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各式電源器材的功能分類 張峰嘉 [复制链接]

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各式電源器材的功能分類
張峰嘉

看了上述種種的電源問題,您一定會開始審思,自己家裡的電源是否也有相同問題正在發生?一般而言,電源干擾雜訊的傳播途徑可分為下列二大類:

一、普通模式(Normal Mode):簡稱通模,指的就是二組輸入電源線之間的雜訊。這些雜訊大多是由開關動作或者是靜態功率轉換器等干擾所造成,當這些干擾與正常訊號重疊在一起時,器材元件是無法分辨的,因為正常訊號也是以通模的狀態存在。

二、共通模式(Common Mode):簡稱共模,指的是電源與接地之間的雜訊。這部分雜訊的起因多數是因為接地設計不良、雷擊、廣播無線電、馬達電磁或者是接地故障等種種因素所引起。

這二類模式是以雜訊干擾的傳播途徑而區分,通常我們又會將其歸類為電磁干擾(EMI,Electromagnetic Interference)與射頻干擾(RFI,Radio Frequency Interference)等。一般家裡會發生的電源問題,大致就是電磁干擾、射頻干擾、電源穩定度等問題。想要解決這些問題,光靠音響器材內部的電源線路通常不夠,因此才會有電源處理器材因應而生。但是,每位音響迷家中所遇到的問題都不盡相同,市面上的電源處理器材種類又相當多,因此該如何選購一部適合的電源器材,甚至自己到底應不應該增購這一類產品,也就是我們這次「徹底研究」的目的。接下來,我們將各種經常碰到電源問題整理出來,使讀者能更簡單易懂的進一步認識電源處理器。

<圖1>電力公司設有高壓突波的保護措施,但因其反應速度與保護程度有一定的極限,因此還是有一些突波可能會在瞬間傳送到用戶家裡;同時,這些保護裝置在「作動」與「復置」的瞬間往往也會產生一些突波。

<圖2>以往我們常常會有錯誤的認知,以為環型變壓器的效率一定最好,其實鐵蕊的形式只會牽涉到尺寸大小與磁場,真正影響效能的是鐵蕊的材質,鎳鋼片的材質愈好則效率也就愈高。

電源處理器材常見的種類

目前市售的電源處理器材,功能不外乎突波吸收器、電源濾波器、隔離變壓器、電源穩壓器等四種。它們個別負責不同的功能與作用,介紹如下。

突波吸收器(Surge Absorber)

突波吸收器的主要作用,是用來抑制過高的突波電壓。正常狀況之下,電力公司所輸送到用戶家中的電源電壓應為110V,但是在某些狀況下會在瞬間出現高過正常的電壓值,像是遭遇雷擊或電力系統故障等因素。雖然電力公司設有保護措施,但因其反應速度與保護程度有一定的極限,因此還是有一些突波可能會在瞬間傳送到用戶家裡。另外,電力公司的這些保護裝置在「作動」與「復置」的瞬間往往也會產生一些突波,還有像是家裡的電源開關在動作的瞬間,同樣也會有突波產生。

這些不正常的突波,雖然都只是在瞬間發生,但是過程中的電壓、電流往往高過正常值甚多,嚴重時足以破壞家中的許多電器產品,尤其像是電腦、電視與音響設備等,因為這些家電產品的工作電壓相對較低,所能夠承受突波的能力也就相對不足。突波吸收器依動作原理、特性可分為下列三類 ─

一、間隙式突波吸收器:大多適用於避雷功能,吸收電流範圍在500A─500KA之間。
二、半導體式突波吸收器:可分為O Varistor(吸收電流範圍200A─20KA)、SiC Varistor(吸收電流範圍100A─10KA)、Se Surge Absober(吸收電流範圍10A─1KA)、雙向穩壓二極體(吸收電流範圍1A─50A)。
三、濾波式突波吸收器:分為CR(電容加電阻,吸收電流範圍1A─50A)與CL(電容加電感,吸收電流範圍10A─1KA)二種電子電路,這也是音響電源處理器最常見的突波吸收裝置。

