Un circuito audio può essere alimentato da un alimentatore a commutazione?

La maggior parte dei circuiti audio sono alimentati con trasformatori grandi e pesanti e una piccola ondulazione dopo il livellamento. Gli SMPS sono più piccoli e più efficienti. L'IME può essere schermata da un involucro metallico e l'uscita filtrata per la soppressione del rumore.

Soprattutto dove il potere sarà ulteriormente regolato. Perché non vengono utilizzati alimentatori a commutazione in circuiti audio, ad es. amplificatori di potenza e quali miglioramenti si possono fare per fare in modo che un SMPS si adatti a un circuito audio?

Lascia che ti dia un po 'di conoscenza di me stesso ... Lavoro professionalmente nel settore audio da oltre 14 anni. Ho progettato circuiti per la maggior parte delle principali società di audio professionale, una società di audiofili e diverse società di audio di consumo. Il punto è che sono stato in giro e so molto su come viene fatto l'audio!

SMPS può e viene utilizzato per i circuiti audio! Li ho usati dai preamplificatori microfonici sensibili agli enormi amplificatori di potenza. In effetti, per i più grandi amplificatori di potenza sono obbligatori. Una volta che un amplificatore supera un paio di centinaia di watt, l'alimentazione deve essere super efficiente. Immagina che il calore prodotto da un amplificatore da 1000 watt se l'alimentazione fosse efficiente solo al 50%!

Ma anche su scala ridotta, l'efficienza di un SMPS ha spesso molto senso. Se i circuiti analogici sono progettati correttamente, il rumore proveniente dall'alimentatore viene rifiutato dai circuiti analogici e non ha alcun impatto sul rumore audio (molto).

Per quelle applicazioni sensibili al rumore è possibile adottare un approccio ibrido. Diciamo che hai un ADC che richiede + 5v. È possibile utilizzare un SMPS per generare + 6v, quindi un regolatore lineare a bassissimo rumore per ridurlo a + 5v. Ottieni il massimo beneficio dall'SMPS, ma il basso rumore del regolatore lineare. Non è efficiente come solo un SMPS, ma questi sono i compromessi.

Ma una cosa da tenere a mente ... Un SMPS per applicazioni audio deve essere progettato pensando all'audio. Ovviamente avrai bisogno di un filtro migliore sull'output. Ma dovrai anche tenere a mente altri dettagli. Ad esempio, a una corrente molto bassa l'SMPS potrebbe andare in qualcosa chiamato "modalità burst" o "modalità discontinua". Normalmente un SMPS commuterà a una frequenza fissa, ma in una di queste modalità la commutazione diventerà alquanto irregolare. Tale comportamento irregolare potrebbe spingere il rumore di uscita nella banda di frequenza audio dove diventa più difficile filtrare. Anche se SMPS sta normalmente passando a 1 MHz, quando in una di queste modalità è possibile ottenere un rumore di 10 KHz. Il controllo del modo in cui ciò accade dipende dal design del chip utilizzato dall'alimentatore. In alcuni casi, non puoi controllarlo.

Alcune persone sostengono di utilizzare solo alimentatori lineari per l'audio. Mentre le forniture lineari sono meno rumorose, hanno molti altri problemi. Calore, efficienza e peso sono i più grandi. Secondo me, la maggior parte delle persone che predicano solo forniture lineari sono disinformate o pigre. È stato male informato perché non sa come gestire gli alimentatori a commutazione o è pigro perché non gli interessa imparare a progettare circuiti robusti. Ho progettato abbastanza dispositivi audio con SMPS per dimostrare che può essere fatto senza troppi dolori.

Un amplificatore di classe D è un alimentatore switching. Questi sono più comuni in questi giorni e possono avere specifiche abbastanza buone. Gli audiophool possono arricciare il naso quando viene loro detto che un amplificatore è di classe D o ha un'alimentazione di commutazione interna, ma una cosa del genere è più difficile da rilevare in un adeguato test in doppio cieco. Nel mondo dell'audio, può essere difficile separare la scienza e i risultati misurabili dalla credenza religiosa.

Corto:

• Gli SMPS sono molto utilizzati in molti sistemi audio.

• In sistemi mirati di appassionati di fascia alta può essere preferita una fornitura basata su trasformatore con nucleo in ferro a causa delle sfumature in effetti che sono così fini che possono essere rilevate o dichiarate essere rilevate solo da veri appassionati.

Gli SMPS vengono regolarmente utilizzati per alimentare circuiti audio in molte applicazioni. La maggior parte delle apparecchiature audio domestiche utilizza probabilmente SMPS.

I sistemi di fascia alta per gli audiofili possono utilizzare "trasformatori di ferro" a causa dei vantaggi effettivi e / o percepiti. L'eliminazione del rumore per gli alimentatori basati su trasformatore a 50 Hz è ben compresa, la maggior parte dell'energia del rumore è a basse frequenze che sono un multiplo della frequenza principale che lo rende in grado di essere rifiutato dalle tecniche di filtro a intaglio se si desiderano livelli sorprendentemente alti di rigetto. L'eccezione principale è probabilmente il rumore di commutazione dei diodi causato dai picchi di corrente quando i diodi conducono al picco della forma d'onda CA, e questo può essere notevolmente ridotto diffondendo resistori e in generale un buon design.

