一 電源部分在音響系統中的重要性
電源部分是整個音響系統的基石。系統中的各種電路，歸根到底都是電源的調制器，對原始信號進行各種各樣的變換處理后輸出。其能量都由電源提供。電源供電的質量，直接決定著整個系統的最終性能級別。在發燒友的實戰中，電源的重要性已經被越來越多的人所認識，電源部分在整個系統中的地位和造價也在不斷升高。但各種電源之間究竟有多大區別呢？
在功放中，由于功放的大功率、大動態特性，通常采用簡單的線性電源，即工頻變壓器加簡單的整流濾波電路后供電路使用。只有要求高的場合才對電壓放大級以前進行穩壓供電，個別電路會連推動級也穩壓供電，但末級采用穩壓供電的就極其罕見了，只出現在個別Hi-End級別的器材和單端甲類功放中。
近年來，開關電源越來越多地受到關注，與D類功放相互呼應，被稱為未來功放的理想電源。但開關電源使用起來究竟表現如何？這在不少人心里還是一個疑問。實踐已經證明，普通工業用的開關電源并不適合直接套用在音響之中，由于設計需求與音響相差甚遠，工作頻率偏低，其表現不盡人意。那么，專門為音響設計的開關電源又如何呢？
下面結合本人制作功放中的一次實踐，簡單地探討一下各種電源的基本性能表現。
二 三種參測電源介紹
1.工頻電源（工頻變壓器＋整流濾波）
音響中最常見的電源一般由工頻變壓器配合整流和濾波元件組成。常用的變壓器從磁路結構上看主要的有E型、環型、C型和R型，見圖1～圖3。
一 電源部分在音響系統中的重要性
電源部分是整個音響系統的基石。系統中的各種電路，歸根到底都是電源的調制器，對原始信號進行各種各樣的變換處理后輸出。其能量都由電源提供。電源供電的質量，直接決定著整個系統的最終性能級別。在發燒友的實戰中，電源的重要性已經被越來越多的人所認識，電源部分在整個系統中的地位和造價也在不斷升高。但各種電源之間究竟有多大區別呢？
在功放中，由于功放的大功率、大動態特性，通常采用簡單的線性電源，即工頻變壓器加簡單的整流濾波電路后供電路使用。只有要求高的場合才對電壓放大級以前進行穩壓供電，個別電路會連推動級也穩壓供電，但末級采用穩壓供電的就極其罕見了，只出現在個別Hi-End級別的器材和單端甲類功放中。
近年來，開關電源越來越多地受到關注，與D類功放相互呼應，被稱為未來功放的理想電源。但開關電源使用起來究竟表現如何？這在不少人心里還是一個疑問。實踐已經證明，普通工業用的開關電源并不適合直接套用在音響之中，由于設計需求與音響相差甚遠，工作頻率偏低，其表現不盡人意。那么，專門為音響設計的開關電源又如何呢？
下面結合本人制作功放中的一次實踐，簡單地探討一下各種電源的基本性能表現。
二 三種參測電源介紹
1.工頻電源（工頻變壓器＋整流濾波）
音響中最常見的電源一般由工頻變壓器配合整流和濾波元件組成。常用的變壓器從磁路結構上看主要的有E型、環型、C型和R型，見圖1～圖3。
目前功放中流行的是環型變壓器，俗稱環牛，但由于從外面看不到鐵芯，因此外表上很難直接判斷品質高低。市面上環牛的質量參差不齊，很多售品都是虛有其表，看起來非常雄壯有力，實際使用效果卻很差。而E型、C型和R型變壓器由于鐵芯外露，品質如何比較容易把握。特別是C型和R型變壓器，由于鐵芯制作工藝較為復雜，整體造價較高，所以基本上都是精品。這次測試一共選用了4臺不同結構的變壓器，見圖4，它們功率大小各異，次級輸出組數與電壓各不相同，但次級主輸出電壓較為接近，基本上涵蓋了音響愛好者制作功放時常見的選擇。各工頻變壓器的主要參數見表1，為了列表方便，對次級小電流繞組的數據加以省略，實際測試時也只測試主繞組。順便說一下，判斷變壓器的質量可以從繞組的直流電阻和空載電流來進行，一般繞組的直流電阻越低，空載電流越小，變壓器的質量也越好。整流濾波電路有2種：一種是35A鋁殼方橋配2只10000mF/63V大電解；一種選用了規格較高的配置：25A的進口扁橋負責整流，濾波電容采用90個220mF/63V松下音頻專用高整電解并聯，總容量達到19800mF（見圖5）。多個小電解的并聯大大降低了濾波電容的等效電感，增大了濾波電流，使整流濾波電路的電流輸出能力和高頻響應得到了很大的改善。實測時主要使用后一種配置進行。
