스위치 모드 전원 공급 장치로 오디오 회로에 전원을 공급할 수 있습니까?


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대부분의 오디오 회로는 평활 한 후 크고 무거운 변압기와 작은 리플로 전원이 공급됩니다. SMPS는 더 작고 효율적입니다. 금속 인클로저로 EMI를 차폐하고 노이즈 억제를 위해 출력을 필터링 할 수 있습니다.

특히 전력이 더 규제되는 경우. 오디오 회로에 스위치 모드 전원 공급 장치가 사용되지 않는 이유는 무엇입니까? SMPS를 오디오 회로에 맞추기 위해 어떤 개선을 할 수 있습니까?


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대부분의 오디오 회로가 크고 무거운 변압기로 전원을 공급받는 것은 완전히 잘못된 것입니다. 일부 오래된 오디오 오디오 및 일부 오디오 폴 오디오이지만 일부는 소수입니다. 휴대 전화와 휴대용 음악 플레이어는 아마도 오늘날 "가장 많은"오디오 회로 일 것입니다. 효율적으로 사용해야하는 배터리 전력이 제한되어 있기 때문에 선형 공급 장치를 1 % 이상 (관대하게) 사용하는 경우 놀랍습니다.
Olin Lathrop

답변:


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나 자신에 대해 약간의 배경 지식을 드리겠습니다. 저는 14 년 이상 오디오 업계에서 전문적으로 일해 왔습니다. 나는 대부분의 주요 프로 오디오 회사, 하나의 오디오 애호가 회사 및 여러 소비자 오디오 회사를 위해 회로를 설계했습니다. 요점은, 나는 주변에 있었고 오디오가 어떻게 수행되는지에 대해 많은 것을 알고 있습니다!

SMPS는 오디오 회로에 사용될 수 있고 사용됩니다! 민감한 마이크 프리 앰프에서 거대한 파워 앰프까지 사용했습니다. 실제로 더 큰 전력 증폭기의 경우 필수입니다. 앰프가 수백 와트를 넘어 서면 전원 공급 장치가 매우 효율적이어야합니다. 전원 공급 장치가 50 % 만 효율적이라면 1000 와트 암페어로 생성 된 열을 상상해보십시오!

그러나 소규모로도 SMPS의 효율성은 종종 의미가 있습니다. 아날로그 회로가 올바르게 설계되면 전원 공급 장치의 노이즈가 아날로그 회로에 의해 거부되고 오디오 노이즈에 큰 영향을 미치지 않습니다.

소음에 민감한 애플리케이션의 경우 하이브리드 방식을 사용할 수 있습니다. + 5v가 필요한 ADC가 있다고 가정 해 봅시다. SMPS를 사용하여 + 6v를 생성 한 다음 초 저잡음 선형 레귤레이터를 사용하여 + 5v로 낮출 수 있습니다. SMPS의 장점은 대부분 있지만 선형 레귤레이터의 저잡음은 얻을 수 있습니다. SMPS만큼 효율적이지는 않지만 트레이드 오프입니다.

하지만 한 가지 명심해야 할 것은 ... 오디오 응용 프로그램 용 SMPS는 오디오를 염두에두고 설계해야합니다. 물론 출력에서 ​​더 나은 필터링이 필요합니다. 그러나 다른 세부 사항도 명심해야합니다. 예를 들어, 매우 낮은 전류에서 SMPS는 "버스트 모드"또는 "불연속 모드"로 전환 될 수 있습니다. 일반적으로 SMPS는 고정 주파수로 전환되지만 이러한 모드 중 하나에서는 전환이 다소 불규칙하게됩니다. 이러한 불규칙한 동작으로 인해 출력 노이즈가 오디오 주파수 대역으로 유입되어 필터링하기가 더 어려워 질 수 있습니다. SMPS가 정상적으로 1MHz로 전환 되더라도이 모드 중 하나에서는 10KHz 노이즈가 발생할 수 있습니다. 이러한 상황을 제어하는 ​​방법은 전원 공급 장치에서 사용하는 칩 설계에 따라 다릅니다. 경우에 따라 제어 할 수 없습니다.

