漫谈发烧之白话音响电源

一直很想写一篇关于发烧音响电源的文章，但是无奈没有头绪。上次写手机充电器不能充电打电话文章的时候，想起了关于火电、水电影响音响音质的笑话，整理了一下思路，今天才能得以成文。

关于发烧圈里玄之又玄的一些理论，虽然好像有道理，但是经过仔细分析之后，就权当是笑话了，下面跟大家分享三个小段子：

第一个段子：“据说真的音乐发烧友连换个保险丝都能听得出来”

第二个段子：

1、用火电的力度大点，声音偏暖；用水电的声底偏冷，但解析力很高。水电中，以葛州坝的电音色最好；火电中，以北仑电厂的电音质最好（因为烧的无烟煤的比例最高）

2、同一套器材，晚上8点到10点的时候音色就感觉有点偏冷，晚上11点之后声音明显偏暖。后来才发现高峰电用的是外省的水电，低谷电以本地火电为主，铁证如山！

3、风力发的电层次感很差，听感朦胧，听菜可妇司机的A大调B小调，音场明显收缩，小提琴部都混在一起。

4、风力发电的单机功率在500w以下的音色都偏薄。

5、电是三相和两相和音色关系不大，关键是平衡感。

三相电播放大编制的交响乐阵脚明显比两相的要稳！核电适合播放《终结者》之类的大片伴音。但遗憾水、火、风、核电都并在了国家电网上了，所以放什么声音都是混论一片。

6、有位烧友为此从上海搬家到广州，声音好很多。因为南方电网以大亚湾核电和两广水电为主，音响既有力度，又比较清澈。最近准备投资建设独立不并网的雅鲁藏布江水电站，高山雪原的天水将使音响脱胎换骨，但可研报告遭到印度的反对。

7、太阳能发电有何不同？声音偏向温暖,不冷,但是有点薄。

8、不久前，我一位朋友，国内最资深的耳机发烧友，一日试听铁三角AT-HA25D耳放配AD2000耳机，听着听着突然摘下耳机说今天没法听了，一定是水电站的水位又涨了，令在场其他烧友目瞪口呆！第二天果然报道山洪爆发，小丰满水电站水库水位暴涨，达到1953年来的最高水位，要知道辽宁电网只有1％的电力来自小丰满！

四座皆惊，以为神耳！

第三个段子：

一组英国伦敦城市**法医研究人员最近宣布，他们可以通过任何通过录音设备录制的音频，来确定录音的具体时间，这种技术被称为“声音指纹”。他们是怎么做到的？一般情况下，录音的时候都会录进一种不可避免的噪音：来自于电网的交流电的信号震荡。在英国，这样的频率为60赫兹，而在北美、欧洲其他地区和中国，这样的频率为50赫兹。这是所有的录音设备都可以准确记录的一种特殊的噪音对于大多数人来说，噪音是刺激性的，并没有任何实际意义。不过法医研究人员观注意到，电网的频率实际上实际上会随着时间的推移，发生大约为千分之几的波动。这种波动来自于供给和需求的结果：当负载较高的时候，频率会略微下降一些，反之亦然。有趣的是，这些变化发生的方法是独一无二的，这意味着，在这恼人的嗡嗡声的变化可以被用作一种“声音指纹”。记录电网频率的变化，并对音频文件中的变化进行分析比较，就可以准确地确定音频录制的日期和时间。到目前为止，伦敦城市**部门的研究人员已经通过技术手段，记录了过去7年中每一天每一秒的电网频率变化。而这种技术已经被用来在法庭上，作为一种重要的证据。当然，该技术只适用于那些拥有一家独大电网企业的国家。如果像美国一样，有很多不同的电力公司，那么这样确定证据将会更加麻烦一些。

我不敢妄下结论说这都是伪科学，因为有人听了会不高兴。但是看了之后心里堵得慌，因为这些玄之又玄的理论，真的能够影响一些人，所以有必要跟大家一起讨论一下电源这个话题。 我们这次所讨论的电源，范围仅限于我们的音响系统所使用的电源，其他的不在讨论之列。

据我所知的，在音源、前级、后级等等这一些电路的供电里，除了电子管的灯丝加热有的使用交流之外，其他的无一例外的都是交流电经过降压、整流、滤波这三步然后给电路板供应直流电，虽然电路千差万别，但是步骤不出大概。

为什么我要限定“音响系统使用的电源”这个范围呢？因为音响系统放大的是声音的电信号功率，大家也知道反映在声音上有的时候声音大，有的地方声音小，简而言之，音响系统输出的信号不是一个恒定的数值，而是在设计范围内不断变化的（超出设计范围的波形被放大到饱和状态无法继续被正常放大，在波形上看着就好像被削掉了一样，叫“削波失真”），所以输出功率是一直变化的，那么放大电路所需要的电源功率也是不断在变化的，这些连续不断变化的功率要求，就是音响电源自己的特殊要求，下面就分别就这些要求做一分析：