電源濾波器

電源濾波器主要是用來消除電源裡面的雜訊,這些電源雜訊會影響音響器材的聲音表現,一般說法認為它會使音質、音場定位的效果大打折扣。通常濾波器是利用電容與電感合成一組選擇電路(LC),允許特定頻率的訊號通過,對於非特定頻率的訊號則予以衰減或阻擋。最常被採用者為EMI濾波器,它對於50KHz以上雜訊有比較良好的濾除效果,而雜訊衰減量的規格值約只有40dB左右。它的缺點是遇上大振幅的突波雜訊時,易使電感線圈因飽和而降低其雜訊衰減特性,不過當串聯多只EMI濾波器使用時效果將可因此改善。這次介紹的電源處理器材中,只要是針對濾波功能設計的產品都是採用這種方式。另外,電源濾波器使用時記得一定要接地,如此才能發揮其效能。

隔離變壓器

隔離變壓器一般泛指為防止雜訊用變壓器的總稱。電源在進入各類電器產品之前,雖然會先經過電源變壓器,但是高頻雜訊仍然可以藉由變壓器初級與次級線圈間的電容效應、磁性耦合或輻射等方式通過次級,再進入電器產品的線路內。因此,要想防止雜訊干擾的最簡單又有效之方法,便是使用隔離變壓器來加以隔絕。在各種雜訊濾除的電源器材中,隔離變壓器的效果是最好的,因為隔離變壓器除了能消除電源、日光燈啟動器、空中各種射頻的雜訊外,它對於電源開關瞬間突波也有很好的濾除效果,只是濾除頻率和前述的「電源濾波器」不盡相同。
隔離變壓器如果以隔離特性來區分,可分為下列三種 ─
一、絕緣變壓器:這是在初級與次級之間加上一層特殊的絕緣體,藉以將初級傳導至次級的雜訊予以適度衰減。不過,這種方式並無法將所有的雜訊隔絕,像是電源的開關動作等通模干擾便無法濾除。

二、屏蔽變壓器:除了具備有絕緣變壓器的構造外,在初級與次級線圈外圍又利用金箔紙等絕緣材料予以包覆,藉以降低二線圈繞組之間的電容效應。與絕緣變壓器作比較起來,屏蔽變壓器對高頻干擾的特性雖然更優異,但依然還是無法去除通模雜訊。
三、雜訊濾除變壓器:也就是除了上述的靜電屏蔽外,又在最外圍加上電磁屏蔽。雜訊濾除變壓器能有效的隔絕共模干擾,但是對於隨市電傳導而來的通模干擾,僅有衰減能力。雜訊濾除變壓器的鐵蕊,與一般的電源變壓器並不相同,它的時效透磁率經過特別的設計,使其在某一特定頻率(數KHz)以上時會驟然下降,所以在這個特定頻率以上的雜訊會被相對的衰減,頻率愈高衰減量愈大。如果能與LC濾波器串聯使用,效果將會更佳。在這次介紹試聽的器材中,針對隔離作用設計的產品便是此例。

根據長期研究變壓器的堅新電子吳先生表示,各式變壓器的效能與鐵蕊(Core)形式並無絕對關聯,也就是說無論是EI、C、R或環型等各型鐵蕊,無關效能的取決。鐵蕊的形式只會牽涉到尺寸大小與磁場,像電視機多是採用R-Core的變壓器,原因就在於其體積可以做得極為扁平,並同時可使其磁場不至於影響到陰極射線管(CRT)。真正影響效能的是鐵蕊的材質,鎳鋼片的材質愈好則效率也就愈高。

電源穩壓器

電源穩壓器的主要作用為提供恆定電壓,供給電器產品之用。常見的交流穩壓器大略可分為感應式、接頭變化式、磁飽和式、相位控制式、線性補償式等五大類,其中又以相位控制式最為易見,它是利用SCR以及TRIAC等電子元件的獨特導通特性,以相位控制方式控制其閘極之導通角度,以達到穩壓的目的。它的最大特色是整個控制流程皆為電子電路,另外,由於它的輸出波型並不是正弦波,因此需外加濾波器才可使輸出波形為正弦波。雖說大部份電器產品(包括Hi-End音響)都有穩壓,這次介紹的某些電源處理器更宣稱有市電穩壓的能力,不過若是以上述嚴苛角度來評斷「穩壓」的定義,對不起,它們都沒沾上邊。

