电源杂讯干扰的处理

电源杂讯干扰的处理
一般而言，电源杂讯干扰的传播途径可分为下列二大类：
　　一、普通模式（Normal Mode）：简称通模，指的就是二组输入电源线之间的杂讯。这些杂讯大多是由开关动作或者是静态功率转换器等干扰所造成，当这些干扰与正常讯号重叠在一起时，器材元件是无法分辨的，因为正常讯号也是以通模的状态存在。
　　二、共通模式（Common Mode）：简称共模，指的是电源与接地之间的杂讯。这部分杂讯的起因多数是因为接地设计不良、雷击、广播无线电、马达电磁或者是接地故障等种种因素所引起。
　　这二类模式是以杂讯干扰的传播途径而区分，通常我们又会将其归类为电磁干扰（EMI，Electromagnetic Interference）与射频干扰（RFI，Radio Frequency Interference）等。一般家里会发生的电源问题，大致就是电磁干扰、射频干扰、电源稳定度等问题。想要解决这些问题，光靠音响器材内部的电源线路通常不够，因此才会有电源处理器材因应而生。但是，每位音响迷家中所遇到的问题都不尽相同，市面上的电源处理器材种类又相当多，因此该如何选购一部适合的电源器材，甚至自己到底应不应该增购这一类产品，也就是我们这次「彻底研究」的目的。接下来，我们将各种经常碰到电源问题整理出来，使读者能更简单易懂的进一步认识电源处理器。
　　电源处理器材常见的种类目前市售的电源处理器材，功能不外乎突波吸收器、电源滤波器、隔离变压器、电源稳压器等四种。它们个别负责不同的功能与作用，介绍如下。
　　
　　突波吸收器（Surge Absorber）
　　突波吸收器的主要作用，是用来抑制过高的突波电压。正常状况之下，电力公司所输送到用户家中的电源电压应为110V，但是在某些状况下会在瞬间出现高过正常的电压值，像是遭遇雷击或电力系统故障等因素。虽然电力公司设有保护措施，但因其反应速度与保护程度有一定的极限，因此还是有一些突波可能会在瞬间传送到用户家里。另外，电力公司的这些保护装置在「作动」与「复置」的瞬间往往也会产生一些突波，还有像是家里的电源开关在动作的瞬间，同样也会有突波产生。
　　这些不正常的突波，虽然都只是在瞬间发生，但是过程中的电压、电流往往高过正常值甚多，严重时足以破坏家中的许多电器产品，尤其像是电脑、电视与音响设备等，因为这些家电产品的工作电压相对较低，所能够承受突波的能力也就相对不足。突波吸收器依动作原理、特性可分为下列三类
　　一、间隙式突波吸收器：大多适用於避雷功能，吸收电流范围在500A─500KA之间。
　　二、半导体式突波吸收器：可分为O Varistor（吸收电流范围200A─20KA）、SiC Varistor（吸收电流范围100A─10KA）、Se Surge Absober（吸收电流范围10A─1KA）、双向稳压二极体（吸收电流范围1A─50A）。
　　三、滤波式突波吸收器：分为CR（电容加电阻，吸收电流范围1A─50A）与CL（电容加电感，吸收电流范围10A─1KA）二种电子电路，这也是音响电源处理器最常见的突波吸收装置。
　　
　　电源滤波器
　　电源滤波器主要是用来消除电源里面的杂讯，这些电源杂讯会影响音响器材的声音表现，一般说法认为它会使音质、音场定位的效果大打折扣。通常滤波器是利用电容与电感合成一组选择电路（LC），允许特定频率的讯号通过，对於非特定频率的讯号则予以衰减或阻挡。最常被采用者为EMI滤波器，它对於50KHz以上杂讯有比较良好的滤除效果，而杂讯衰减量的规格值约只有40dB左右。它的缺点是遇上大振幅的突波杂讯时，易使电感线圈因饱和而降低其杂讯衰减特性，不过当串联多只EMI滤波器使用时效果将可因此改善。这次介绍的电源处理器材中，只要是针对滤波功能设计的产品都是采用这种方式。另外，电源滤波器使用时记得一定要接地，如此才能发挥其效能。
　　
　　隔离变压器