首先是电压恒定。其实最理想的音响供电电源，是使用恒压源，就像低内阻的蓄电池一样，我们在音响电源设计上所有的努力，都是想让我们设计的电源输出更像恒压源。这样的理想电源有什么优点，就是不论后面需求的功率如何变化，电源电压一直恒定纯净，这样可以保证最优秀的工作状态。有的朋友会说，那我们直接用蓄电池不行吗？用蓄电池是可以的，但是充电是个麻烦，而且随着用电时间的增长，电压下降、内阻增大，蓄电池是有寿命的，还会污染环境，所以说来说去，还是用市电是最现实的选择。有的朋友说了，那么现在做个稳压电源不是很简单吗？非也。我上面说了，音响系统的功率要求通常都要几十瓦到几百瓦，上千瓦的都有，要做这么大功率的低内阻线性稳压电源成本足够辟邪了。如果说影响整流电源电压恒定的因素，还是不少的，我们循着一个路线挨个说。

第一，就是电网的电要电压恒定。电网的电供给到我们的家庭中，在电力变压器之前的根本不用考虑，在电力变压器之后，要经过主电缆到总开关，再从总开关到电表，再从电表到断路器，然后再到我们家里的墙壁插座，有的还需要从墙壁插座引到插排。前面说过，音响系统需要的功率在不断变化，引起线路上的电流在不断变化，电线的电阻是相对恒定的，所以损失在电线上的电压也是随着音响系统需要功率的变化在变化的，功率大的时候，损失在电线上的电压就多一些，这确实会导致音响系统（尤其是功率放大器，也就是功放机）供电的交流电压不能恒定。所以，只要家庭条件允许，尽量使用粗一些、铜质的入户电缆，这是非常提倡的，然后使用优质插座，这也是必须的，这一些铜电缆也好、优质插座和插排线也好，都是为了尽量减小线路上的电阻和电压损耗，提高电源效率。但是，我说但是了啊，但是，对于一个200瓦的音响系统来说，假设没有稳压，在峰值的时候，市电电缆上的电流还不到1A，这反映在很差的电缆上假设说有10个欧姆，电压降也才10V，对于220V来说，峰值情况下的电压波动也才4.5%，况且，音响系统一般没有放到满功率的，按照一半来说，再按照出现峰值功率的时间占比为一半来说（滤波电路起了作用），正常放音情况下，电压的波动才占到1%左右，这还是很差的入户电缆，所以，基本上墙壁插座以前的部分，是不需要我们去考虑的，如果真要改善，换一条质量过硬的插排意义更大一些。

第二变压器的电压恒定。学过物理的同学们都知道，变压器就是两组线圈一个铁芯而已，变压器做好之后，两组线圈的匝数比是一定的，所以理论上电压也是恒定的。但是，还是因为音响系统的功率一直变化，导致电流在不断变化，而大家知道线圈都是铜质漆包线（注意，一些黑心厂家还有用铝漆包线的）绕出来的，是电线就有电阻，所以电流的不断变化，导致消耗在线圈上的电压也是在不断发生变化，这样变压器输出的电压也是不断变化的。但是通常来说，音响降压变压器次级（输出端）采用的都是很粗的漆包线，而且匝数比较少，所以电阻也比较小。从这个原理上看，如果变压器都采用很粗的漆包线来绕制，不就可以尽量减小电阻了吗？理论上这个说法没错，但是用很粗的漆包线绕制的变压器通常都很大，笨重不说，成本也太高了，所以变压器的选择上，通常就是按照实际需要的功率来选择，然后再适当的留有一定的功率余量就可以了。还有机内的电源导线，通常都比较粗，因为机内已经变成较低的电压，同样功率下电流要大很多倍，所以也是为了尽量的减小电阻和线上的电压降，提供稳定的电压。现在大家可以明白为什么卖变压器的都把使用纯铜漆包线、使用无氧铜漆包线作为卖点了，因为纯铜或者说无氧铜的纯度高，电阻小，输出的电压波动小，回到变压器本身来说，自身损耗的电压低，就不会发热严重，那些使用了小一号的变压器或者使用铝线变压器的，在输出大功率的时候，变压器会发热严重甚至烧毁，原因就在这里。

第三、整流器的电压损耗小。现在的整流都是使用的大功率半导体整流桥，额定功率越大的整流桥，瞬间可以通过的电流越大，但是内阻往往是固定的，也很小，有的甚至也就是零点几个欧姆。但是整流桥的选择跟变压器是一个道理，功率够用，留有余量就够了。

第四、滤波器。传统意义上的滤波器，其实就是一个大容量的电解电容，电容器两端的电压是不能突变的。电容量越大，可以储存的电荷越多，两端的电压变化就越难，所以利用并联大容量的电容器作为滤波器，就可以把整流器过来的脉动直流电，变成相对稳定的直流电，这样的大容量电容器也叫做“大水塘”电容，意思就是像一个大水塘一样，有很多的水在里面可以最大程度的保持水面（电容器两端电压）的恒定。所以一些上档次的机器，尤其是大功率机器，他的大水塘电容器的个数往往是有好几个，甚至多达数十个。这些电容器的容量基本都在10000μF或者以上。