關鍵與認知

對音響發燒友而言,各種形式、作動原理的電源處理器材,都只為一個目的而存在 - 那就是如何使音響器材發出更好聽的聲音。這個目的說難其實一點也不難,說簡單也未免太小看電源對音響器材的影響了!雖然電源處理器材多只是由一堆鎳鋼片、漆包線、電阻、電感、電容與絕緣材質所共同構成,但是這些元件對效率的高低與雜訊濾除的效能,都有決定性的影響。當然,除了材質外,其他像是線圈的繞置、鎳鋼片的固定方式、絕緣材質的位置及數量、元件電路設計與配置等等,也都是優劣的重要關鍵。我們並不希望見到讀者們花了大錢,又沒有得到自己預期想要達到的效果,而是應該在看了本期「徹底研究」之後,對電源的問題與相關處理器材有更進一步的認識,再進一步討論自己是否需要,或是應該選購哪一類電源處理器才是。
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說清楚,講明白
電源處理器到底有沒有效?
楊德宜

直接進入正題:電源處理器到底有沒有效?
我敢很肯定的告訴您:絕對有效!
那麼,電源處理器值得買嗎?

從過去幾次針對多款電源處理器的集體試聽比較,還有根據我自己長年的使用經驗來看,答案是:電源處理真的很重要,但是電源處理器不見得能夠解決您全部的問題,所以這得視您個人的想法與實際狀況而定。

讓我先來說自己的使用經驗。以前Tice剛流行的時候,市面上還有一些其他品牌的電源處理器,形形色色的產品各自宣稱都有效,音響店老闆也大力宣揚這些價格昂貴的小東西很值得買。不過,對於器材升級計劃永遠是一大串的我來說,畢竟沒有感受到迫切的電源處理需求,所以也提不起興致去理會這些東西。後來居住Boston期間,公寓裡擺設了一些錄音器材與音響,才開始感受到電源處理的重要性。新英格蘭地區的夏天不長,最炎熱的時候頂多也只有27、28度而已,所以冷氣機並非家家必備的電器,房子裡自然不會有220V專用電源。想要用冷氣機就只能買110V的機種。而且,Boston的老房子在電源方面不如台灣講究,像我的公寓只有一個電源迴路,包括錄音器材等所有電器產品全部仰賴這組15安培電源,所以一旦冷氣機的壓縮器啟動時,正在進行的錄音就宣告報銷。租來的公寓不可能改電源,許多宣稱具有突波吸收的電源排插也都起不了作用,所以唯一的辦法就是買電源處理器。於是,我就買了當時剛推出第三代機種的Tice Power BlockⅢ,還有幾款Furman專業用的電源處理器。

針對自己的需求方向選擇

如果純粹就解決冷氣機強大突波的目的來說,包括Tice在內幾款用上了隔離變壓器、濾波線路的電源處理器都確實有效,比起那些超級市場販售的各式電源排插好用多了。而且,Tice具有穩壓的功能,應付冷氣機啟動所引起的嚴重壓降也有幫助,所以我一直很慶幸這筆錢沒有白花。

問題是,對於音響迷來說,電源處理器除了解決電源的問題以外,還要能夠帶來「好聲」的效果才夠。所以在我確定Tice能夠解決突波與壓降的問題後,又特別注意它是否能夠提供提昇音質的附加價值。即使起初的器材並不算理想,但我還是能從TEAC VRDS-20唱盤搭配STAX Lambda Dignature/SRM-T-1耳機的組合中,聽到了聲音變穩、解析力變好的優點,後來買進的Basis/Boulder/Westlake系統就更不用說了。

回到台灣以後,Furman就在錄音室裡當作電源排插使用,Tice則跟著我的家用音響系統,接連在幾間沒有電源專線的聆聽室裡繼續服役。在這段期間,強大突波的問題不復存在,但是它對於穩定電壓的效果仍然相當顯著,比起錄音室裡高價的穩壓設備來說,我仍然認為這款Tice相對划算許多。不過,去年搬新家前徹底規劃了聆聽室電源專線,而且新社區的電壓非常穩定,Tice解決問題的功能變得英雄無用武之地。因此,我一方面將它純粹當作排插來使用,另一方面也仔細地評估另一個實用方向:包括Tice Power Block III在內的諸多電源處理器,在電源純淨的環境中到底能提供多少好處?或者,它們真的是「多隻香爐多隻鬼」的不必要裝置?

