de John Siau 03 mai 2016 7 min citit

Acest M Mith merge ceva de genul asta:

„Comutarea consumabilelor este zgomotoasă”.

"Sursele de alimentare liniare sunt cele mai bune pentru sunet."

În urmă cu aproximativ 5 ani, Benchmark a încetat să introducă surse de alimentare liniare în noile noastre produse și le-am înlocuit cu surse de alimentare cu comutare. Am făcut acest lucru, deoarece consumurile liniare sunt prea zgomotoase. Da, ați citit corect, consumabilele liniare sunt zgomotoase! O sursă de alimentare cu comutare bine proiectată poate fi mult mai silențioasă decât o sursă de alimentare liniară.

Surse de alimentare liniare Cauză Hum

Problema zgomotului se datorează faptului că sursele de alimentare liniare au transformatoare mari și alte componente magnetice care funcționează la frecvența liniei de curent alternativ (50 Hz până la 60 Hz). Aceste frecvențe de linie sunt audibile și suntem prea familiarizați cu zumzetul și buzz-ul pe care îl pot produce produsele audio. Nu este un secret faptul că acest zgomot este cauzat de sursa de alimentare, dar puțini oameni înțeleg de ce poate fi atât de greu de eliminat. Majoritatea oamenilor cred că zumzetul este cauzat de interferențe conduse (ondulație de curent alternativ pe șinele de alimentare), dar acest lucru este rar cazul. Cele mai multe zumzeturi de curent alternativ sunt cauzate de interferențe magnetice și acest lucru poate fi foarte greu de eliminat.

Hum este de obicei cauzat de interferențe magnetice

Transformatoarele sunt dispozitive magnetice. Puterea este transmisă magnetic între înfășurările de intrare și ieșire ale unui transformator. Într-o sursă de alimentare liniară, puterea este transmisă de pe linia de curent alternativ a unui transformator către partea secundară de joasă tensiune utilizând un câmp magnetic de frecvență de curent alternativ. Din păcate, transformatoarele nu sunt niciodată perfecte, iar o anumită energie scapă întotdeauna prin câmpuri magnetice rătăcite. Aceste câmpuri rătăcite pot interfera cu practic fiecare conductor electric dintr-un produs audio. Ecranarea magnetică este costisitoare și are o eficiență limitată atunci când circuitele sensibile sunt situate în imediata apropiere a unui câmp puternic.

Amplificatoarele de putere sunt cei mai răi infractori

Sursele de alimentare ale dispozitivelor de mare putere, cum ar fi amplificatoarele de putere audio, pot emite câmpuri magnetice foarte puternice. Aceste câmpuri puternice tind să limiteze performanța zgomotului (SNR) a amplificatoarelor de putere. Aceste câmpuri magnetice pot provoca, de asemenea, interferențe cu produsele audio care se întâmplă să fie prea aproape de amplificator. Cablurile audio care intră, ies sau trec în apropierea amplificatorului pot, de asemenea, să înregistreze zumzeturi și zumzeturi nedorite. Din acest motiv, este de obicei foarte important să păstrați amplificatorul de putere bine separat de cabluri și alte componente din sistemul audio.

Încălcarea tuturor regulilor!

Noul amplificator de putere AHB2 de la Benchmark încalcă regulile. Poate fi amplasat chiar adiacent componentelor audio sensibile fără a provoca interferențe! AHB2 este un dispozitiv de mare putere, dar nu emite aproape nici o interferență magnetică. Ceea ce o face diferită?

Secretul din interiorul AHB2 este sursa de alimentare de comutare. Această sursă de alimentare are mai multe transformatoare de mare putere, dar acestea sunt foarte mici, iar câmpurile lor magnetice rătăcite sunt în mod corespunzător mici. Motivul pentru aceasta este că magnetele funcționează între 200 kHz și 500 kHz. Pentru o putere nominală dată, dimensiunea transformatorului scade pe măsură ce crește frecvența de funcționare. Transformatoarele de înaltă frecvență au miezuri mai mici și mai puține rotații de sârmă. Pe măsură ce dimensiunea fizică scade, există o reducere corespunzătoare a intensității câmpului magnetic rătăcit.

