Kann ein Audiokreis von einem Schaltnetzteil gespeist werden?

Die meisten Audiokreise werden nach dem Glätten mit großen, schweren Transformatoren und einer kleinen Welligkeit gespeist. SMPS sind kleiner und effizienter. EMI kann durch ein Metallgehäuse abgeschirmt und der Ausgang zur Rauschunterdrückung gefiltert werden.

Vor allem dort, wo die Leistung weiter geregelt werden soll. Warum werden in Audio-Schaltungen keine Schaltnetzteile verwendet, z. Leistungsverstärker und welche Verbesserungen können vorgenommen werden, um ein SMPS an eine Audioschaltung anzupassen?

Lassen Sie sich ein wenig über mich selbst erzählen ... Ich arbeite seit mehr als 14 Jahren professionell in der Audioindustrie. Ich habe Schaltungen für die meisten großen Pro-Audio-Unternehmen, ein audiophiles Unternehmen und mehrere Consumer-Audio-Unternehmen entwickelt. Der Punkt ist, ich war hier und weiß viel darüber, wie Audio gemacht wird!

SMPS können und werden für Audio-Schaltungen verwendet! Ich habe sie von empfindlichen Mikrofonvorverstärkern bis hin zu riesigen Leistungsverstärkern verwendet. Tatsächlich sind sie für die größeren Leistungsverstärker obligatorisch. Wenn ein Verstärker über ein paar hundert Watt verfügt, muss das Netzteil überaus effizient sein. Stellen Sie sich vor, die Wärme eines 1000-Watt-Verstärkers wäre nur zu 50% effizient!

Aber auch im kleineren Maßstab ist die Effizienz eines SMPS oft sehr sinnvoll. Wenn die analoge Schaltung richtig ausgelegt ist, wird das Rauschen von der Stromversorgung von der analogen Schaltung zurückgewiesen und hat keinen (sehr starken) Einfluss auf das Audio-Rauschen.

Für diese Anwendungen mit hoher Geräuschempfindlichkeit können Sie einen hybriden Ansatz wählen. Nehmen wir an, Sie haben einen ADC, der +5 V benötigt. Sie können ein SMPS verwenden, um +6 V zu erzeugen, und dann einen extrem rauscharmen Linearregler, um diesen Wert auf +5 V zu senken. Sie erhalten den größten Vorteil des SMPS, aber das geringe Rauschen des Linearreglers. Es ist nicht so effizient wie nur ein SMPS, aber das sind die Kompromisse.

Beachten Sie jedoch Folgendes: Ein SMPS für Audioanwendungen muss im Hinblick auf Audio entwickelt werden. Natürlich müssen Sie die Ausgabe besser filtern. Sie müssen jedoch auch andere Details berücksichtigen. Beispielsweise kann das SMPS bei sehr geringem Strom in einen sogenannten "Burst-Modus" oder "diskontinuierlichen Modus" übergehen. Normalerweise schaltet ein SMPS mit einer festen Frequenz, aber in einem dieser Modi wird das Schalten etwas unregelmäßig. Dieses unregelmäßige Verhalten kann das Ausgangsrauschen in das Audiofrequenzband drängen, wo es schwieriger wird, es herauszufiltern. Selbst wenn das SMPS normalerweise mit 1 MHz schaltet, kann es in einem dieser Modi zu Rauschen von 10 kHz kommen. Die Steuerung, wie dies geschieht, hängt vom Design des Chips ab, den das Netzteil verwendet. In einigen Fällen können Sie es nicht steuern.

Einige Leute befürworten die Verwendung nur linearer Netzteile für Audio. Während lineare Vorräte weniger laut sind, gibt es viele andere Probleme. Wärme, Effizienz und Gewicht sind die größten. Meiner Meinung nach sind die meisten Leute, die nur lineare Lieferungen predigen, entweder falsch informiert oder faul. Falsch informiert, weil sie nicht wissen, wie sie mit Schaltern umgehen sollen, oder faul, weil sie nicht lernen wollen, wie man robuste Schaltungen konstruiert. Ich habe mit SMPS genug Audio-Ausrüstung entwickelt, um zu beweisen, dass dies ohne allzu große Schmerzen möglich ist.

