电子式发烧级音响用电源

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大功率扩音机的供电,传统方法采用铁芯变压器降压,经整流滤波后获得。对于发烧级音响电源,要求有足够大的功率容量,低的动态内阻,小的动态纹波和较高的变换效率等。音响界早期推崇的“环牛”加“大水塘”就是一个例子。然而,随着科技发展和进步,现代的发烧友在制作新一代音响时,已开始采用性能更好的AC/DC电子式开关电源(简称电子电源,下同)来取代传统电源了。

电子电源以其优异的低内阻、高效率、小体积和轻重量诸多优点,早已被应用在高档家用电器中,如家庭影院、彩电、摄录像机等。电子电源早在国外音响发烧界得到应用,在我国之所以迟迟未被音响发烧友采用,主要因素是这种电源结构复杂,价格十分昂贵,如今这种适合音响使用的新型电源,已发展到与传统电源价位相当的地步,很适合发烧友自制与摩机。

这种电源通常由一屏蔽盒组成,与环牛、大水塘相比,重量只有1/10,被国外发烧界俗称为“迷您盒电站”,该产品一面市,便受到音响发烧友的青睐,很快流行起来。

音响用的电子电源,实际上是一台大功率的AC-DC或DC-DC开关式电压变换器。通常按使用要求分为胆机、晶体管机和蓄电池音响电源三种。前两种电子电源均使用220V市电直接供电,输入与输出为隔离式,而蓄电池音响电源则使用12V蓄电池供电。胆机电源输出两组高压直流源,一组栅负压源和两组灯丝电源。晶体管机和蓄电池音响电源输出对称正负电源,电压范围在±30~50V分为多个档次,标称功率在200~600W之间也分多种规格,附表列出其中TAP200C型参数供参考。

图1
图1 🔍原图 (621×911)

为使现代发烧友了解这种新型电子音响电源,本文以TAP系列音响电子电源为例,对其电路结构作一解剖,供发烧友参考。

一、电路原理

图1为发烧友最通用的TAP200C型200W±33V输出的电子电源外形结构展开图,内部电路由市电整流、开关变换、输出整流滤波三部分组成,电路原理见图2,以下分别介绍:

图2
图2 🔍原图 (517×562)

1.市电整流:图2左边电路为一抗干扰桥式整流电路。220V市电在进入电路前,先经过由L1、L2,C1—C4组成的滤波网络,滤除可能产生的高频噪波干扰。RT为大功率NTC软启动元件,它可有效限制冷态开机时的电流冲击。

图3
图3 🔍原图 (1454×587)

2.开关变换:图2中段为高速开关变换电路,也是电子电源的心脏,它实际上是一个DC/AC变换器,以推动模块UPK2439为核心构成。采用UPK2439推动电路,不仅使变换电路的可靠性和稳定性得到保证,而且使外围电路大为简化。

UPK2439外型引脚见图3,其①、⑤脚为高压直流输入端,②、④脚为推动输出端,可直接推动高速功率开关管,⑥、⑦脚接高频隔离变压器,其中L3为检测绕组,L4为主绕组,L5为输出绕组。改变L5匝数可改变次级输出电压,换用不同功率开关管和隔离变压器,可改变电源输出功率。

图4
图4 🔍原图 (518×560)

3.低压整流滤波:见图2右边,由隔离变压器T耦合至次级的对称方波功率讯号,由C7、R3高通网络吸收滤除掉可能产生的开关谐波干扰,再由大电流快恢复二极管组成全桥整流,经C8—11滤波后,输出正负对称双电源。

二、特点分析

1.纹波小:电子电源采用方波工作,其次级输出经整流反相后已经是平顶无峰的直流电,所加的输出滤波电容实际上在这里仅作音频动态储能,其纹波特别小。

2.内阻低:由于方波平均值较正弦波平均值能量大,负载能力较强。在同等滤波电容和负载下,其动态负载性能、功率余量和动态内阻都较传统电源有所提高。

3.效率高:电子电源的主要损耗为功率管的开关损耗。对于方波,开关管绝大部分时间处于饱和与截止状态之间,自身的空载损耗很小,因而有出色的变换效率。

4.无50Hz交流声和噪声干扰:传统电源如布线或屏蔽不良,容易引起令发烧友讨厌的市电交流声。而电子电源的工作点为50kHz,对市电频率有着很好的隔离性,因此无50Hz交流噪音。虽然50kHz的高次谐波在近距离会给中波段调幅讯号带来一些干扰,但这种电源对发烧友的音频讯号以及FM调频立体声电台、电视台讯号源,因频率特性相差甚远,其干扰无法形成。

三、注意事项

1.电子电源需安装在机内通风位置,以利散热。对功率大于200W的电子电源,建议采用仪表风扇风冷散热。

2.电源内部设有软启动元件,关机后须在1分钟后再开机,避免开机大电流冲击。

3.换用盒内保险管时,应选用相同规格,切勿用铜丝代替。

4.电源线应使用三芯电缆,以便使机壳接地。

5.音响电子电源的输入电压设计为220V±10%,已满足使用要求,若市电长期过低或过高,建议先调压后再输入。(蔡凡弟)