前言
: 電與水
大部份的人對電子電路系統的認識並不多，但對於日常生活中每天都接觸到的水就覺得親切多了；在這裡將藉由水的循環、流動來比擬令人卻步的電流現象。我們將導線比擬為水管、水壓好比是電壓、水流是電流、湖泊、水塘這些儲水的地方當是電容器、二極體是單向閥門、真空管及電晶體則為水龍頭開關。
整個擴大機的電力系統可以看成是水流。水藉著太陽的能量來完成循環，地面上的水經過太陽照射後蒸發成為天上的雲，雲又凝聚成水滴降落回到大地，經由河川、渠道匯集在湖泊或是人造的水庫，再經管路取水使用。當雨水下得多時，匯流到水庫的水使得水位升高，水壓也隨著升高，到了夏天用水量大，從水庫中取用的水比補充注入的水還要多，水位就漸漸的降低，水壓也下降，一直要到雨季來，進水量加大，水位才會再上升，這樣的情形就一年一年不停的重複、循環。對於擴大機來說，家中的插座、擴大機的電源線及變壓器就好像是水庫上游的河川源源不絕的提供水一樣，不斷的提供電的來源，電容就像水庫，電壓也不斷因為電流的輸入、輸出而變動。以每1/120秒的週期充電(譯者注:家中從電力公司送來的60
Hz交流電，經過全波整流後成為120
Hz的直流電)。
同水庫的水壓下降一樣，下游對電容器也不斷的取電，使電容器的電壓下降，得要等到1/120秒之後另一波”洪電”(大水稱洪水，一大堆電來我們就姑且稱為洪電吧!)來時電壓才又提升上來。然而我們要的是電源供應器能夠供給擴大機平穩的電壓，顯然前頭所述變動的電壓並不是我們所樂見的。面對這問題通常是使用大型的電容器以儲存更多的電荷，才能滿足所需，同時也要用更大的變壓器，來供應更大得電流給電容器。
既然我們在這裡並不是要設計擴大機，而是要討論電源供應器，我們就對一般我們所見到的電源做法來探究，討論一些音響廠常見的設計方法。無論如何，我們的目的就是要造就一部電壓穩定、沒有雜訊的電源供應器，而不論得花費多少資源在這上面。
又大又重的擴大機是好的，怎麼說呢？大的變壓器和粗的導線可以減少負荷，大得電容器可以增加儲存電荷的能力，但無止盡的大會不會帶來反面的效果？過猶不及呢？當然啦！如果是功率1W的前級，你給它2000W的電源和給它1000W的電源事實上是沒有多大的差別，不過這個說法卻沒能阻擋發燒友追求更大、更重電源供應器的腳步，大水牛跟大水塘依舊處處可見。
變壓器
在各式各樣的變壓器中，環型變壓器應該可以說是其中的上品，從功率跟大小、重量上來看，環型變壓器是最有效率的，相同功率的變壓器，環型的體積最小，也最輕，再者低雜訊、無漏磁也是它的優點。
就典型AB類來說，一部每聲道連續輸出200W的擴大機，需要有700W的電源供應器(變壓器的功率一般標示為VA，為輸出電壓、電流乘積)，再往上由看，變壓器的要求將近是2000W，要是不到2000W的變壓器，可能就沒辦法做到200W的連續輸出功率，但有些AB類擴大機並不是設計工作是連續輸出，那就另當別論了。
如果是純A類的話，額定每聲道200W的擴大機無論何時都得要有1000W的電源供應，變壓器就要有3000W才夠，少了就不行。照現在所見的環型變壓器每一磅大概可以功應30W的功率，所以一個足夠供應3000W功率的變壓器大概是100磅重，甚至更多。我們從這兒就可以以重量和功率的比例看擴大機，假使一部每聲道200W的純A類立體擴大機，你就可以試試重量至少要有100磅。綜合來說重量跟功率的比值大約是1:2每一磅相當是有兩瓦的功率，藉著這個比例來測測擴大機，如果重量少了，可能他只是近乎純A類而已。
低雜訊同樣也是變壓器所追求的重點之一，有時變壓器會用鐵質金屬盒裝起來，用以減少漏磁，這樣的做法經常可見，但也不一定每一部都得如此。這主意是不錯，也有一定的效果，不過卻得提防一點，過去曾有人，至少有過一家公司將小小一顆的變壓器裝在大大的鐵盒中，魚目混珠，矇蔽消費者。
電容
由於大電容量的需求，電源供應器中的濾波電容清一色的都使用電解電容，在擴大機中所見的電容經常可見標示的規格有
μF(micro Faraday)、電壓、電流，一般在電源供應器所見得大電容(俗稱大水塘)大概是25000μF，或是標記為0.025
F，Faraday是一個相當大的電容單位，有多大呢?
