電源雜訊干擾的處理

    一般而言，電源雜訊干擾的傳播途徑可分為下列二大類(lèi)： 
    一、普通模式（Normal Mode）：簡(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)關(guān)動(dòng)作或者是靜態(tài)功率轉(zhuǎn)換器等干擾所造成，當(dāng)這些干擾與正常訊號(hào)重疊在一起時(shí)，器材元件是無(wú)法分辨的，因?yàn)檎Ｓ嵦?hào)也是以通模的狀態(tài)存在。
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    二、共通模式（Common Mode）：簡(jiǎn)稱(chēng)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(shù)是因?yàn)榻拥卦O(shè)計(jì)不良、雷擊、廣播無(wú)線電、馬達(dá)電磁或者是接地故障等種種因素所引起。

    這二類(lèi)模式是以雜訊干擾的傳播途徑而區(qū)分，通常我們又會(huì)將其歸類(lèi)為電磁干擾（EMI，Electromagnetic Interference）與射頻干擾（RFI，Radio Frequency Interference）等。一般家里會(huì)發(fā)生的電源問(wèn)題，大致就是電磁干擾、射頻干擾、電源穩(wěn)定度等問(wèn)題。

    想要解決這些問(wèn)題，光靠音響器材內(nèi)部的電源線路通常不夠，因此才會(huì)有電源處理器材因應(yīng)而生。但是，每位音響迷家中所遇到的問(wèn)題都不盡相同，市面上的電源處理器材種類(lèi)又相當(dāng)多，因此該如何選購(gòu)一部適合的電源器材，甚至自己到底應(yīng)不應(yīng)該增購(gòu)這一類(lèi)產(chǎn)品，也就是我們這次「徹底研究」的目的。接下來(lái)，我們將各種經(jīng)常碰到電源問(wèn)題整理出來(lái)，使讀者能更簡(jiǎn)單易懂的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電源處理器。

    電源處理器材常見(jiàn)的種類(lèi)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(wěn)壓器等四種。它們個(gè)別負(fù)責(zé)不同的功能與作用，介紹如下。 

    突波吸收器（Surge Absorber）
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    突波吸收器的主要作用，是用來(lái)抑制過(guò)高的突波電壓。正常狀況之下，電力公司所輸送到用戶(hù)家中的電源電壓應(yīng)為110V，但是在某些狀況下會(huì)在瞬間出現(xiàn)高過(guò)正常的電壓值，像是遭遇雷擊或電力系統(tǒng)故障等因素。雖然電力公司設(shè)有保護(hù)措施，但因其反應(yīng)速度與保護(hù)程度有一定的極限，因此還是有一些突波可能會(huì)在瞬間傳送到用戶(hù)家里。另外，電力公司的這些保護(hù)裝置在「作動(dòng)」與「復(fù)置」的瞬間往往也會(huì)產(chǎn)生一些突波，還有像是家里的電源開(kāi)關(guān)在動(dòng)作的瞬間，同樣也會(huì)有突波產(chǎn)生。

    這些不正常的突波，雖然都只是在瞬間發(fā)生，但是過(guò)程中的電壓、電流往往高過(guò)正常值甚多，嚴(yán)重時(shí)足以破壞家中的許多電器產(chǎn)品，尤其像是電腦、電視與音響設(shè)備等，因?yàn)檫@些家電產(chǎn)品的工作電壓相對(duì)較低，所能夠承受突波的能力也就相對(duì)不足。突波吸收器依動(dòng)作原理、特性可分為下列三類(lèi)

    一、間隙式突波吸收器：大多適用於避雷功能，吸收電流范圍在500A─500KA之間。 

    二、半導(dǎo)體式突波吸收器：可分為O Varistor（吸收電流范圍200A─20KA）、SiC Varistor（吸收電流范圍100A─10KA）、Se Surge Absober（吸收電流范圍10A─1KA）、雙向穩(wěn)壓二極體（吸收電流范圍1A─50A）。
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    三、濾波式突波吸收器：分為CR（電容加電阻，吸收電流范圍1A─50A）與CL（電容加電感，吸收電流范圍10A─1KA）二種電子電路，這也是音響電源處理器最常見(jiàn)的突波吸收裝置。

    電源濾波器

    電源濾波器主要是用來(lái)消除電源里面的雜訊，這些電源雜訊會(huì)影響音響器材的聲音表現(xiàn)，一般說(shuō)法認(rèn)為它會(huì)使音質(zhì)、音場(chǎng)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(hào)通過(guò)，對(duì)於非特定頻率的訊號(hào)則予以衰減或阻擋。最常被采用者為EMI濾波器，它對(duì)於50KHz以上雜訊有比較良好的濾除效果，而雜訊衰減量的規(guī)格值約只有40dB左右。它的缺點(diǎn)是遇上大振幅的突波雜訊時(shí)，易使電感線圈因飽和而降低其雜訊衰減特性，不過(guò)當(dāng)串聯(lián)多只EMI濾波器使用時(shí)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(duì)濾波功能設(shè)計(jì)的產(chǎn)品都是采用這種方式。另外，電源濾波器使用時(shí)記得一定要接地，如此才能發(fā)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(chēng)。電源在進(jìn)入各類(lèi)電器產(chǎn)品之前，雖然會(huì)先經(jīng)過(guò)電源變壓器，但是高頻雜訊仍然可以藉由變壓器初級(jí)與次級(jí)線圈間的電容效應(yīng)、磁性耦合或輻射等方式通過(guò)次級(jí)，再進(jìn)入電器產(chǎn)品的線路內(nèi)。因此，要想防止雜訊干擾的最簡(jiǎn)單又有效之方法，便是使用隔離變壓器來(lái)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?yàn)楦綦x變壓器除了能消除電源、日光燈啟動(dòng)器、空中各種射頻的雜訊外，它對(duì)於電源開(kāi)關(guān)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(lái)區(qū)分，可分為下列三種：