어떤 사람들은 오디오를 위해 선형 전원 공급 장치만을 사용하도록 옹호합니다. 선형 전원 공급 장치는 잡음이 적지 만 다른 많은 문제가 있습니다. 열, 효율성 및 무게가 가장 큰 것입니다. 내 생각에 선형 공급 만하는 대부분의 사람들은 잘못 알고 있거나 게으르다. 스위치 공급 장치를 처리하는 방법을 모르거나 강력한 회로를 설계하는 방법을 배우지 않아도되기 때문에 게으르다. SMPS로 충분한 오디오 장비를 설계하여 너무 많은 고통을 겪지 않고 수행 할 수 있음을 증명했습니다.


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+1-이 사이트에서 가장 좋은 답변 중 하나입니다! 대부분의 문제와 접근 방식을 광범위한 방식으로 해결하면서 필요한 경우 OP Google에 더 많은 정보를 제공 할 수 있도록 충분한 세부 정보를 제공했습니다. 이것은 몇 단락에서 수십 년의 경험을 요약 한 것과 같습니다.
Joel B

+1. 나는 많은 빈티지 오디오 앰프를 "복원"했으며 원래 또는 동등한 변압기를 찾을 수 없었기 때문에 원래 철 코어 변압기 전원 공급 장치를 항상 SMPS로 교체했습니다. 하나의 문제가 없었습니다.
Axeman

많은 탭의 주 변압기를 사용하고 레일 전환을 수행하여 스위치 모드 전원 공급 장치없이 매우 큰 고출력 증폭기를 구축 할 수 있습니다. 거대한 50 / 60Hz 전력 변압기를 사용하더라도 SMPS 설계와 유사한 효율을 얻을 수 있습니다.
코너 울프

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클래스 D 증폭기 스위칭 전원 공급 장치입니다. 그것들은 요즘 더 일반적이며 꽤 좋은 사양을 가질 수 있습니다. 증폭기는 클래스 D이거나 내부에 스위칭 전원 공급 장치 가 있다고 들었을 때 코에 주름이 생길 수 있지만 적절한 이중 블라인드 테스트에서는 감지하기가 더 어렵습니다. 오디오 세계에서는 과학과 측정 가능한 결과를 종교적 신념과 분리하는 것이 어려울 수 있습니다.


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Audiophools : D ... 나는 그들의 unobtanium / 이리듐 / 플래티넘 신호 케이블과 ... 케이블로 만든 "케이블"사이에 이중 맹검 테스트를하기 위해 그들 중 몇 명을 괴롭 혔습니다 ... 어떻게되는지 모르겠습니다. 영어로 불립니다 : 주방 오븐을 가스 소켓에 연결하기 위해 이탈리아에서 사용하는 UNI-CIG 강관입니다. 내 "케이블"은 약 80 %의 테스트를 거쳤습니다. "내"케이블이 어떻게 만들어 졌는지를 보았을 때 항상 그들의 얼굴을 기억할 것입니다 :-) 그들은 "비밀 한"오디오에 대해 다시 이야기하지 않았습니다 :-)
Axeman

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+1-물론-음악가이기도해서 오디오 장비에 관한 신화와 전설에 귀를 기울이게됩니다. 완전히 별도의 물리 법칙이이 분야에만 적용되는 것과 같습니다 .-) 나는 왜 엔지니어들이 밸브, 큰 변압기, 금선 등으로 설계하는지에 대해 완벽하게 이해할 수 있습니다. 2 % THD로 비효율적 인 몬스터를 디자인하고 £ 5k에 판매 할 때 땅콩을 판매하는 효율적이고 고성능의 앰프를 제작해야하는 이유는 무엇입니까?
Oli Glaser

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이 모든 것을 말했지만, 특히 왜곡 / 불안정성이 필요할 때 일부는 의미가 있습니다. 내가 소유 한 모든 기타 앰프는 밸브였습니다. 왜냐하면 내가 고체에서 얻은 것보다 왜곡을 더 좋아하기 때문입니다. 상태 또는 효과 페달. 모든 종류의 디지털 시뮬레이션 된 앰프 사운드가 있지만 밸브 앰프가 다른 조건에서 생성 할 수있는 미묘한 고조파 효과를 정확하게 (예를 들어 디지털 방식으로 또는 트랜지스터로) 재현하기는 어려울 것입니다.
Oli Glaser

