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最近很多人喜欢用开关电源做放大器

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发表于 2018-4-4 23:45:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
我想对开关电源的影响说一下看法。
很多人有一个喜好问题就是,认为自己经常用的东西,不是很好的,而自己不常用的配件,应该会更好。
这就像国外的月亮比较圆一样。关于这个哲学的问题就不深入讨论了。
我们 DIY 一般是用线性电源,加线性稳压电源。几乎不使用开关电源。
这就让有一些人认为,开关电源一定比线性电源更好,得出结论的原因与技术无关,只是因为上面说的,不常用的应该会更好的理论。

我先说一下开关电源的简化 原理。只是我个人的看法,不一定正确。
开关电源诞生的原因,是因为线性电源的效率低下。大家用过稳压IC 应该知道,一个7812  输入最少要17V 以上的直流电压,输出才能保证 12V 直流电压的稳定
输出1A 的电流,输出12V 的电压,那么负载可以获得12*1=12W 的功率
而输入的电压是17V  电流1A,  总消耗掉17W 的电能,  功率管压降为5V,电流1A ,那7812自身的功耗是5瓦。
效率大概是12/17=70%。

这个效率还是最好的情况下了,因为一般要输出12V 的电压,输入有可能会更高电压,因为考虑到变压器自身的阻抗以及没有合适的电压的变压器等一些杂乱的因素。
所以65% 的效率是人们常举的例。

再说一下开关电源的稳压方式。

其实开关电源最重要的是从根本上省略掉  7812 这个压降的一步。  它直接把220V 市电,直接整流为300多V 的直流电压,然后把这个电压用一种通和断的不断的变化

使经过开关变压器,然后整流得到的电压是一个不持续电流。假如这个电压是持续的,那么开关电源每一个都是直流300多V 直流输出。

而实际上并不是,那么输出的电压很低,实际上就是市电在电压过高的时候,关闭了电流的过程,一般这个过程的频率是一个固定值。

这里举普通的例子比如100K 的频率,而方波的高电压波持续时间的长宽,也叫脉冲的宽度,用这个来控制输出电压的有效值。

当然,有兴趣的可以去百度下 PWM 的原理,现在基本上都是这种方式比较多。

当然也有其它各种。就不举例了。

结果就是开关电源在输出的时候,并不是直流电压

而是一些时而通,时而断开的电流,最后在输出那里,经过电感 L, 电容C,降低 了输出的高频谐波。( 我这里只说降低 ,而不是去除)
我们应该知道,电感,电容器组成的无源滤波器。
衰减的性能 曲线应该是怎么样的,玩过 滤波器的人,或者分频器的人都应该懂。

就是滤波器严格来说不应该叫滤波,应该叫衰减器。为什么我叫他衰减器,就是他是以一个线性的曲线,把高频的电压幅度慢慢降低。直到可以忽略不计。

记住。这里又有个关键词。是忽略不计。但是如果不忽略它,要计算他。也是存在的。

如果有示波器的人把开关电源的电压在有负载的时候进行测量就会发现。

这个直流其实也是有许多高频 的 PWM 干扰成份,   PWM 的衰减率=  频率* LC 系数。如果幅度相等的话,频率越高,衰减后的残值就越小。

但是普通的工业开关电源,基本上都是 50-100K 的频率的,这个频率甚至放大一点的话。耳朵都能听见。

用这种电源给功放和前级供电,最容易出现的问题就是。功放的 ROBEL  电阻发热严重,烧掉。

大家应该知道 ROBEL 网络就是功放输出端的一个滤波器,频率一般是160K 左右。

这个电阻会发热就说明2点,功放自激了,或者功放输出带有高频成份比较严重。


看到这里大家应该知道。开关电源有的会烧掉 ROBEL 电阻的原因。

先说到这儿。有空再继续。最近忙得很。
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 楼主| 发表于 2018-4-4 23:51:36 | 显示全部楼层
烧掉 ROBEL 电阻还是表面的,当电压存在高频谐波的时候,给功放供电。

而功放管其实就是一个电源的转换器。   功放管工作在  信号-电源-信号放大,这是功放的基本原理。

而我们在理论设计功放的时候,电源都是一个理想的直流电压。假如 电源并不理想 ,而直接设计为高频载波中的类直流电压。

那么很明显的就是,输出的信号也会存在这些高频干扰信号。当功率管工作在模拟的持续压降状态 ,并且 又有较高频的压降变化的时候。

功率管比正常的发热要更大很多。所以我见过许多开关电源,烧掉了功放管的例子。


开关电源由于没有直接的线性稳压的过程,它的稳压是依靠着对电流脉冲时间长短,也就是脉冲宽度来控制输出电感电容储存的电量,得到一个较为稳定的电压的方式。

这种方式显然的好处就是,不存在理论上的压降和内阻过程。这对于大功率的效率提升是很明显的。

但也正是这种效率的提升,而没有压降元件,也就是模拟电路中 7812 这个角色的出现,使得开关电源从市电到整流,开关调制,降压,衰减。整个过程中没有一个有源的稳压元件。

