V AC. 線圈式變壓器的穩壓(固定電壓輸出)多靠穩壓器強制放熱來固定,可以容許少量的電壓變化(ex:100v~110v),但無法支援110V->220V的這種大範圍變化(穩壓器線路容易燒毀)
隔離電供:線圈感應電流除了變壓以外, 重點是可以濾掉原本線路中混入的高頻雜訊, 隔離電供就是利用左右纏繞的線圈數量相同的線圈組成, 藉此隔離掉原本市電以及家中其他電器影響所產生的雜訊, 依設計或許會在後端加上EMI/RFI等功能也不一定
除非有特殊設計,否則隔離電供沒有穩壓功能,進來110v出去就是110v, 進來100v出去則也是100v
其實說難聽點隔離電供的原理也就是trans感應線圈而已,當然不排除各家會加入什麼神奇濾波功能就是
不過其設計與構成其實都比線圈變壓器來的簡單, 其成本當然也不高就是了
當然如果有人拿OFC7N的銅線來繞鐵心之類的話就另當別論了
非線性電源:切換開關式電源(Switching Power)
了解切換式電源的原理前必須要先了解PWM調變
參考資料
Wikipedia - PWM調變早年在電子電路中因為純正的D/A電路很貴,(需要無數的比較器),所以想到用晶片高時脈的優點去控制數位Digital I/O接腳的ON/OFF時間間隔, 讓其產生近似類比的波形(經過電容平滑化)
既然直流可以經由高速的開關模擬類比波形, 則實質為60Hz SIN波的AC電源當然也可以經由高速開關模擬成直流.這就是切換開關式電源的原理
切換開關式的電源的缺點是會產生大量的高頻雜訊,這些雜訊進入音響機器後常常會對最終音質產生不可預期的後果, 當然高頻雜訊可以靠LPF(低通濾波器=電容)濾除, 但事實上很多事情難以像設計般完美, 經由實際頻譜量測下切換開關式電源的全頻率SNR通常都低於使用線圈的線性電源
電池供電 
其實若電流供給量足夠,我個人認為最完美的電源是串連鎳氫電池且無穩壓線路的電池供電
因為Ni-MH(鎳氫電池)的放電區線非常的穩定,放電期間中幾乎都穩定以1.2V放電
電池本身可以視作為一個超巨大電容,其放電曲線平滑且幾乎無任何雜訊
若耳機系統需要24V直流輸入的話,則串聯20個鎳氫充電電池恐怕是最完美的解決方式
當然有很多高價位耳擴並不是採用外接變壓器的方式, 此時若要用電池供電則必須要強制改造內部供電路徑,任何DAC/耳擴的內部絕對都是以直流運作,如Audio-technica AT-HA5000內部也是使用24V DC當作直流電源
雖然在音響系統上電池供電杯水車薪,但我想在耳機系統上電池供電恐怕是電源萬年爭端的最佳解
不過如果要選購電池盒當作電源供應, 則必須注意一下內部最好不要有升壓以及穩壓電路, 因為這些簡易的升壓穩壓電路常常產升大量雜訊, 反而把鎳氫電池乾淨的電源給破壞了
題外話...我真心覺得那些音響專用5V電池供電器真是天殺的搶錢
這種4個鎳氫電池串起來就結束的東西要賣個上萬塊到底是怎樣？馬鹿なの！？死ぬの？