　　隔离变压器一般泛指为防止杂讯用变压器的总称。电源在进入各类电器产品之前，虽然会先经过电源变压器，但是高频杂讯仍然可以藉由变压器初级与次级线圈间的电容效应、磁性耦合或辐射等方式通过次级，再进入电器产品的线路内。因此，要想防止杂讯干扰的最简单又有效之方法，便是使用隔离变压器来加以隔绝。在各种杂讯滤除的电源器材中，隔离变压器的效果是最好的，因为隔离变压器除了能消除电源、日光灯启动器、空中各种射频的杂讯外，它对於电源开关瞬间突波也有很好的滤除效果，只是滤除频率和前述的「电源滤波器」不尽相同。隔离变压器如果以隔离特性来区分，可分为下列三种
　　一、绝缘变压器：这是在初级与次级之间加上一层特殊的绝缘体，藉以将初级传导至次级的杂讯予以适度衰减。不过，这种方式并无法将所有的杂讯隔绝，像是电源的开关动作等通模干扰便无法滤除。
　　二、屏蔽变压器：除了具备有绝缘变压器的构造外，在初级与次级线圈外围又利用金箔纸等绝缘材料予以包覆，藉以降低二线圈绕组之间的电容效应。与绝缘变压器作比较起来，屏蔽变压器对高频干扰的特性虽然更优异，但依然还是无法去除通模杂讯。
　　三、杂讯滤除变压器：也就是除了上述的静电屏蔽外，又在最外围加上电磁屏蔽。杂讯滤除变压器能有效的隔绝共模干扰，但是对於随市电传导而来的通模干扰，仅有衰减能力。杂讯滤除变压器的铁芯，与一般的电源变压器并不相同，它的时效透磁率经过特别的设计，使其在某一特定频率（数KHz）以上时会骤然下降，所以在这个特定频率以上的杂讯会被相对的衰减，频率愈高衰减量愈大。如果能与LC滤波器串联使用，效果将会更佳。在这次介绍试听的器材中，针对隔离作用设计的产品便是此例。
　　根据长期研究变压器的坚新电子吴先生表示，各式变压器的效能与铁芯（Core）形式并无绝对关联，也就是说无论是EI、C、R或环型等各型铁芯，无关效能的取决。铁芯的形式只会牵涉到尺寸大小与磁场，像电视机多是采用R-Core的变压器，原因就在於其体积可以做得极为扁平，并同时可使其磁场不至於影响到阴极射线管（CRT）。真正影响效能的是铁芯的材质，矽钢片的材质愈好则效率也就愈高。
　　电源稳压器电源稳压器的主要作用为提供恒定电压，供给电器产品之用。常见的交流稳压器大略可分为感应式、接头变化式、磁饱和式、相位控制式、线性补偿式等五大类，其中又以相位控制式最为易见，它是利用SCR以及TRIAC等电子元件的独特导通特性，以相位控制方式控制其闸极之导通角度，以达到稳压的目的。它的最大特色是整个控制流程皆为电子电路，另外，由於它的输出波型并不是正弦波，因此需外加滤波器才可使输出波形为正弦波。虽说大部份电器产品（包括Hi-End音响）都有稳压，这次介绍的某些电源处理器更宣称有市电稳压的能力，不过若是以上述严苛角度来评断「稳压」的定义，对不起，它们都没沾上边。
　　关键与认知对音响发烧友而言，各种形式、作动原理的电源处理器材，都只为一个目的而存在－那就是如何使音响器材发出更好听的声音。这个目的说难其实一点也不难，说简单也未免太小看电源对音响器材的影响了！虽然电源处理器材多只是由一堆矽钢片、漆包线、电阻、电感、电容与绝缘材质所共同构成，但是这些元件对效率的高低与杂讯滤除的效能，都有决定性的影响。当然，除了材质外，其他像是线圈的绕置、矽钢片的固定方式、绝缘材质的位置及数量、元件电路设计与配置等等，也都是优劣的重要关键。我们并不希望见到读者们花了大钱，又没有得到自己预期想要达到的效果，而是应该在看了本期「彻底研究」之後，对电源的问题与相关处理器材有更进一步的认识，再进一步讨论自己是否需要，或是应该选购哪一类电源处理器才是。
　　电力公司设有高压突波的保护措施，但因其反应速度与保护程度有一定的极限，因此还是有一些突波可能会在瞬间传送到用户家里；同时，这些保护装置在「作动」与「复置」的瞬间往往也会产生一些突波。以往我们常常会有错误的认知，以为环型变压器的效率一定最好，其实铁芯的形式只会牵涉到尺寸大小与磁场，真正影响效能的是铁芯的材质，矽钢片的材质愈好则效率也就愈高。