從過去一年多的不斷比較,還有這次試聽最新機種的經驗中,我的結論有二:

一、 在電源狀況惡劣的環境中,電源處理器通常可以明顯帶來好處,對於解決電源問題的幫助也有相當水準。

二、 在電源狀況良好的環境中,電源處理器的好處比較不容易被察覺 - 因為解決問題的功能沒得發揮。不過,它們也確實能夠帶來「改變聲音」的效果。

電源環境決定電源處理器的實用性

上述的狀況是一種「通式」,您若想要追求電源處理器的極致,希望它的設計能夠為您帶來最大好處,還是得要先瞭解它的應用方向為何。比方說,您最困擾的電源問題是突波太嚴重,就必須找真正設計來解決突波問題的濾波器,某些製品便無法幫上您的忙。如果您長期為電壓不穩定所困繞,就必須用上具有穩壓設計的電源處理器,這時候最好的方法就是以三用電表實際去量輸出電壓,看看哪些電源處理器是真正具有穩壓作用的產品。或是您的聆聽室電磁波干擾嚴重,電源相位波形嚴重失真等,市面上也都有針對特定範圍提供「解決問題」的產品。重點是,您必須選對電源處理器,讓它們針對您所遇到的問題去解決,如此才有可以帶來明顯的好處。

嚴重的突波可以靠耳朵聽出來,電壓穩定的程度則可以拿三用電表來量測,這些都是我們比較容易察知的部份。不過,電磁波干擾與波形失真的問題對一般音響迷來說,就比較沒有那麼容易自行測量,因此我建議:如果您的聆聽室電源沒有嚴重突波干擾,輸出電壓也相當穩定,而您又希望藉由電源處理器帶來提昇聲音品質的好處,請不妨實際試過了再做決定。無論器材的設計取向、產品定位為何,最終還是要回歸到聲音表現的原點上,所以您如果能夠經由電源處理器聽到好處,它們也理所當然為您解決了某些問題。

此外,無論原廠如何宣稱他們家的產品有何等功效,只要是在可以自己動手驗證的範圍內,請儘可能先瞭解它們的功效究竟到達何等程度。在我們量測輸出電壓的過程中,發現所有六款電源處理器當中只有二款能夠做到「穩壓」功效,一款是Tice,另一款則是Ensemble Isolink/Power Point。當天下午辦公室的電壓為107V,經由Tice與Ensemble輸出的電壓都在115V左右,其他產品則是在105V或更低。在我過去的使用經驗中,Tice即使遇上了140V左右的電壓(工業區晚上停工時),輸出電壓還是能控制在120V左右,相信這對於飽受電壓不穩的音響迷來說不啻為一項好消息。

五款機種的聲音表現

瞭解前面所提到的「但書」之後,我就來簡單描述Burmester 948以外五款電源處理器的聆聽經驗。在我家裡,配置電源專線的大聆聽室對這些電源處理器沒什麼反應,只有在很用力聽的反覆比較下才會有些許差異產生。在電源未經處理的小聆聽室試用,幅度就稍微大了一些,不過還是無法讓您在漫不經心的狀況下得到驚。比較起它們的價格,這些產品值得買嗎?我想,總編說的一點都沒錯:假若您的荷包充足,家裡環境噪音又低,買它就是一件有意義的事。

不過,在電源環境不算太好的雜誌社裡,它們的優點就可以比較容易聽得出來:
Tice Power BlockⅢ ─ 聲音穩定度變高,低頻的力道增強了,敲擊樂器的真實感也增加;全頻段的控制力都提昇了;乍聽之下活生感較低,事實上應該是聲音的毛邊獲得改善,音色亮度也稍有緩和。從音質純度來說,它的表現不若Burmester來得好,不過中庸穩定的個性在一般系統中較為適用。

Ensemble Isolink/Power Point ─ 基本走向與Tice接近,不過音質趨向軟調;音像的實體感增加,雖說活生感沒有Burmester那麼鮮明,但還是比Tice好上一點,而且沒有犧牲柔順的感覺。從音色走向來說,它適合追求柔美聲音走向的人,而且極富氣質的外觀造型相當迷人。不過要注意的是,Isolink本身的容量不大,盡可能避免用上大功率後級。

