音響綿羊講堂50, 線性電源與交換式電源

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在音響器材上，我們可以看到Linear Power Supply與Switching Power Supply二個名詞，前者稱為線性電源，後者則是交換式(開關式)電源。這二種電源被普遍用在音響器材上，有的器材內採用線性電源，有的器材內採用交換式電源，有的器材內則線性電源與交換式電源並陳。



為何稱為線性電源呢？線性電源是由變壓器、整流器、濾波器構成，有時還加上穩壓線路。市電進入機器內的電源變壓器，將110V市電降轉為線路所需電壓，接著經過整流器將交流電壓轉為直流電壓(電子線路需要直流電壓來工作)，由於直流電壓還會有漣波存在，所以需要濾波電容將漣波去除。



在這樣的電源架構下，交流電持續的被轉為直流電，理論上從濾波電容輸出的直流電是恆定的，所以被稱為｢線性」電源。線性電源的好處是結構簡單，電源乾淨、雜訊低。缺點是體積大、重量重，而且效率比較低。

而交換式電源是以電晶體在低耗損(Low Dissipation)、全導通與全關閉之間做切換，由於切換的速度很快，電能的耗損很低。理論上一個理想的交換式電源可以做到幾乎無耗損，實際上當然很難。由於主要工作是以晶體做高速開與關的動作，所以稱為Switching，俗稱交換，這就是交換式電源名稱的由來。

交換式電源要先將交流市電轉為更高的直流電壓，通常有幾百伏特，接著通過開關電晶體，將直流電轉換為高頻率的交流電，一般是幾千Hz，也有到1MHz的。接著將高頻率交流電送入一個小變壓器(因為是轉換高頻率交流電，變壓器不須大，濾波電容也可以小)，將電壓降低為電子線路所需的交流電壓。最後再利用高速整流器(例如Shottky整流器)，將交流電轉為直流電，供應相關線路使用。

交換式電源體積小、重量輕、效率高、可容許更寬容許度輸入電壓、應用廣。缺點是結構比較複雜，而且必須採用低通濾波來將開關高頻、高頻諧波等濾除，否則可能會產生電磁干擾(EMI)與雜訊。

交換式電源被普遍用在3C消費性產品、電腦、通訊、儀器、軍事、航太上，應用範圍非常廣。如果沒有交換式電源，筆記型電腦的外接電源就不可能體積那麼小，重量那麼輕。交換式電源還有一個好處，那就是電壓範圍比較寬，從100V到240V，50Hz、60Hz通吃，走到全世界各地，都不必擔心電壓相容問題。

到底音響器材裡面用交換式電源比較好？還是用線性電源比較好？老實說各家音響廠商看法不一。Linn的產品幾乎都採用所謂｢音響級」交換式電源，許多D類擴大機也採用交換式電源。不過也有D類擴大機採用線性電源，如TAD與MBL(Noble系列)等。而Burmester、Dan D’Agostino等則採用線性電源。瑞士Soulution的旗艦單聲道後級是採用交換式電源，Jeff Rowland早期使用線性電源，後來改用交換式電源，他家旗艦後級925也是採用交換式電源。

交換式電源比較便宜嗎？用在一般消費性產品上或許可能，但用在高級音響上的交換式電源可能更貴。多年前我採訪Linn原廠時，他們就告訴我音響級的交換式電源比一般線性電源貴得多；我去採訪瑞士Soulution時，他們也是這樣說。所以，不要看到音響器材內使用交換式電源，就把它跟3C產品聯想在一起。