2.開環式開關電源
該電源使用SPM系列開關電源驅動模塊，見圖6。據廠家介紹，該產品具有以下優點：
（1）半橋開環式開關電源，效率》90%，自然冷卻，無需外加散熱器。
（2）無反饋，瞬間可提供額定電流5倍以上的電流，非常適合大功率的功放，完全替代工頻變壓器。
（3）振蕩頻率為40kHz占空比為50%的矩形波，輕松通過EMC測試。
（4）變壓器設計簡單，一致性好，穩定性高。
（5）外圍元件極少，安裝空間小，PCB可以做到與同等功率的變壓器的安裝尺寸一樣，老產品無需更改結構設計，直接更換電源部分。（6）成本低，整塊電源板成本不到同等功率的環形變壓器電源的50%。該電源采用半橋式驅動，工作于開環狀態，重量約700g。廠家標稱功率500W，連續EMS功率不小于400W。采用了標準化設計，可以通過更換驅動模塊、主變壓器和功率管、電容等相關元件方便地調整輸出功率和電壓等參數，廠家提供電壓、功率定制業務。PCB尺寸為140mm×120mm。有多組輸出電壓，雙60V/0.5A（供功放前級使用），雙40V/6A（供末級使用），雙15V/1A（供前級使用），單18V/0.3A（供保護電路使用）。工作頻率約40kHz，采用雙面PCB，結構緊湊精練，通過了EMC測試。廠家聲稱專用來替換環牛，由于是開環方式工作，其實際表現與環牛類似，無保護，但有一定的短時過載能力，最大瞬時輸出電流可達30A。零售價約110元。廠家給出的樣品參考技術參數見表2。
3.開關穩壓電源
該電源為原武漢天龍公司的產品，見圖7。型號是DNC－450A，重量約1100g，半橋式驅動。電源設計緊湊合理，帶有全功能保護電路，工作頻率100kHz，使用內環檢測電路，反應速度快。副電源輸出為雙24V，無保護功能；主穩壓輸出可以在35～45V范圍內連續調節（測試調整為雙44V），可以輸出6A電流，超過7.5A電源自動保護，輸出被切斷，過流消失后電源自動恢復工作。
電源的主要技術指標見表3。
順便說一下，這個是老款，采用的是板式結構。當年曾非常搶手。筆者于十幾年前購入，一直使用至今，表現穩定，性能一直令筆者滿意。現在最新的產品已經將主頻提升到120kHz，并采用了殼式結構，進一步提升了性能，改善了電磁屏蔽性能。
三 測試的平臺與方案
測試分為靜態測試和動態測試兩個內容。
1.靜態測試主要測試靜態條件下電源空載和接穩定電阻負載時的電源電壓和紋波，使用YB4365型雙蹤100M示波器、泰克（Tektronix）的2261雙蹤20M示波器和THX730A型200M數字示波表對電源電壓和波形進行觀察和測量。測試時使用大功率電阻作負載，分為輕載和重載測試。輕載測試使用200Ω純電阻負載。接于上述電源單側時電流約220mA，功耗約10W，這個電流與不少功放雙聲道的總靜態電流接近，可以很好地模擬功放靜態時電源的工作狀態。
負載接于單側電源時測試對側電源的電壓和紋波可以從側面反映正負電源端負載不平衡時電源的表現。負載跨接于正負電源兩端時，電源的電流達到400mA，功耗達到約40W。可以模擬較重的平衡負載時電源的表現。
重載測試使用4只DALE的25W/20Ω兩兩串聯后再并聯，構成20Ω/100W的負載，接于單側電源時電流達到2A以上，跨接于雙側時負載電流超過4A，可以模擬功放在滿功率輸出時電源的工作狀態，見圖8。
2.動態測試
主要使用自制的功放板進行實際試聽對比。通過主觀試聽對比各種電源的實際表現。