Ein Klasse-D-Verstärker ist ein Schaltnetzteil. Diese sind heutzutage häufiger anzutreffen und können recht gute Spezifikationen aufweisen. Audiophools können sich die Nase runzeln, wenn sie erfahren, dass ein Verstärker der Klasse D entspricht oder ein Schaltnetzteil enthält. Bei einem korrekten Doppelblindtest ist dies jedoch schwerer zu erkennen. In der Audiowelt kann es schwierig sein, Wissenschaft und messbare Ergebnisse vom religiösen Glauben zu trennen.

Kurz:

• SMPS werden in vielen Audiosystemen häufig verwendet.

• In Systemen für Enthusiasten der Spitzenklasse kann eine Versorgung auf der Basis eines Eisenkerntransformators aufgrund von Effektnuancen bevorzugt sein, die so fein sind, dass sie nur von echten Liebhabern erkannt werden können oder von ihnen behauptet werden.

SMPS werden in vielen Anwendungen regelmäßig zur Stromversorgung von Audiokreisen verwendet. Die meisten inländischen Audiogeräte verwenden wahrscheinlich SMPS.

Bei Top-End-Systemen für Audiophile können aufgrund der tatsächlichen und / oder wahrgenommenen Vorteile "Eisentransformatoren" verwendet werden. Die Rauschunterdrückung für transformatorbasierte 50-Hz-Stromversorgungen ist allgemein bekannt. Der größte Teil der Rauschenergie liegt bei niedrigen Frequenzen, die ein Vielfaches der Hauptfrequenz ausmachen. Dadurch kann sie durch Sperrfiltertechniken unterdrückt werden, wenn ein erstaunlich hohes Maß an Unterdrückung gewünscht wird. Die Hauptausnahme ist wahrscheinlich das Diodenschaltrauschen, das durch Stromspitzen verursacht wird, wenn die Dioden an der Spitze der Wechselstromwellenform leiten, und dies kann durch Spreizwiderstände und allgemein gutes Design stark reduziert werden.

SMPS verwenden typischerweise Schaltfrequenzen im Bereich von 50 kHz bis etwa 2 MHz und üblicherweise im Bereich von wenigen hundert Kilohertz. Diese MÜSSEN noch leichter herausgefiltert werden als niederfrequentes Rauschen, aber die Unterdrückungspegel von Verstärkerschaltungen nehmen mit zunehmender Frequenz ab und werden bei über 100 kHz im Vergleich zu beispielsweise 10 kHz häufig weitaus schlechter sein.

Ob eine gut konzipierte SMPS-Versorgung die Qualität eines Top-End-Audiosystems wesentlich beeinträchtigt, ist umstritten - und zu diesem Thema wurde viel debattiert. ABER wenn Anwender der Meinung sind, dass SMPS schlechter sein könnten als ein herkömmliches Angebot und / oder wenn Zulieferer angeben, dass sie es sind oder sein könnten oder dass Hörtests dies bestätigt haben, ist "modernes Zeug" im Vergleich zu Eisen wahrscheinlich der Verlierer entkernte Vorräte - unabhängig von der Realität.

Schaltnetzteile werden in vielen Anwendungen zunehmend eingesetzt. Sicherlich verwenden Audioanwendungen in der Größe von Warzen so oft wie nicht Switches. Ich denke, ein wesentlicher Faktor, der die Akzeptanz von Schaltnetzteilen in der Vergangenheit einschränkte, war die Tatsache, dass die meisten Audiosysteme zwar keine sehr hohen Frequenzen (z. B. über 100 kHz) in nützlicher Weise durchlaufen, jedoch solche Frequenzen am Eingang einer Audiostufe kann Verzerrungen im Ausgang verursachen. Insbesondere in Konfigurationen mit Rückkopplungsverstärkern ist die Rauschunterdrückung der Stromversorgung bei niedrigen Frequenzen besser als bei hohen Frequenzen. Infolgedessen kann hochfrequentes Rauschen bei der Versorgung einer Audiostufe leicht zu Verzerrungen in einer folgenden Audiostufe führen. Obwohl 60-Hz-Rauschen für sich allein weitaus hörbarer wäre als 100 kHz,