Mărimea contează

Când transformatoarele sunt fizic mici, există mai multe opțiuni pentru ecranarea magnetică. De exemplu, transformatoarele mici utilizate în AHB2 sunt complet învelite într-un material de ferită care ajută la conținerea magnetismului rătăcit. Aceste tehnici sunt atât de eficiente încât AHB2 atinge un SNR de 130 până la 135 dB. Niciun amplificator de putere nu este mai silențios decât AHB2. Și mai uimitor este faptul că placa de alimentare cu comutare este la mai puțin de un centimetru deasupra plăcii amplificatorului. Acest produs demonstrează că sursele de alimentare cu comutare pot fi foarte silențioase! AHB2 nu a putut atinge acest nivel de performanță cu o sursă liniară decât dacă sursa a fost adăpostită într-o cutie complet separată la câțiva metri distanță.

Zgomot în afara trupei

Un avantaj major al comutării consumabilelor este că frecvența de funcționare este peste intervalul auzului uman. Dacă apare interferență, aceasta nu va provoca interferențe sonore. Această interferență poate fi chiar eliminată cu un filtru fără a încălca banda audio. Dar sursa de alimentare din AHB2 este atât de silențioasă încât nu este nevoie să filtrăm ieșirea audio. AHB2 oferă o lățime de bandă de 200 kHz fără dovezi de zgomot de comutare semnificativ, până la o limită de măsurare de 500 kHz.

Amplificare liniară cu consumabile de comutare

Vă rugăm să rețineți că AHB2 este nu un amplificator de comutare clasa-D. AHB2 este un amplificator liniar de clasă AB. Numai sursele de alimentare funcționează în modul comutat. Sursele de alimentare furnizează pur și simplu tensiuni DC reglate constant și constant pentru amplificatorul audio liniar.

Eficienţă

Un alt avantaj major la comutarea surselor de alimentare este că acestea pot fi foarte eficiente. Sursa de alimentare din AHB2 atinge o eficiență de peste 90%. Aceasta înseamnă că se pierde foarte puțină energie din cauza căldurii.

În sursele de alimentare liniare, cantitățile masive de energie pot fi pierdute în circuitele regulatorului de tensiune. În schimb, comutarea consumabilelor poate produce ieșiri DC constante, reglementate, fără a consuma energie suplimentară.

Avantajele reglementării

Majoritatea amplificatoarelor de putere tradiționale au surse de alimentare liniare nereglementate. Reglementarea este permisă pentru a economisi energie și a reduce căldura. Consecința negativă a acestui fapt este că șinele de putere se lăsă la fiecare vârf muzical. În proiectele tradiționale, bancurile mari de condensatori sunt conectate la șinele de tensiune pentru a reduce această scădere a tensiunii la niveluri ușoare. Cu toate acestea, este obișnuit să observăm o creștere semnificativă a distorsiunii (THD) atunci când aceste amplificatoare tradiționale sunt încărcate puternic.

În schimb, AHB2 are o sursă de alimentare bine reglată. Aceasta înseamnă că placa amplificatorului din AHB2 vede tensiuni DC constante care nu se înclină atunci când amplificatorul scoate din putere puterea. AHB2 nu are nevoie sau nu are bănci masive de condensatoare, deoarece sursa de alimentare răspunde la cerințele dinamice ale muzicii. Acest lucru ajută la prevenirea oricărei creșteri a distorsiunilor atunci când conduceți sarcini grele, acesta fiind unul dintre motivele pentru care numerele THD de 8 Ohm, 4 Ohm și 2 Ohm pentru AHB2 sunt aproape identice.

zgomotoase

Comutarea consumabilelor trebuie optimizată pentru aplicațiile audio

Această discuție nu ar fi completă fără a sublinia că multe consumabile de comutare sunt zgomotoase. Proiectele mai vechi și cele cu costuri reduse tind să utilizeze frecvențe de comutare mai mici, care se încadrează în frecvențe sonore. Multe încărcătoare mici de telefon mobil și computer se încadrează în această categorie. Aceste dispozitive pot provoca interferențe atunci când sunt amplasate în imediata apropiere a unei componente audio sau a unui cablu.

Consumurile de comutare utilizate în produsele Benchmark sunt optimizate în mod special pentru aplicații audio. Aceste consumabile de comutare sunt mult mai silențioase decât consumabilele liniare tradiționale de dimensiuni similare.

Comutarea sursei în amplificatorul de putere AHB2

AHB2 este un amplificator de putere liniar cu surse de alimentare cu comutare. Din câte știm, are cel mai mare SNR din orice amplificator de putere audio. SNR ponderat A are 132 dB în modul stereo și 135 dB în modul mono. Aceasta este cu 15-30 dB mai bună decât majoritatea celor mai bune amplificatoare de putere. Această performanță cu zgomot redus nu ar fi fost posibilă cu o sursă de alimentare liniară. O sursă de alimentare liniară ar fi creat câmpuri magnetice puternice cu frecvență de linie, care ar fi creat zumzet și zumzet legat de linie. Această interferență de linie indusă magnetic limitează performanțele de zgomot ale majorității amplificatoarelor de putere. Vă rugăm să rețineți că interferența magnetică este radiată, nu este efectuată. Aceasta înseamnă că nu poate fi îndepărtat cu condensatori de filtru. Adăugarea de filtre la o sursă liniară nu va elimina zumzetul și buzz-ul de la un amplificator de putere.

