漫談發燒之白話音響電源
一直很想寫一篇關於發燒音響電源的文章，但是無奈沒有頭緒。上次寫手機充電器不能充電打電話文章的時候，想起了關於火電、水電影響音響音質的笑話，整理了一下思路，今天才能得以成文。
關於發燒圈裡玄之又玄的一些理論，雖然好像有道理，但是經過仔細分析之後，就權當是笑話了，下面跟大家分享三個小段子：
第一個段子：「據說真的音樂發燒友連換個保險絲都能聽得出來」
第二個段子：
1、用火電的力度大點，聲音偏暖；用水電的聲底偏冷，但解析力很高。水電中，以葛州壩的電音色最好；火電中，以北侖電廠的電音質最好（因為燒的無煙煤的比例最高）
2、同一套器材，晚上8點到10點的時候音色就感覺有點偏冷，晚上11點之後聲音明顯偏暖。後來才發現高峰電用的是外省的水電，低谷電以本地火電為主，鐵證如山！
3、風力發的電層次感很差，聽感朦朧，聽菜可婦司機的A大調B小調，音場明顯收縮，小提琴部都混在一起。
4、風力發電的單機功率在500w以下的音色都偏薄。
5、電是三相和兩相和音色關係不大，關鍵是平衡感。
三相電播放大編製的交響樂陣腳明顯比兩相的要穩！核電適合播放《終結者》之類的大片伴音。但遺憾水、火、風、核電都並在了國家電網上了，所以放什麼聲音都是混論一片。
6、有位燒友為此從上海搬家到廣州，聲音好很多。因為南方電網以大亞灣核電和兩廣水電為主，音響既有力度，又比較清澈。最近準備投資建設獨立不併網的雅魯藏布江水電站，高山雪原的天水將使音響脫胎換骨，但可研報告遭到印度的反對。
7、太陽能發電有何不同？聲音偏向溫暖,不冷,但是有點薄。
8、不久前，我一位朋友，國內最資深的耳機發燒友，一日試聽鐵三角AT-HA25D耳放配AD2000耳機，聽著聽著突然摘下耳機說今天沒法聽了，一定是水電站的水位又漲了，令在場其他燒友目瞪口呆！第二天果然報道山洪爆發，小豐滿水電站水庫水位暴漲，達到1953年來的最高水位，要知道遼寧電網只有1％的電力來自小豐滿！
四座皆驚，以為神耳！
第三個段子：
一組英國倫敦城市**法醫研究人員最近宣布，他們可以通過任何通過錄音設備錄製的音頻，來確定錄音的具體時間，這種技術被稱為「聲音指紋」。他們是怎麼做到的？一般情況下，錄音的時候都會錄進一種不可避免的噪音：來自於電網的交流電的信號震蕩。在英國，這樣的頻率為60赫茲，而在北美、歐洲其他地區和中國，這樣的頻率為50赫茲。這是所有的錄音設備都可以準確記錄的一種特殊的噪音對於大多數人來說，噪音是刺激性的，並沒有任何實際意義。不過法醫研究人員觀注意到，電網的頻率實際上實際上會隨著時間的推移，發生大約為千分之幾的波動。這種波動來自於供給和需求的結果：當負載較高的時候，頻率會略微下降一些，反之亦然。有趣的是，這些變化發生的方法是獨一無二的，這意味著，在這惱人的嗡嗡聲的變化可以被用作一種「聲音指紋」。記錄電網頻率的變化，並對音頻文件中的變化進行分析比較，就可以準確地確定音頻錄製的日期和時間。到目前為止，倫敦城市**部門的研究人員已經通過技術手段，記錄了過去7年中每一天每一秒的電網頻率變化。而這種技術已經被用來在法庭上，作為一種重要的證據。當然，該技術只適用於那些擁有一家獨大電網企業的國家。如果像美國一樣，有很多不同的電力公司，那麼這樣確定證據將會更加麻煩一些。
我不敢妄下結論說這都是偽科學，因為有人聽了會不高興。但是看了之後心裡堵得慌，因為這些玄之又玄的理論，真的能夠影響一些人，所以有必要跟大家一起討論一下電源這個話題。 我們這次所討論的電源，範圍僅限於我們的音響系統所使用的電源，其他的不在討論之列。