    一、絕緣變壓器：這是在初級(jí)與次級(jí)之間加上一層特殊的絕緣體，藉以將初級(jí)傳導(dǎo)至次級(jí)的雜訊予以適度衰減。不過(guò)，這種方式并無(wú)法將所有的雜訊隔絕，像是電源的開(kāi)關(guān)動(dòng)作等通模干擾便無(wú)法濾除。
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    二、屏蔽變壓器：除了具備有絕緣變壓器的構(gòu)造外，在初級(jí)與次級(jí)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(yīng)。與絕緣變壓器作比較起來(lái)，屏蔽變壓器對(duì)高頻干擾的特性雖然更優(yōu)異，但依然還是無(wú)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(duì)於隨市電傳導(dǎo)而來(lái)的通模干擾，僅有衰減能力。雜訊濾除變壓器的鐵芯，與一般的電源變壓器并不相同，它的時(shí)效透磁率經(jīng)過(guò)特別的設(shè)計(jì)，使其在某一特定頻率（數(shù)KHz）以上時(shí)會(huì)驟然下降，所以在這個(gè)特定頻率以上的雜訊會(huì)被相對(duì)的衰減，頻率愈高衰減量愈大。如果能與LC濾波器串聯(lián)使用，效果將會(huì)更佳。在這次介紹試聽(tīng)的器材中，針對(duì)隔離作用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品便是此例。
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    根據(jù)長(zhǎng)期研究變壓器的堅(jiān)新電子吳先生表示，各式變壓器的效能與鐵芯（Core）形式并無(wú)絕對(duì)關(guān)聯(lián)，也就是說(shuō)無(wú)論是EI、C、R或環(huán)型等各型鐵芯，無(wú)關(guān)效能的取決。鐵芯的形式只會(huì)牽涉到尺寸大小與磁場(chǎng)，像電視機(jī)多是采用R-Core的變壓器，原因就在於其體積可以做得極為扁平，并同時(shí)可使其磁場(chǎng)不至於影響到陰極射線管（CRT）。真正影響效能的是鐵芯的材質(zhì)，矽鋼片的材質(zhì)愈好則效率也就愈高。

    電源穩(wěn)壓器電源穩(wěn)壓器的主要作用為提供恒定電壓，供給電器產(chǎn)品之用。常見(jiàn)的交流穩(wěn)壓器大略可分為感應(yīng)式、接頭變化式、磁飽和式、相位控制式、線性補(bǔ)償式等五大類(lèi)，其中又以相位控制式最為易見(jiàn)，它是利用SCR以及TRIAC等電子元件的獨(dú)特導(dǎo)通特性，以相位控制方式控制其閘極之導(dǎo)通角度，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。它的最大特色是整個(gè)控制流程皆為電子電路，另外，由於它的輸出波型并不是正弦波，因此需外加濾波器才可使輸出波形為正弦波。雖說(shuō)大部份電器產(chǎn)品（包括Hi-End音響）都有穩(wěn)壓，這次介紹的某些電源處理器更宣稱(chēng)有市電穩(wěn)壓的能力，不過(guò)若是以上述嚴(yán)苛角度來(lái)評(píng)斷「穩(wěn)壓」的定義，對(duì)不起，它們都沒(méi)沾上邊。

    關(guān)鍵與認(rèn)知對(duì)音響發(fā)燒友而言，各種形式、作動(dòng)原理的電源處理器材，都只為一個(gè)目的而存在－那就是如何使音響器材發(fā)出更好聽(tīng)的聲音。這個(gè)目的說(shuō)難其實(shí)一點(diǎn)也不難，說(shuō)簡(jiǎn)單也未免太小看電源對(duì)音響器材的影響了！雖然電源處理器材多只是由一堆矽鋼片、漆包線、電阻、電感、電容與絕緣材質(zhì)所共同構(gòu)成，但是這些元件對(duì)效率的高低與雜訊濾除的效能，都有決定性的影響。當(dāng)然，除了材質(zhì)外，其他像是線圈的繞置、矽鋼片的固定方式、絕緣材質(zhì)的位置及數(shù)量、元件電路設(shè)計(jì)與配置等等，也都是優(yōu)劣的重要關(guān)鍵。我們并不希望見(jiàn)到讀者們花了大錢(qián)，又沒(méi)有得到自己預(yù)期想要達(dá)到的效果，而是應(yīng)該在看了本期「徹底研究」之後，對(duì)電源的問(wèn)題與相關(guān)處理器材有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，再進(jìn)一步討論自己是否需要，或是應(yīng)該選購(gòu)哪一類(lèi)電源處理器才是。
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    電力公司設(shè)有高壓突波的保護(hù)措施，但因其反應(yīng)速度與保護(hù)程度有一定的極限，因此還是有一些突波可能會(huì)在瞬間傳送到用戶(hù)家里；同時(shí)，這些保護(hù)裝置在「作動(dòng)」與「復(fù)置」的瞬間往往也會(huì)產(chǎn)生一些突波。以往我們常常會(huì)有錯(cuò)誤的認(rèn)知，以為環(huán)型變壓器的效率一定最好，其實(shí)鐵芯的形式只會(huì)牽涉到尺寸大小與磁場(chǎng)，真正影響效能的是鐵芯的材質(zhì)，矽鋼片的材質(zhì)愈好則效率也就愈高。