În AHB2, componentele magnetice (transformatoare și bobine) sunt complet închise în miezuri de oțel de ferită. Acestea sunt obiectele cilindrice gri (cu fire) prezentate în fotografia de mai sus. Aceste dispozitive magnetice de mare putere sunt foarte mici din cauza frecvenței ridicate de funcționare. Puterea câmpului magnetic este în mod corespunzător mică și este cu mult peste frecvențele audio. Dimensiunea redusă face posibilă construirea dispozitivelor magnetice în interiorul miezurilor de oțel de ferită. Aceste miezuri de ferită încapsulează complet bobinele și reduc foarte mult câmpurile magnetice rătăcite.

AHB2 utilizează un design de comutare rezonant și acest lucru reduce foarte mult zgomotul de comutare. Tranzistoarele de comutare sunt montate pe bare de aluminiu care transmit căldura către radiatoarele exterioare.

Sursa de alimentare este placa superioară a șasiului AHB2 (prezentat mai sus). Sursa de comutare este montată la doar 1 inch deasupra plăcii amplificatorului analogic. O placă de protecție magnetică poate fi văzută în spațiul dintre cele două plăci. Această placă este destul de eficientă pentru protejarea câmpurilor magnetice de înaltă frecvență produse de sursa de alimentare cu comutare, dar ar avea o valoare mică dacă sursa de alimentare funcționează la frecvențe de linie de curent alternativ.

Un avantaj suplimentar al utilizării unei surse de comutare într-un amplificator de putere este că reglarea tensiunii nu mărește disiparea puterii amplificatorului. AHB2 are surse de alimentare reglementate (o caracteristică foarte neobișnuită a unui amplificator de putere). Regulamentul ajută la reducerea THD. Din câte știm, niciun amplificator de putere nu are THD mai mic decât AHB2. Din nou, acest lucru se datorează în mare parte utilizării unei surse de comutare.

Rândul mic de condensatori de pe partea din față a plăcii de alimentare reprezintă cea mai mare parte a capacității pe ieșirile de alimentare. Aceasta este mult mai puțină capacitate decât ar fi nevoie cu o sursă nereglementată. Sursa de alimentare cu comutare din AHB2 are o buclă de reglare care poate răspunde la frecvențe audio. Acest lucru permite ca regulamentul să răspundă la vârfuri muzicale în timp real. Curenții de vârf sunt preluați de la linia de curent alternativ la cerere, mai degrabă decât de la energia stocată într-un banc de condensatori.

Măsurarea emisiilor magnetice ale AHB2

Următoarele două fotografii arată cum au fost măsurate emisiile magnetice ale AHB2. Aceste măsurători au verificat că emisiile sunt extrem de reduse. Orice dispozitiv audio poate fi amplasat direct deasupra sau sub AHB2 într-un raft de echipament fără risc de interferență magnetică.

Demonstrație video - A vedea este a crede!

Acum două luni, am lansat un videoclip care demonstrează imunitatea magnetică a cablurilor de microfon stea-quad. Am expus cablurile câmpurilor magnetice rătăcite produse de o varietate de surse de alimentare, inclusiv unele surse de comutare destul de zgomotoase, cu costuri reduse. De asemenea, am expus cablurile câmpurilor produse de un DAC1 și un DAC2. DAC1 a produs interferențe magnetice, dar DAC2 nu. Diferența? DAC2 are o sursă de alimentare de comutare optimizată pentru aplicații audio, în timp ce DAC1 are o sursă de alimentare liniară tradițională. Videoclipul arată că sursa de alimentare de comutare din DAC2 este mult mai silențioasă decât sursa de alimentare liniară din DAC1. Comparația nu este nici măcar apropiată! Uneori a vedea este a crede!

Urmăriți un scurt clip din acest videoclip și ajutați să puneți capăt unui alt mit audio!

Această notă de aplicație a fost editată pe 16 iunie 2017 pentru a adăuga fotografii și descrieri ale sursei de alimentare de comutare în amplificatorul de putere AHB2. - JS