據我所知的，在音源、前級、後級等等這一些電路的供電里，除了電子管的燈絲加熱有的使用交流之外，其他的無一例外的都是交流電經過降壓、整流、濾波這三步然後給電路板供應直流電，雖然電路千差萬別，但是步驟不出大概。
為什麼我要限定「音響系統使用的電源」這個範圍呢？因為音響系統放大的是聲音的電信號功率，大家也知道反映在聲音上有的時候聲音大，有的地方聲音小，簡而言之，音響系統輸出的信號不是一個恆定的數值，而是在設計範圍內不斷變化的（超出設計範圍的波形被放大到飽和狀態無法繼續被正常放大，在波形上看著就好像被削掉了一樣，叫「削波失真」），所以輸出功率是一直變化的，那麼放大電路所需要的電源功率也是不斷在變化的，這些連續不斷變化的功率要求，就是音響電源自己的特殊要求，下面就分別就這些要求做一分析：
首先是電壓恆定。其實最理想的音響供電電源，是使用恆壓源，就像低內阻的蓄電池一樣，我們在音響電源設計上所有的努力，都是想讓我們設計的電源輸出更像恆壓源。這樣的理想電源有什麼優點，就是不論後面需求的功率如何變化，電源電壓一直恆定純凈，這樣可以保證最優秀的工作狀態。有的朋友會說，那我們直接用蓄電池不行嗎？用蓄電池是可以的，但是充電是個麻煩，而且隨著用電時間的增長，電壓下降、內阻增大，蓄電池是有壽命的，還會污染環境，所以說來說去，還是用市電是最現實的選擇。有的朋友說了，那麼現在做個穩壓電源不是很簡單嗎？非也。我上面說了，音響系統的功率要求通常都要幾十瓦到幾百瓦，上千瓦的都有，要做這麼大功率的低內阻線性穩壓電源成本足夠辟邪了。如果說影響整流電源電壓恆定的因素，還是不少的，我們循著一個路線挨個說。
第一，就是電網的電要電壓恆定。電網的電供給到我們的家庭中，在電力變壓器之前的根本不用考慮，在電力變壓器之後，要經過主電纜到總開關，再從總開關到電錶，再從電錶到斷路器，然後再到我們家裡的牆壁插座，有的還需要從牆壁插座引到插排。前面說過，音響系統需要的功率在不斷變化，引起線路上的電流在不斷變化，電線的電阻是相對恆定的，所以損失在電線上的電壓也是隨著音響系統需要功率的變化在變化的，功率大的時候，損失在電線上的電壓就多一些，這確實會導致音響系統（尤其是功率放大器，也就是功放機）供電的交流電壓不能恆定。所以，只要家庭條件允許，盡量使用粗一些、銅質的入戶電纜，這是非常提倡的，然後使用優質插座，這也是必須的，這一些銅電纜也好、優質插座和插排線也好，都是為了盡量減小線路上的電阻和電壓損耗，提高電源效率。但是，我說但是了啊，但是，對於一個200瓦的音響系統來說，假設沒有穩壓，在峰值的時候，市電電纜上的電流還不到1A，這反映在很差的電纜上假設說有10個歐姆，電壓降也才10V，對於220V來說，峰值情況下的電壓波動也才4.5%，況且，音響系統一般沒有放到滿功率的，按照一半來說，再按照出現峰值功率的時間佔比為一半來說（濾波電路起了作用），正常放音情況下，電壓的波動才佔到1%左右，這還是很差的入戶電纜，所以，基本上牆壁插座以前的部分，是不需要我們去考慮的，如果真要改善，換一條質量過硬的插排意義更大一些。