Gli SMPS utilizzano in genere frequenze di commutazione nell'intervallo da 50 kHz a circa 2 MHz e di solito nell'intervallo di poche centinaia di kiloHertz. Questi DOVREBBERO essere filtrati ancora più facilmente rispetto al rumore a bassa frequenza, ma i livelli di reiezione dei circuiti dell'amplificatore diminuiscono con l'aumentare della frequenza e spesso peggioreranno a oltre 100 kHz rispetto a diciamo a 10 kHz.

Se una fornitura di SMPS ben progettata sia più suscettibile di influire in modo significativo sulla qualità di un sistema audio di fascia alta è aperta al dibattito - e questo dibattito è stato aperto su questo argomento. MA se gli utenti PENSANO che SMPS POTREBBE essere peggiore di una fornitura tradizionale e / o se i fornitori dichiarano che sono o potrebbero essere o che i test di ascolto hanno confermato che lo sono, allora "roba moderna" può essere il perdente rispetto al ferro rifornimenti animati - indipendentemente da quale possa essere la realtà.

Gli alimentatori a commutazione vengono utilizzati in misura crescente in molte applicazioni. Certamente le applicazioni audio delle dimensioni di una verruca utilizzano spesso switcher. Penso che un fattore importante che limiti storicamente l'adozione dei commutatori di commutazione sia stato il fatto che mentre la maggior parte dei sistemi audio non passa attraverso frequenze molto alte (ad esempio oltre 100 KHz) in qualcosa che assomigli a un modo utile, la presenza di tali frequenze all'ingresso di un la fase audio può causare distorsioni nell'uscita. Soprattutto nelle configurazioni dell'amplificatore di feedback, la reiezione del rumore dell'alimentatore è migliore alle basse frequenze rispetto alle alte frequenze. Di conseguenza, è facile che il rumore ad alta frequenza sulla fornitura di uno stadio audio causi distorsione in uno stadio audio successivo. Sebbene il rumore a 60Hz da solo sarebbe molto più udibile di 100KHz,

Sono sicuro che con i commutatori di tempo diventerà più diffuso nelle apparecchiature audio, anche se l'inerzia del marketing potrebbe impedire che ciò accada tanto rapidamente quanto sarebbe l'ideale da un punto di vista puramente tecnico. Se i clienti associano trasformatori di grandi dimensioni con apparecchiature audio di qualità e vedono i produttori più sensibili ai costi che utilizzano switcher, possono percepire gli switcher come "economici", soprattutto se alcuni dispositivi che suonano bene con suoni di verruche da parete basati su trasformatore a 60Hz scadente quando alimentato da verruche da parete a basso costo con le stesse specifiche nominali.

Gli alimentatori Switch Mode (SMPS) prodotti in serie a basso costo con filtro scadente e cattivo rifiuto EMI / RFI hanno offuscato la reputazione di SMPS nel mondo dell'audio Hi-Fi. Ci vorranno alcuni SMPS di alta qualità in apparecchiature di fascia alta per superare il danno che è stato fatto. Ma non vi è alcuna buona ragione per cui SMPS non possa essere utilizzato per alimentare circuiti audio, grandi e piccoli.

Molte compagnie audio di fascia alta ora usano SMPS per vari motivi, non tutti ma soprattutto a causa di

• (A) Peso del nucleo di ferro / trasformatori di avvolgimento in rame
• (B) Efficienza dell'accoppiamento tra avvolgimenti {cioè perdita di potenza}
• (C) Costo effettivo del rame in questi giorni

Chiunque abbia mai lavorato con sistemi PA ad alta potenza saprà che quanto più grande è l'amplificatore (da 600 W a 1 Kw e oltre ora sono comuni) sono pesanti e di grandi dimensioni per adattarsi ai casi di montaggio su rack standard.

Gli alimentatori lineari standard forniscono qualsiasi valore tra le tensioni di binario più e meno di 75 e oltre "Fisso". Qualsiasi "alimentazione" dall'alimentazione che non viene utilizzata viene "lasciata cadere" nel dissipatore di calore.

Ad esempio, un amplificatore da 1 kilowatt funzionante solo al 10% perderà più energia sotto forma di calore rispetto allo stesso amplificatore funzionante al 90%.

Alcuni produttori di audio ne hanno approfittato e utilizzano circuiti di rilevamento degli ingressi per variare la tensione di uscita dell'alimentatore per fornire solo il livello necessario di binari di alimentazione come richiesto. Commutazione tra 4 e 10 volte la frequenza audio, (eventuali artefatti HF possono essere facilmente filtrati filtrati dall'alimentazione CC)

Questa rapida commutazione varia la tensione di uscita da, diciamo, più e meno 30 V per segnali di basso livello, più e meno 90 V (o superiore, a seconda del design FET / Transistor). A causa dell'efficienza dell'SMPS, ciò riduce notevolmente il costo e il peso dell'amplificatore poiché non ci sono più grossi grumi di acciaio e rame da agganciare, ma anche grandi dissipatori di calore in alluminio per dissipare le grandi perdite di potenza o quelle grandi ventole richiesto per spostare abbastanza aria intorno a loro.

A meno che non siano filtrati male, nessun "alimentatore" dovrebbe influire sulla qualità audio di qualsiasi amplificatore sia lineare che digitale. Una tensione è una tensione; piatto e privo di ondulazioni di alcun tipo: dopo di che è il design dell'amplificatore che determina rumore e distorsione