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@Axeman-와우, 그것은 순수한 마케팅 천재입니다. 나는 이런 종류의 물건에 대한 제품 설명과 리뷰를 읽는 것을 좋아합니다. 여기에 "blackbody"에 대한 리뷰의 스 니펫이 있습니다 I have found ORANGE PAPER (unwaxed) sticker dots (the ones you find at stationery stores to color code documents, folder, files, etc.) to be extrememly effective in enhancing sound quality. Other colors just did not cut it, the worse being blue and green..
Oli Glaser

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"클래스 D 또는 내부에 스위칭 전원 공급 장치가 있지만 올바르게 설계된 경우 이중 블라인드 테스트에서 감지하기가 더 어렵습니다"... 잘못 설계된 스위처는 잘못 설계된 선형보다 문제가 더 심각하므로 평판이 좋지 않습니다.
endolith

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짧은:

  • SMPS는 많은 오디오 시스템에서 많이 사용됩니다.

  • 최고급 애호가 대상 시스템에서 철 코어 트랜스포머 기반 전원 공급 장치는 실제로 미묘한 차이로 인해 진정한 애호가 만 감지하거나 감지 할 수 있기 때문에 뉘앙스 때문에 선호 될 수 있습니다.


SMPS는 많은 응용 분야에서 오디오 회로에 전원을 공급하기 위해 정기적으로 사용됩니다. 대부분의 가정용 오디오 장비는 아마도 SMPS를 사용합니다.

오디오 애호가를위한 최고급 시스템은 실제 또는인지 된 이점으로 인해 "철 변압기"를 사용할 수 있습니다. 50Hz 트랜스포머 기반 공급 장치의 노이즈 제거는 잘 이해되고 있으며, 대부분의 노이즈 에너지는 주 주파수의 배수 인 저주파수에 있으며, 엄청나게 높은 레벨의 거부가 필요한 경우 노치 필터 기술로 거부 할 수 있습니다. 주요 예외는 다이오드가 AC 파형의 피크에서 전도 할 때 전류 피크로 인한 다이오드 스위칭 노이즈 일 수 있으며, 이는 저항을 확산시키고 일반적으로 우수한 설계로 인해 크게 감소 될 수 있습니다.

SMPS는 일반적으로 50kHz ~ 2MHz 범위에서 일반적으로 수백 킬로 헤르츠 범위의 스위칭 주파수를 사용합니다. 이러한 SHOULD 더욱 용이하게 필터링하도록 저주파 노이즈 있지만 주파수를 증가 종종 말 10 kHz에서 100 kHz의 비교 상기에서 훨씬 더 것 함께 증폭기 회로 감소의 레벨보다 거부.

잘 설계된 SMPS 공급 장치가 최고급 오디오 시스템의 품질에 크게 영향을 미치는지 여부는 논쟁의 여지가 있으며,이 주제에 대한 많은 토론이 시작되었습니다. 그러나 사용자가 SMPS가 기존의 공급보다 나쁘거나 공급 업체가 자신의 상태인지 또는 리스닝 테스트에서 확인했다고 확인한 경우 "현대적인 물건"은 철과 비교할 때 패자가 될 수 있습니다 핵심 공급-현실에 관계없이.


재미있는 답변으로 튜브 대 트랜지스터 사운드 토론에 대해 조금 생각 나게합니다.
jippie

@Jippie-:-). 나는 "무산소 구리"또는 "결정 구조"라고 말하거나 케이블에서 스트랜드의 권선 층 구성에 대해 말하는 것을 의식적으로 피했습니다.
Russell McMahon