第二變壓器的電壓恆定。學過物理的同學們都知道，變壓器就是兩組線圈一個鐵芯而已，變壓器做好之後，兩組線圈的匝數比是一定的，所以理論上電壓也是恆定的。但是，還是因為音響系統的功率一直變化，導致電流在不斷變化，而大家知道線圈都是銅質漆包線（注意，一些黑心廠家還有用鋁漆包線的）繞出來的，是電線就有電阻，所以電流的不斷變化，導致消耗在線圈上的電壓也是在不斷發生變化，這樣變壓器輸出的電壓也是不斷變化的。但是通常來說，音響降壓變壓器次級（輸出端）採用的都是很粗的漆包線，而且匝數比較少，所以電阻也比較小。從這個原理上看，如果變壓器都採用很粗的漆包線來繞制，不就可以盡量減小電阻了嗎？理論上這個說法沒錯，但是用很粗的漆包線繞制的變壓器通常都很大，笨重不說，成本也太高了，所以變壓器的選擇上，通常就是按照實際需要的功率來選擇，然後再適當的留有一定的功率餘量就可以了。還有機內的電源導線，通常都比較粗，因為機內已經變成較低的電壓，同樣功率下電流要大很多倍，所以也是為了盡量的減小電阻和線上的電壓降，提供穩定的電壓。現在大家可以明白為什麼賣變壓器的都把使用純銅漆包線、使用無氧銅漆包線作為賣點了，因為純銅或者說無氧銅的純度高，電阻小，輸出的電壓波動小，回到變壓器本身來說，自身損耗的電壓低，就不會發熱嚴重，那些使用了小一號的變壓器或者使用鋁線變壓器的，在輸出大功率的時候，變壓器會發熱嚴重甚至燒毀，原因就在這裡。
第三、整流器的電壓損耗小。現在的整流都是使用的大功率半導體整流橋，額定功率越大的整流橋，瞬間可以通過的電流越大，但是內阻往往是固定的，也很小，有的甚至也就是零點幾個歐姆。但是整流橋的選擇跟變壓器是一個道理，功率夠用，留有餘量就夠了。
第四、濾波器。傳統意義上的濾波器，其實就是一個大容量的電解電容，電容器兩端的電壓是不能突變的。電容量越大，可以儲存的電荷越多，兩端的電壓變化就越難，所以利用並聯大容量的電容器作為濾波器，就可以把整流器過來的脈動直流電，變成相對穩定的直流電，這樣的大容量電容器也叫做「大水塘」電容，意思就是像一個大水塘一樣，有很多的水在裡面可以最大程度的保持水面（電容器兩端電壓）的恆定。所以一些上檔次的機器，尤其是大功率機器，他的大水塘電容器的個數往往是有好幾個，甚至多達數十個。這些電容器的容量基本都在10000μF或者以上。
為什麼上面說是「傳統意義上的濾波器」呢？這就牽涉到不同電路的供電問題。功率放大電路需要的電流大，所以不能有太多的處理元件，就是要簡單粗暴，因為每增加一個元件，都要增加損耗。但是對於信號處理類的電路，比如前級放大電路，需要的電流比較小，同時，他的供電質量要求非常高，因為在前級信號處理過程中，電源電壓的波動會直接反映到前級信號的輸出，前級一般放大5-8倍，到了後級再繼續放大，最終這個給前級電路供電的電壓波動會被放大很多倍，造成失真，所以前級信號處理電路對電壓穩定性和純凈度都有著極高的要求，所以，一些用心的廠家，給前級供電的電源濾波部分往往都是單獨設計的，就是為了進一步增加前級信號處理電路供電的電壓穩定性和純凈度的。
上面提到了電源「純凈度」這個概念。還是那個意思，理想情況下供給電路的應該是恆定的直流電，但是，畢竟這個電是我們從電網的電降壓整流過來的，所以電網電壓的波動（包括臨近大功率設備的啟動或者輻射）和接收到的干擾雜波，都會進入到濾波電路，還有本機內有的電路是會產生干擾的，比如有的部分使用開關電源模塊（雖然在音響系統中這有些格格不入），還有的集成電路、VFD屏的高壓發生電路等都會產生干擾信號，這些信號都會串入到電源系統，如果不處理乾淨，干擾雜波是會進一步跟電源一起進入到信號處理電路，會進一步對電路處理的微弱信號造成干擾，也可能會伴隨信號一起被放大，成為很難消除的雜音，而如果通過共模扼流線圈的抑制、不同容量電容器對不同頻段的吸收、穩壓模塊對前後的隔離、負載電阻穩定工作狀態等手段，就可以最大程度的凈化供電品質，當然這個濾波處理電路的電流供給能力不強，但是滿足前級信號處理電路的使用是綽綽有餘了。