使用的功放板有兩種：第一種為剛為友人裝好的夏文卡頓2代改進功放，見圖9。這個功放板套件在網上頗受好評，具有相當好的素質，用來作這次測試平臺的功放部分勝任愉快。線路采用的全對稱場效應管（K170/J74）輸入，與A970/C2240組成共源共基電路。第二級是夏文卡頓特有的電流傳輸方式；推動級采用了著名的東芝音響專用場效應對管2SK1529/2SJ200，末級由6對東芝音響專用大功率雙極管2SA1943/2SC5200并聯工作，采用了獨具特色的動態甲類偏置，并使用了光電耦合器來穩定靜態電流。每聲道的靜態電流設定在約500mA，平均每管約80mA，正好處在A1943/C5200的最佳偏置范圍。板上所有管子均經過精密配對，小功率管1%～3%，大功率管5%；音頻通道內全部使用了DALE、AB、光音等優質電阻來較聲，所有電容也頗具素質。實際試聽該線路全頻平衡，音色偏暖，動態龐大，解析力很高，能夠輕易聽出節目源中的細節。另一種功放板為同事所組裝的M5電流功放板，見圖10，此板線路簡潔合理，分析力較高，但末級只有一對SA1942/SC5200，驅動力有限。推普通高靈敏度的家用音箱時表現不錯，但驅動大食音箱時低頻控制能力不足，低音動態壓縮，比較軟。由于該板正好也在安裝調試，所以也客串測試了一下。
測試主要采用夏文卡頓2代功放板進行，對M5也進行了試聽比較。音箱：惠威經典的杜希2.1。眾所周知，此音箱的低音單元是著名的D6，其75mm的大音圈帶來的超凡的動態感，口徑只有6英寸的低音可以發出超越許多8英寸單元的澎湃低音，同時86dB的低靈敏度對功放的要求也很高，也是出了名的難推。選擇這個推好頗有難度的音箱，也是為了拉開各電源表現之間的差距。夏文卡頓2代功放板的素質是有保證的，剩下的就看電源的表現了。
試聽曲目：蔡琴《民歌蔡琴》XRCD版本；老鷹樂隊《加州酒店》。惠威試音碟系列。雨果發燒碟系列。
四 測試過程
１。靜態測量實際連接時為了規范和方便，使用了２個優質的10位匯流排來進行連接，使用雙蹤示波器同時接在輸出正負電源端，實時監測電源的紋波，同時使用數字萬用表測量電源在不同負載狀態下輸出電壓的有效值，見圖11～13。測試結果見表4。
測試分析：從波形上看，工頻電源的紋波是典型的整流濾波電路的充放電波形，為不對稱圓角三角波，見圖14，頻率為100Hz；開環式開關電源輸出紋波上有較明顯的高頻尖峰（80kHz），雖然幅度不大，但波形非常尖銳，包含了大量的高頻諧波成分。根據筆者的經驗，這種諧波很難通過后面的電容簡單濾掉，而且在重負載下明顯增大，多少會對功放的音質產生不良影響。天龍開關穩壓電源在高頻諧波成分的過濾上做得明顯好一些，紋波尖峰不明顯（約200kHz），整體還是比較干凈，而且超高頻成分的幅度非常小，大概只有20mV，波形展開后與正弦波非常接近，見圖15。
要說這么高頻率和小幅度的紋波對音質有明顯的可聞影響，筆者覺得還是心理因素吧。由于采用的是統一穩壓的方式，在負載不對稱時正負電源會出現微小的不對稱現象，即電源的中點會出現一些波動，這是值得改進之處。
測試中發現，多個小電容并聯的濾波方式與單個大電容相比有著明顯的優勢，最直接的表現是紋波電壓明顯要低一些，這應該是小電容并聯的內阻明顯較低，充放電的過程更為順暢所造成的。
測試中還有一個有趣的現象：越是功率大的變壓器，在重負載時電壓下降越小，但相應的紋波卻要大一些。這是因為大功率變壓器的內阻較低，能夠提供更大的充電電流，充電速度更快，鋸齒波前沿較陡，波形幅度較大；小功率的變壓器則剛好相反，充電速度較慢，鋸齒波前沿較緩，波形幅度反而小一些。