这上面这句话基本上总结了我对开关电源缺点。  当然有人要说开关电源输出也是有稳压IC的,比如 TL431进行的电压反馈。

但是我说的是,串联的线性稳压,而不是稳压IC 的反馈信号,让 PWM 控制模块仍然用  调整脉冲的方式来进行电压调整。电压调整只是电压调整。

而不是去除高频的电压干扰。这完全是不一样的概念。由于开关电源追求的是效率,更高的效率。

所以线性稳压是不可能会在将来或者任何一个常规工业开关电源的输出上面的。

除非你自己去订做,但是稳压IC 的低效率会让开关电源失去意义。

但是用在音响上,其实我们用的功率并不大。大多数家用的HIFI 功放,在使用中的功率也就是输出不到五瓦而已。功耗整体控制在30瓦以内。

哪怕开关电源的使用,使功耗30瓦,变成了 25瓦,我也觉得没有什么意义。


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发表于 2018-4-6 10:21:52 | 显示全部楼层
我亦讲我的个人见解: 要将开关电源和稳压分开来看就易理解了少
开关电源, 并不是新东西了, 早期四五十年代,  苏联汽车上收音机的B(电子管高压), 亦算是开关电源了, 原理是用一个电磁振动开关, 将直流电变为脉冲, 再经变压器升压到高压, 大概如下吧:

要将电压变换, 基本上都靠变压器, 同等功率下, 频率越高, 体积越小, 用铜量越小, 当然越轻, 所以, 现时开关电源, 无非是为了降低材料成本, 留意的是, 只是材料成本, 因为开关电源的设计成本并不少, 所以, 现阶段, 量大的电子产品, 都用开关电源
开关电源和工频电源谁好? 我认为沒什么太大区别因为原理没什么本质的区别:
只是工频电源直接用变压器变为低压, 开关电源先将交流电直变高压直流, 然后将这直流变为高频交流再变压
开关电源很多种, 差别在转换成高频, 如果转换成方波, 如反激正激,这样成本低, 但干扰大些, 如杲转换成接近正弦波, LLC方式, 成本高, 但干扰少
致于稳压, 是另一个问题了, 常见稳压: 串联稳压, 并联稳压和开关稳压, 要理解亦简单, 将电压变成水压理解就行了, 水压, 其实就是水面高度
可以看到, 开关稳压只是相对稳压, 肯定比不上串联稳压,并联稳压, 但不管怎样, 都比无稳压会强
增加稳压, 工频变压器,对于大功率, 相当贵, 相当于增加成本50%, 很少人用, 但开关电源, 如果用开关稳压方式,只是增加1-2元成本, 稳压功能相当于送的, 故都加上
DIY, 是不需刻意的, 就看自已要求, 方便了, 适合自己就是好的, 效果, 都可以做得好的,至于干扰,都存在,只不过一个频率低些,一个高些,都是必须解决的


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发表于 2018-4-6 21:07:29 | 显示全部楼层
开关电源容易坏!
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发表于 2018-4-7 09:46:48 | 显示全部楼层
李茶山 发表于 2018-4-6 21:07
开关电源容易坏!

绝对正确
任何东西,都有损坏的机会,电器零件同样,都存在一个损坏的机率,特别是高压高电流下,另外,有源零件损坏机率会高些,当然,零件越多,损坏的机会越多,因为每个零件都有机会坏
开关电源零件远多于变压器,所以坏的机会更多,这是必然的,亦是正常的
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发表于 2018-4-7 15:56:11 | 显示全部楼层
看来讲解的问题是一个大问题,很多时候,每个人讲解独有一个自己固定的思维模式,LJM和jingship,还有李茶山三人的讲解,有图的jingship能够让人比较容易理解,而其他人的讲解就相对需要有一定的基础知识才能讲得通,理解明白。
反观DIY玩家可能有相当一部分的爱好者都是属于基础不够专业,但是喜欢搞整的,而有一部分则是高手,对电路有自己的造诣。因此每个人都有自己看法,但不管哪种水平和层次的爱好者来做机器都存在一个理论到实践的过程,LJM自然是这方面的强者,不然淘宝双皇冠,10多年老店,且不断有新品推出,正所谓是轻车熟路,但我个人估计LJM老大对音乐的理解可能和狂热的HIFI发烧友又不一样,hifi发烧友要的是听感,牌子,技术指标相对他们来说并不重要,而整个发烧过程是一个系统工程,从听音环境到线材用料都会影响音质和心理暗示。

所以,我只能说每个人还需要给自己一个正确的定位来玩吧。
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发表于 2018-4-8 00:26:15 | 显示全部楼层
hyx1976 发表于 2018-4-7 15:56
看来讲解的问题是一个大问题,很多时候,每个人讲解独有一个自己固定的思维模式,LJM和jingship,还有李茶 ...

我只是个菜鸟级别,Ljm与jingship才是真正的高手,看过很多jingship的贴子,见解独到,也易懂,很喜欢看他的贴子!Ljm设计的功放板我觉质素很高,设计严紧,不像有的卖家随便拿个电路来粗制滥造,有好几块在别家买的板子(价线.比LjM的贵)被我丟到角落里吃灰啦。.我现在装机就只认Ljm的板子,他的板子与前级搭配得好,那效果可ko不少机!
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发表于 2018-4-9 11:33:03 | 显示全部楼层
李茶山 发表于 2018-4-8 00:26
我只是个菜鸟级别,Ljm与jingship才是真正的高手,看过很多jingship的贴子,见解独到,也易懂,很喜欢看 ...

错了错了,我不是高手,只是业余水平的
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发表于 2018-4-9 16:34:45 | 显示全部楼层
发布各位宝贵的经验和看法总是极好的,可以从不同角度看问题,让大家都可以学习到不少的知识。
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