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많은 응용 분야에서 스위칭 전원 공급 장치가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 확실히 벽이 울퉁불퉁 한 오디오 응용 프로그램은 스위처를 자주 사용하지 않습니다. 역사적으로 스위칭 전원 공급 장치의 채택을 제한하는 주요 요인은 대부분의 오디오 시스템이 유용한 방식과 유사한 어떤 형태로도 매우 높은 주파수 (예 : 100KHz 이상)를 통과하지는 않지만, 입력에 이러한 주파수가 존재한다는 사실입니다. 오디오 스테이지는 출력 왜곡을 유발할 수 있습니다. 특히 피드백 증폭기 구성에서 전원 노이즈 제거는 고주파보다 저주파수에서 더 좋습니다. 결과적으로, 하나의 오디오 스테이지의 공급에서 고주파 노이즈가 다음 오디오 스테이지에서 왜곡을 일으키기 쉽다. 60Hz 노이즈 자체가 100KHz보다 훨씬 더 들리지만

마케팅 관성이 순수한 기술적 인 관점에서 이상적인 것만 큼 빠르게 발생하는 것을 막을 수는 있지만 시간이 지나면 스위처가 오디오 장비에서 더 널리 퍼질 것이라고 확신합니다. 고객이 큰 울퉁불퉁 한 변압기를 고품질 오디오 장비와 연결하고 스위처를 사용하는보다 비용에 민감한 제조업체를 보는 경우, 특히 60Hz 트랜스포머 기반 벽면 소리와 함께 잘 들리는 일부 장치를 고려할 때 스위처를 "저렴한"것으로 인식 할 수 있습니다. 동일한 공칭 사양을 가진 저렴한 스위치 모드 벽 사마귀로 전원을 공급할 때 크래미.


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필터링이 불량하고 EMI / RFI 제거가 불량한 저렴한 대량 생산 SMPS (Switch Mode Power Supply)는 Hi-Fi 오디오 세계에서 SMPS의 명성을 손상 시켰습니다. 고급 장비에는 최고 수준의 SMPS가 필요합니다. 그러나 SMPS를 사용하여 크고 작은 오디오 회로에 전원을 공급할 수없는 이유는 없습니다.


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많은 고 대역 오디오 회사는 이제 여러 가지 이유로 SMPS를 사용합니다.

  • (A) 철심 / 구리 권선 변압기의 무게
  • (B) 권선 사이의 커플 링 효율 {즉 전력 손실}
  • (C) 요즘 구리의 실제 비용

고출력 PA 시스템을 사용해 본 사람이라면 표준 랙 마운트로드 케이스에 맞도록 더 큰 앰프 (현재 600W ~ 1Kw 이상)가 무겁고 크기가 크다는 것을 알 것입니다.

표준 선형 전원 공급 장치는 플러스 및 마이너스 레일 전압 75 이상에서 '고정'이상을 제공합니다. 사용되지 않는 전원 공급 장치의 모든 '전원'은 방열판에 "떨어집니다".

예를 들어 10 %로만 작동하는 1 킬로와트 증폭기는 90 %로 작동하는 동일한 증폭기보다 열로 더 많은 에너지를 잃게됩니다.

일부 오디오 제조업체는이를 활용하고 입력 감지 회로를 사용하여 전원 공급 장치의 출력 전압을 변경하여 필요한 수준의 공급 레일 만 제공합니다. 오디오 주파수의 4 배에서 10 배 사이에서 전환 (모든 HF 아티팩트는 DC 전원에서 쉽게 필터링 필터링 가능)

이 빠른 스위칭은 출력 신호를 로우 레벨 신호의 경우 플러스 및 마이너스 30V에서 플러스 및 마이너스 90V (또는 FET / 트랜지스터 설계에 따라) 이상으로 변경합니다. SMPS의 효율성으로 인해 더 이상 큰 강철과 구리 덩어리가 없기 때문에 앰프의 비용과 무게가 크게 줄어 듭니다. 또한 큰 전력 손실을 없애기 위해 거대한 알루미늄 방열판이나 큰 팬이 없습니다. 그들 주위에 충분한 공기를 이동시키는 데 필요합니다.

필터링이 제대로되지 않으면 선형 또는 디지털 방식으로 어떤 "전원 공급 장치"도 증폭기의 오디오 품질에 영향을 미치지 않습니다. 전압은 전압입니다. 평평하고 모든 종류의 리플이 없습니다. 그 후 노이즈와 왜곡을 결정하는 것은 앰프의 디자인입니다.

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