20Ω的重載測試對于參測的小容量變壓器來說，是非常重的負載，接于單側時輸出功率就接近100W，跨接于雙側時高達300多瓦，除了600VA的R牛外，另外3個變壓器都處于嚴重的過載狀態，一方面說明傳統工頻電源具有短時過載能力強的優勢，另一方面說明在要求較高的場合，雙聲道功放在±45V的供電條件下，使用250W以下的變壓器統一供電是有些勉強的，會影響功放大動態的輸出能力。
2.動態測試
由于條件有限，動態測試主要采取主觀聽音的方式進行，同時利用示波器對電源電壓波形進行動態監測。試聽重點比較各款電源在信噪比、動態表現和解析力方面的區別。
（1）工頻電源
工頻電源分別測試了單橋式整流、雙橋式整流下的表現。工頻電源在接單橋式整流方式時，由于夏文卡頓功放板靜態電流達到500mA，算是比較重的負載，接入后在功放的輸出端可以明顯檢測到噪聲輸出，接上音箱后也有明顯的底噪。采用雙橋式整流后情況大為改觀，只能聽到一點不明顯的熱噪聲。
證明雙橋式整流對于降低電源的不對稱所造成的地線噪聲有顯著作用，這也是目前主流功放清一色采用雙橋式整流方式的主要原因。雖然雙橋式整流多付出了一倍的整流元件，整流的壓降和內阻也稍有增大，但所得明顯大于所失，對于提高整機的信噪比極為有利。
工頻電源的聲音表現四平八穩，非常溫和，全頻表現比較平衡，對于音樂的氣氛渲染得很充分，是一種令人久聽不厭的風格。由于高低音延伸稍有不足，中頻稍為突出，聽感非常討好。但整體的解析力尚有不足，音樂中的很多細節聽不到或無法清楚地交待，感覺有點“蒙”。小電容并聯的效果比單個大電容有不小的改善，但仍不能令人滿意。電源電壓會隨著音樂信號上下波動，在大動態來臨時，聲場顯得有點亂，電源電壓跌落明顯，最大時將近10V。由于濾波輸出的電壓是交流的峰值電壓，是有效值的1.4倍，在大功率輸出下其輸出的波動是不可避免的，應用大功率的變壓器和大容量的“水塘”濾波只能部分緩解，卻無法根治。相應的對于低音的控制力比較有限，大動態表現有較明顯的壓縮感。由于變壓器容量較小，采用的整流橋和濾波電容并非補品，濾波電容的容量也只有10000mF，對工頻電源不太“公平”，其對聲音的表現受到了一定的局限，但整個聲底基本反映了工頻電源的特點。如果換用更大容量的變壓器，使用補品級的整流元件和濾波電容，聲音應該還會有大的提升，只是成本也會直線上升了。
（2）開環式開關電源
由于工頻電源和天龍開關穩壓電源都曾長時間使用，已經處于良好狀態（俗稱已煲透），而開環式開關電源是新購的，估計一開聲會有些生硬。果然，剛開聲時其音質明顯比較生硬，對音樂中的細節和余韻表現得很差，雖然動態表現比工頻電源要好一些，但整體氣氛表達差距很大，沒有那種自然從容的感覺，讓人聽起來很不舒服。經過一段時間的熱身，聲音逐漸變得舒展，低頻變得松軟了一些，細節表現也有提高，但整體的表現仍不如工頻電源平衡，顯得有些“沖”，也許再多使用一段時間會有更好的表現。由于是開環工作，沒有穩壓功能，電源電壓也隨著音樂信號上下波動，但波動的幅度明顯小很多，最大約2V。
（3）天龍開關穩壓電源這個電源筆者已經使用了很長時間，對它的表現心中是有底的。果然，一通電該電源就表現出明顯優勢。首先是信噪比極高，音量開到最大，貼近揚聲器時只能從高音單元里聽到一丁點熱噪，而低音單元則靜如深海，聽不到一點聲音。100kHz的工作頻率使電源的內阻極低，能量供應速度極快，試音時同等音量下仿佛加了等響度一樣，高音和低音的表現明顯更勝一籌。兩端的延伸更加充分，全頻的能量感很好。對D6單元的控制力大為改觀，音樂中很多細節玲瓏浮凸，解析力上了一個大的臺階。樂器的余韻、空間的殘響、歌者的吐字換氣都表達得活靈活現。特別是大動態的表現穩如泰山，就好像音量提升了3dB一般，沒有一點壓縮的感覺。與工頻電源相比，音色比較清麗，顯得偏“冷”一些。電源電壓非常穩定，基本看不出來波動。