順便提一下「前後級獨立供電」這個概念。我們的功率放大器（功放機）一般都是「合併式」功放機，意思就是前級信號處理電路和後級功率放大電路合併到一個機箱里了。但是對於一個講究的高檔功放機來說，當然是獨立的電路和機箱是最好的，但是成本高、還要多一組信號線，所以絕大多數的功放機都是合併式功放機。而合併式功放機因為前後級都在一個機箱里，使用一個電源，這樣在後級大功率工作的時候，對電源的電壓輸出和供電純凈度都是有影響的，這個電源如果同時也為前級信號處理電路供電（實際上這是多數民用功放機的供電方式），那麼這個電壓波動和干擾雜波就會進入前級信號處理電路，前級信號處理電路把電壓的波動和干擾雜波放大後送到後級繼續放大，這樣原本很小的電壓波動和干擾雜波經過多次放大，會變得十分明顯，讓音質明顯劣化，當然這不是我們願意看到的。所以，一些高檔的合併式功放機採用了前後級獨立供電的方案。簡單來說，這些功放機的前級信號處理電路和後級功率放大電路各有一套獨立的電源系統，分別獨立供電避免相互影響，這樣最大限度的避免了因為一套供電系統造成的相互影響的問題。
通過以上對音響系統使用電源的特殊要求的分析，再回頭看看開頭的三個段子：
第一個所謂更換保險絲都能聽出區別的大師。一個保險絲的電阻用普通的萬用表都測量不出來，通常要用毫歐表或者更高級的儀錶才能測量出來，在這一個保險絲上能有多少電壓降？這微乎其微的電壓降能對音質產生影響嗎？顯然，這是不可能的，相比於這點電壓降對音質的影響，還不如人距離兩個音箱的位置或者耳機的佩戴方式不同帶來的影響大。如果說真的就是換了保險絲有明顯的區別，那只有一種情況，那就是他的保險絲座氧化造成接觸電阻太大，這樣的情況下，區別也不是因為保險絲，而是這個大師太懶了。
第二個，所謂火電暖、水電冷，併網供電亂鬨哄的大師。一句話，我們用的是整流濾波後的直流電，電網的供電質量或者發電類別跟我們聽到的幾乎沒有關係，如果他真能聽出來這個發電類別的區別，那麼說明這個電網的交流電直接進入了信號供電，這是他的電源電路不過關，而不是哪種發電類別的問題。
第三個，所謂聲音指紋的問題。首先發電廠的發電機轉速是大體恆定的，這樣我們電網的交流頻率才能恆定，而這個頻率的恆定是在發電廠控制的，不受電網用電負荷反饋的影響，那種用電負荷大然後發電機就「憋得」轉的慢的想法模型，基本就是來源於看到的便攜汽柴油發電機設備，但是我們國家電網的電從發電廠送到用戶家裡，是經過了N多的配電、變電、輸電設備的，在負載端幾乎不可能再通過反饋影響發電機轉速的。所以引用某國、連續多少年記錄、還被用在法庭上作為證據，這一看就是瞎掰。同樣的，如果他真能探測到頻率的微弱變化，前提必須要求全國就一個發電廠，那這個國家的規模也就是連一個小縣城都趕不上吧，因為現在一個小縣城兩個火電廠不夠用，多數都是用的國家電網的電。
結合著三個段子，或者說笑話，跟大家一起探討了音響電源的特點和要求，不為別的，一是為了讓大家明白音響電源的特性和需要注意的問題，二是對於這些所謂「大師」的神級玄說有一定的判斷能力。