依照定義呢，一安培電流由電容器流出一秒鐘後，電容器中的電壓才下降一伏特這樣的電容器叫一法拉(Faraday)。以200W，A類的擴大機來說，8安培電流連續輸出的話，則電容器上的漣波(ripple)大約為0.06伏特。
就一般擴大機的總電容量可以到100,000
μF的話，以剛剛的例子，這時的漣波為0.6伏特，這樣算相當不錯了，大約是所供應電壓的1
%。
要是耗電較小的擴大機當然對電容器的要求就沒那麼大，相反的要是耗電量更大，則電容器也要相對的大一點。
然而，電容器就無限制的越大越好嗎?
當然錢是個考慮的因素，另一方面，越大的電容也面臨另一個問題；幾乎電容量大的電解電容都會伴隨有些微的電感量，這是因為電解電容本身是捲成螺旋狀包裝在筒中所造成，為解決這些伴隨的電感效應，使用具有低電感特性的薄膜電容並聯在電解電容上是個好方法，這樣可以減少高頻阻抗讓電流在高頻時更容易流過電容，達成濾波的效果。
從經驗的累積也漸漸培養出一些洞察力來，通常電解電容在10KHz以上的頻率，阻抗會隨之上升(譯者註
: 理想電容器的阻抗值應該隨頻率上升而下降)
，阻抗將近為1歐姆，並聯上一顆小的薄膜電容之後，阻抗大約可以降到0.1歐姆左右。從擴大機來看，這樣高的頻率對擴大機的放大頻帶來說是不是真有影響呢?也不是很絕對的，通常聲音在5KHz之後每升高八度音就以12dB的速度衰減，而且平常聽的音樂速度也沒那麼快，頂多不過1V
/ μs (以迴轉率的形式表示)，100KHz的頻率我們並用不到。
因此電源供應器在高頻上的問題並不是針對聲音放大而來，反而是對擴大機的穩定性影響較大，尤其是越複雜的線路而言，穩定性所受的影響更深。有趣的是，有些擴大機在設計的時候便以電源供應器的阻抗為條件，將擴大機設計在穩定的範圍中，假如此時再並聯薄膜電容在電解電容上，原有的條件改變了，就不能再保證整台擴大機的穩定性了。大致說來，在濾波電容上並聯薄膜電容仍不失為一個好方法。
電感
就在我們努力的解決電解電容上的電感量之時，另一方面我們也經常在電源供應器上使用繞成線圈的電感來改善電源品質，利用電容和電感在交流電源上形成LC濾波電路可以大大降低高頻上的雜訊，使接入電源供應器的電源更乾淨。其次可以使用大型的電感串聯在變壓器一次側線圈(primaries)及二次側(secondaries)上，以增長電容在每一個週期的充電時間，減少雜訊及漣波，穩定電壓。當然
! 最常見的還是在兩個並聯的電容間串聯一個電感，形成π型濾波器，以改善電源。
對於電感的使用可以說是相當常見，且效果也非常顯著，只不過從成本上的觀點看來，的確是貴了一點，因此在電源供應器上能夠捨得花大錢用電感的擴大機，便也成了品質的保證。
線材
許多發燒友對於線材的使用可以說是到了瘋狂的地步，有時還可以說上點道理，可是常常對於發燒線材到底有什麼不凡之處卻也說不出個所以然來。我個人則是比叫偏好用粗一點的導線，而且盡量用得短，減短路徑(譯者註
:
在許多靈敏度高的元件，就經常因為導線用的太長，或是焊點沒整理好，造成震盪的情形)。
導線的材料則是以質軟的金屬，像是純銅或是純銀之類，最好還把每一個接點焊得緊緊、牢牢的。
整流
沒錯!