試音完成后，筆者將夏文卡頓功放裝箱，并使用了新購的天龍公司的新旗艦??DNC－1060SG來供電，該電源工作頻率為120kHz，采用殼式結構，提高了安全性和屏蔽性能。將電源電壓調整到雙60V，在高電壓狀態下，憑著1000W的能量供應，夏文卡頓功放的聲音又有了一定的提升，令筆者非常滿意。
五 最后的結論
理想的電源應該是電壓恒定不變，不論接何種負載時均保持穩定的電壓輸出，紋波為0，在不同頻率、不同負載下的表現始終如一。現實中這樣的電源當然是不存在的。評價一個電源的優劣，可以從接入不同負載時的電壓保持能力，紋波電壓的大小，不同頻率下的特性表現去綜合衡量。由于水平有限，筆者的測試比較簡單，特別是主觀測試，由于不同的人對于音色的判斷取向差異很大，只能做為燒友的參考。物理測試一環則可以清晰地顯示三種電源的基本特性，顯然是工頻電源最差，開環式開關電源稍好，天龍開關穩壓電源最為理想。
在音質表現上，由于天龍開關穩壓電源有大功率和穩壓輸出的優勢，工作頻率高達100kHz，在測試中明顯占據優勢，而工頻電源雖然功率小，配置較低，也仍然保留了自己的尊嚴，雖然比天龍電源要差一些，但是相比開環式開關電源而言，仍要略勝一籌。
在系統成本上，最低的要數開環式開關電源，在提供多組直流電壓輸出的前提下，其500W的型號只要110元就可買到，1000W的型號也只要130元；其次是天龍開關穩壓電源，在提供了穩壓和全功能保護的前提下，價格也不到300元；傳統的工頻電源要想達到同樣的功率和功能，價格就要高很多了。比如工頻電源要達到開關穩壓電源的測試表現，就要增加線性穩壓單元，考慮到市電的波動、重載下整流濾波部分輸出電壓的下降及穩壓單元自身的壓降，穩壓前后的壓差要達到10V以上，這會帶來很大的功率損耗，同時電源系統的體積、重量和造價也都會大大增加。
關于開關電源在音響器材中的應用，從來都是爭論激烈，不少發燒友顧忌頗多：除了音質表現外，爭論的焦點主要集中在高次諧波對音質的影響，電源尖峰對電網和周邊設備的干擾以及電源的可靠性上。通過測試，開關電源的高頻干擾并沒有一般人想象的那么嚴重，在電磁屏蔽上下些功夫后完全可以放心使用。另外，筆者認為可靠性應結合整個系統綜合進行衡量。傳統觀念都認為工頻電源的可靠性較開關電源為高。但實際使用中兩者的差別卻很小。筆者先后購買了數臺天龍開關電源，一直工作得很好，最長的使用時間已經14年有余，從未出過什么狀況。尤其值得褒揚的是，該電源自帶全功能的保護，對電源短路、過載都提供了全面的保護。雖然限制了最大的動態輸出，但安全性上的所得更大，比如同事裝M5功放板時出現了差錯，通電后開關穩壓電源立刻自我保護，切斷了輸出。如果此時接的是開環開關電源或者工頻電源，只怕馬上就可以看到煙花效果了。筆者用開關穩壓電源以后還沒有出現過燒管之類的惡性故障，相反以前用工頻電源時，不僅燒過管子，而且還燒過一頭環牛。可見可靠性的評估還是要依據整個系統的情況來進行判斷。
關于音質表現，客觀地說傳統的工頻電源并沒有完全被開關電源擊敗，只能說各有千秋。如果搭配得好，傳統的工頻電源在音質表現上還是很有特色的，完全可以滿足各種條件下的需要。它巨大的重量對于器材的避震有一定的幫助，對于電網和其他設備的干擾相對也要小些。但近年來隨著開關電源技術的不斷成熟和改進，效果不斷改善，成本不斷降低；加之D類功放的興起，開關電源在音響中的應用也日益增多，從普及型的DVD到專業功放，甚至Hi-End級別的音響器材中，越來越多地出現開關電源的身影。雖然目前開關電源在使用中仍然暴露出了這樣或那樣的問題，參測的兩臺開關電源還比較簡陋，在技術上還都有一定的缺陷，但在使用中都提供了不錯的效果，可說是物有所值。而且從技術的發展來看，傳統的工頻電源已經難以玩出新的花樣，而開關電源的發展空間卻非常廣闊。音響發燒友們完全應該摒棄對開關電源的成見，大膽地在音響中試用，也許它會給你帶來一個不小的驚喜呢。