为什么上面说是“传统意义上的滤波器”呢？这就牵涉到不同电路的供电问题。功率放大电路需要的电流大，所以不能有太多的处理元件，就是要简单粗暴，因为每增加一个元件，都要增加损耗。但是对于信号处理类的电路，比如前级放大电路，需要的电流比较小，同时，他的供电质量要求非常高，因为在前级信号处理过程中，电源电压的波动会直接反映到前级信号的输出，前级一般放大5-8倍，到了后级再继续放大，最终这个给前级电路供电的电压波动会被放大很多倍，造成失真，所以前级信号处理电路对电压稳定性和纯净度都有着极高的要求，所以，一些用心的厂家，给前级供电的电源滤波部分往往都是单独设计的，就是为了进一步增加前级信号处理电路供电的电压稳定性和纯净度的。

上面提到了电源“纯净度”这个概念。还是那个意思，理想情况下供给电路的应该是恒定的直流电，但是，毕竟这个电是我们从电网的电降压整流过来的，所以电网电压的波动（包括临近大功率设备的启动或者辐射）和接收到的干扰杂波，都会进入到滤波电路，还有本机内有的电路是会产生干扰的，比如有的部分使用开关电源模块（虽然在音响系统中这有些格格不入），还有的集成电路、VFD屏的高压发生电路等都会产生干扰信号，这些信号都会串入到电源系统，如果不处理干净，干扰杂波是会进一步跟电源一起进入到信号处理电路，会进一步对电路处理的微弱信号造成干扰，也可能会伴随信号一起被放大，成为很难消除的杂音，而如果通过共模扼流线圈的抑制、不同容量电容器对不同频段的吸收、稳压模块对前后的隔离、负载电阻稳定工作状态等手段，就可以最大程度的净化供电品质，当然这个滤波处理电路的电流供给能力不强，但是满足前级信号处理电路的使用是绰绰有余了。

顺便提一下“前后级独立供电”这个概念。我们的功率放大器（功放机）一般都是“合并式”功放机，意思就是前级信号处理电路和后级功率放大电路合并到一个机箱里了。但是对于一个讲究的高档功放机来说，当然是独立的电路和机箱是最好的，但是成本高、还要多一组信号线，所以绝大多数的功放机都是合并式功放机。而合并式功放机因为前后级都在一个机箱里，使用一个电源，这样在后级大功率工作的时候，对电源的电压输出和供电纯净度都是有影响的，这个电源如果同时也为前级信号处理电路供电（实际上这是多数民用功放机的供电方式），那么这个电压波动和干扰杂波就会进入前级信号处理电路，前级信号处理电路把电压的波动和干扰杂波放大后送到后级继续放大，这样原本很小的电压波动和干扰杂波经过多次放大，会变得十分明显，让音质明显劣化，当然这不是我们愿意看到的。所以，一些高档的合并式功放机采用了前后级独立供电的方案。简单来说，这些功放机的前级信号处理电路和后级功率放大电路各有一套独立的电源系统，分别独立供电避免相互影响，这样最大限度的避免了因为一套供电系统造成的相互影响的问题。

通过以上对音响系统使用电源的特殊要求的分析，再回头看看开头的三个段子：

第一个所谓更换保险丝都能听出区别的大师。一个保险丝的电阻用普通的万用表都测量不出来，通常要用毫欧表或者更高级的仪表才能测量出来，在这一个保险丝上能有多少电压降？这微乎其微的电压降能对音质产生影响吗？显然，这是不可能的，相比于这点电压降对音质的影响，还不如人距离两个音箱的位置或者耳机的佩戴方式不同带来的影响大。如果说真的就是换了保险丝有明显的区别，那只有一种情况，那就是他的保险丝座氧化造成接触电阻太大，这样的情况下，区别也不是因为保险丝，而是这个大师太懒了。

第二个，所谓火电暖、水电冷，并网供电乱哄哄的大师。一句话，我们用的是整流滤波后的直流电，电网的供电质量或者发电类别跟我们听到的几乎没有关系，如果他真能听出来这个发电类别的区别，那么说明这个电网的交流电直接进入了信号供电，这是他的电源电路不过关，而不是哪种发电类别的问题。

第三个，所谓声音指纹的问题。首先发电厂的发电机转速是大体恒定的，这样我们电网的交流频率才能恒定，而这个频率的恒定是在发电厂控制的，不受电网用电负荷反馈的影响，那种用电负荷大然后发电机就“憋得”转的慢的想法模型，基本就是来源于看到的便携汽柴油发电机设备，但是我们国家电网的电从发电厂送到用户家里，是经过了N多的配电、变电、输电设备的，在负载端几乎不可能再通过反馈影响发电机转速的。所以引用某国、连续多少年记录、还被用在法庭上作为证据，这一看就是瞎掰。同样的，如果他真能探测到频率的微弱变化，前提必须要求全国就一个发电厂，那这个国家的规模也就是连一个小县城都赶不上吧，因为现在一个小县城两个火电厂不够用，多数都是用的国家电网的电。

结合著三个段子，或者说笑话，跟大家一起探讨了音响电源的特点和要求，不为别的，一是为了让大家明白音响电源的特性和需要注意的问题，二是对于这些所谓“大师”的神级玄说有一定的判断能力。