Ich bin mir sicher, dass Zeitschaltuhren immer häufiger in der Audioausrüstung zum Einsatz kommen, obwohl die Trägheit des Marketings möglicherweise verhindert, dass dies aus rein technischer Sicht so schnell geschieht, wie es ideal wäre. Wenn Kunden große, klobige Transformatoren mit hochwertigen Audiogeräten in Verbindung bringen und die kostenbewussteren Hersteller Switches verwenden, werden sie Switches möglicherweise als "billig" empfinden, insbesondere angesichts der Tatsache, dass einige Geräte mit 60-Hz-Wandwarzen-Sound gut klingen mies, wenn es mit billigen Wandwarzen mit Schaltmodus betrieben wird, die die gleichen Nennwerte aufweisen.

Preiswerte Serien-Schaltnetzteile (SMPS) mit schlechter Filterung und schlechter EMI / RFI-Unterdrückung haben den Ruf von SMPS in der HiFi-Audiowelt getrübt. Es wird einige hochqualitative SMPS in High-End-Geräten erfordern, um den angerichteten Schaden zu überwinden. Es gibt jedoch keinen guten Grund, warum SMPS nicht zur Stromversorgung von großen und kleinen Audiokreisen verwendet werden kann.

Viele High-Band-Audiounternehmen setzen SMPS aus verschiedenen Gründen ein, nicht nur, sondern hauptsächlich, weil

• (A) Gewicht der Eisenkern / Kupferwicklungstransformatoren
• (B) Wirkungsgrad der Kopplung zwischen Wicklungen {dh Leistungsverlust}
• (C) Tatsächliche Kupferkosten in diesen Tagen

Jeder, der jemals mit Hochleistungs-PA-Systemen gearbeitet hat, wird wissen, dass der Verstärker (600 W bis 1 kW und mehr) mit zunehmender Größe schwer und groß ist und in Ihre standardmäßigen Straßenkoffer für die Rackmontage passt.

Standardmäßige lineare Stromversorgungen liefern alle Werte für die Plus- und Minus-Schienenspannung ab 75 "Fest". Alle nicht verwendeten "Stromversorgungen" werden in den Kühlkörper "abgefallen".

Beispielsweise verliert ein 1-Kilowatt-Verstärker, der nur mit 10% betrieben wird, mehr Energie als der gleiche Verstärker, der mit 90% betrieben wird.

Einige wenige Audiohersteller haben dies ausgenutzt und verwenden Eingangserfassungsschaltungen, um die Ausgangsspannung des Netzteils zu variieren und nur den erforderlichen Pegel der Versorgungsschienen bereitzustellen. Umschalten zwischen dem 4- und 10-fachen der Audiofrequenz (alle HF-Artefakte können einfach aus der Gleichstromversorgung herausgefiltert werden)

Durch dieses schnelle Umschalten wird die Ausgangsspannung von beispielsweise plus und minus 30 V für Signale mit niedrigem Pegel auf plus und minus 90 V (oder höher, abhängig vom FET / Transistor-Design) variiert. Aufgrund der Effizienz von SMPS werden dadurch die Kosten und das Gewicht des Verstärkers erheblich reduziert, da keine großen Stahl- und Kupferklumpen mehr vorhanden sind, sondern auch keine großen Aluminiumkühlkörper, um die großen Leistungsverluste oder die großen Lüfter abzuleiten erforderlich, um genug Luft um sie herum zu verschieben.

Sofern nicht schlecht gefiltert, sollte kein "Netzteil" die Audioqualität eines Verstärkers beeinflussen, sei es linear oder digital. Eine Spannung ist eine Spannung; Flach und frei von jeglicher Welligkeit: Danach bestimmt das Design des Verstärkers das Rauschen und die Verzerrung