堅新James JS-9832 ─ 穩定的感覺與Tice近似,感覺上中低頻段的聲音都更紮實了;背景噪音降低了,直覺音樂中的急促成分都安定了下來。整體而言,它的聲音沒有特別突顯之處,不過中性的傾向會讓人有格外好感,此外音場層次也是好處之一。

Monitor Acoustics MA-1586F ─ 與堅新的個性相近,Monitor Acoustics的聲音也沒有特別突顯之處,中頻柔化的傾向則是優點之一,可以在過度緊張的系統中和緩聲音。基本上,這是一款沒有壓力的電源處理器,適合用在追求輕鬆走向的系統中。

Furutech PRO 088 ─ 以不到五千元的定價來說,古河這款小東西真可說是「平價的驚喜」。整體來說,它除了重量感方面較弱以外,其他高價電源處理器表現出來的特質,在它身上也可以嗅出味道來。音場深度則是驚喜中的驚訝,其他高價產品都沒能有這種表現。不過,由於重量感較輕的走向,不建議用在日系產品上。

值得留意的二種新趨勢

這次國產廠家堅新所送來的電源處理器,是一款涵蓋多種輸出電壓的設計,我認為它的做法非常聰明,而且未來應該會有更多廠家生產類似的產品。以往市場較為封閉的年代,公司貨和水貨是逕渭分明的,而「工作電壓」正是區分二者的最重要部分(其實這是挺無聊的想法,許多家電大廠都已經開始強調『Universal Model』了,工作電壓100V-240V的機種比比皆是)。不過,近年來AV器材熱賣,本地市場上所謂的水貨機種愈來愈多,AV迷對外置變壓器的需求也理當會更大。從過去Hi-End音響熱潮的經驗中,我們可以預料AV迷對周邊產品的要求將會慢慢提高,那些體積小得可憐的降壓器將無法滿足他們,電源處理的重要性也逐漸會被發現,因此質優且具備多種輸出電壓的電源處理器很可能會成為趨勢,而價格平實的多樣化型號普遍更可以預期。

從Ensemble Isolink/Power Point的產品設計,我們也可以看到一個可能形成的新趨勢 ─ 電源處理器+排插。以往音響系統比較單純,訊源、擴大機等器材加起來沒幾部,所以一體式電源處理器可以滿足全部器材的需求。進入多聲道時代後,不但器材數量增加,主動式超低音與低音主動式喇叭的位置也太遠,所以一部電源處理器加裝數只排插的設計方式,可能會讓這些廠商們找到新的方向。

最準確的選購指南

電源處理器不是萬靈丹,它不見得能夠解決您家中電源的所有問題,而且要視實際狀況去選擇使用,才能發揮原廠所設計的最大效果。如果您家中的電源問題嚴重,但是礙於實際情況無法拉專線,更不可能安裝大型的穩壓器、電桶等產品,這些市售電源處理器將可能是您的好幫手。不過還是要再次提醒您:這份「徹底研究」所提供的只是產品介紹,還有總編和我的直接聽感與建議方向,最準確的購買指南還是 ─ 聽過再買。

回138期目錄
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據台中朋友離經叛道的說法;從電廠到住家一路綿延數十公里的電纜,也沒聽過有隔離、包覆絞合或是幾n銅的,沿路收集的雜訊不可能借由短短的電源線處理掉,反而我們重金購入,絞合結構繁複的發燒線才會養鬼,so,應讓電源線不並行、不絞合入機,讓電源線還原為牆壁上的插座,有線等於無線……(不知哪兒來的歪理)。

所以此君用喇叭線(二股)當一極用,地線股不接,電源線的正負中間是鬆散分離的,沒有絞合或包覆,插座插頭採Hubbell,螺絲鎖固不上錫。此君還自製一個煲線器,用9V3A直流連煲一星期,以打通經絡(又是…理:)

不管有沒有道理,我請那位朋友同樣再照著做,不要再更改,免得聲音又跑掉了,對了,如果BASIC兄沒聽到好處,請勿見怪,作媒不保證生兒子,呵呵,good for you
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