整流在電源供應器中佔著很重要的地位，它將交流電轉換成擴大機所要的直流電。不過縱使許多人對於快速恢復型的整流器相當推許，但我仍然不太喜歡用這型的整流器。快速恢復同時也意味著在極短的時間中會排斥高電壓及大電流，在傳統60Hz的交流電中我們也鮮少見到它的蹤跡，一般都是切換式(
switching )
電源供應器因為在高頻才會使用，在線性電源供應器中仍然偏好用傳統的”慢速”二極體，並且在每一個二極體上並聯一個小電容，可以大大改善雜訊的問題。
(譯者註
:
一般所用的整流器為橋式整流器，是由四顆整流二極體所組成，可以做全波整流，在二極體上並聯上小電容可以消除二極體在開路、短路切換之間所造成的脈波雜訊，也提供高頻雜訊一條接地的迴路)。
穩壓
主動線性電壓調整是穩定電源的一個好方法，但不幸的是它通常都沒有被好好的使用，以致於在以往許多使用主動穩壓的擴大機被評為動態不佳等缺點，也讓主動穩壓的技術被看不起，沒有獲得應有的聲譽。
較好得做法是線性穩壓器也要提供夠多的電流供擴大機需求，至少要有擴大機連續輸出的十倍以上。而且穩壓器的位置也要對，要置於濾波電容之前，並且直接就接到濾波電容去，濾波電容的電容量也不可以少，不能因為有了穩壓就減少了電容，變壓器也是一樣不能偷工減料。總而言之，電容、變壓器得用上如同沒有使用穩壓之前得大小，才會得到穩壓的效果。
照這樣的做法，主動線性穩壓可以表現得非常好，但卻也要花上不少銀兩，因此有比較經濟的做法是將擴大機前半段(電壓放大級等耗電少的部份)與功率放大的部份分開來供電，僅對前半段進行穩壓，功率放大的部份則不做主動穩壓。通常是使用兩組電源；也有更省錢的方法是使用一組電源，但利用電阻將兩邊的電源分開，各用各的電源。
除了穩定電壓之外，相對的也可以做恆流電源的設計，餵給放大線路固定的電流，則可以達到穩定，無波動的電壓，若在線路的前半段再配合上主動穩壓電路的話，更是可以得到意想不到效果。對於功率放大級則可以用定電流源來構成單端A類的線路。
其實切換式電源供應器的優點也不少，它質量輕、體積小、材料省、伴隨的花費也少，不過潛在的缺點是雜訊的問題，但以現在的技術只要用上濾波器，做好隔離，解決雜訊並不是多大的難題，但問題是這樣一來又要花費不少錢，又回到跟線性穩壓一樣的問題。
在這裡我也要對切換式穩壓題出跟線性穩壓一樣的忠告，電流要遠大於擴大機的需求才可以，最好是穩壓之前來一顆大濾波電容，後頭再來一顆，但這並非我們所要討論的重點。切換式電源供應器的動機就是要體積小、重量輕又省錢，若像所說的那樣就失去原有的立意了。
Mono
我想Mono的意思大家都很清楚就是把兩個聲道分離，當然它們就有獨立的電源，不必兩個聲道搶著一組電源，也有足夠的空間可以用上更大的變壓器跟更大得電容器。兩聲道彼此的關係也只有在交流電源的插座而已，這可以說是將兩聲道間的影響減到了最低。
在Hi-End裡，常可見到Mono的設計，當然啦!價錢也隨著貴了不少，有些折衷的做法是將兩個聲道還是放在同一個機箱中，但彼此有各自的變壓器、濾波電容，稱之為”dual-mono”。
結論
到這裡我們回頭看看究竟學到了什麼呢?
嗯!
大致來說就是要花大把鈔票來堆出一部好的電源供應器。許多我們所討論的方法可能對電源的品質改善也只是個皮毛而已，但卻可比用儀器量測出來，從主觀及客觀的兩面來看，這些狀況在設計時都不是那麼的重要，反而是成本的投資與利潤才是重點。
工程是一門妥協的學問，每一家工廠都非常重視產品的成本跟利益的關係，在我的經驗中，大部份的工廠都會相當謹慎的去考量。計算擴大機中電源部份在整個產品中所佔的價錢是非常繁重的工作，實在很難去拿捏，而且顧客的預算亦是考量的因素之一。
對一位消費者來說，它可以盡所能的買到他認為最好的聲音，可以藉由聆聽聲音來判斷，也可以打開機箱看看裡頭的用料實不實在，看看製造商是否放了些值錢的東西在裡頭。如果你熟悉一些規格或是你懂得機箱裡頭的東西，你可以發現到，電源供應的部份佔了整部擴大機最多的空間、最多的重量，也最多的錢，因此選購擴大機時可藉由電源的部份看出擴大機的身價。
如果你既不想打開機箱仔細的審視擴大機的用料，又想讓每一分錢都花在刀口上，提供你一個判斷的方法，買擴大機時如果每一千塊美金能買個15磅的話，那也算是夠本了。 |