台電的供電
當遇到電源不穩定時,一般人總習慣性的把問題怪到台電頭上。如果了解台電的人,則一定會大力辯解,並且提出合理的解釋。事實上,台電的供電確實一點問題也沒有,電力不穩定的現象,是在配送過程中受到干擾而產生的。
先從發電廠說起好了,目前臺彎主要的發電廠分成兩大類,其一是核能發電廠,另一則是火力發電廠。不論是核能發電或火力發電,他們皆採用蒸氣的力量,來驅動蒸氣渦輪帶動發電機。這是一套極為精密的發電設備,渦輪的轉速關係到頻率的穩定性,大型的發電機與渦輪之間,具有計算機控制的變速系統,以確保在各種負載下,維持穩定的輸出頻率(60Hz)。再者,渦輪發電機輸出的電壓,絕對是穩定的正弦波電壓,這是基本的物理原理;換句話說,要製造出扭斜的正弦波還有問題呢﹗所以,從台電送出的電力,絕對是穩定的  60Hz  正弦波電力。既然台電送出的電力,絕對是穩定的  60Hz 正弦波電力,為何輸送到家中,卻變成不穩定且含有雜訊的非完整的正弦波,其實最主要的干擾源,仍然來自用電戶本身。想想看,家中有多少電器用品?當這些電器用品全部插上插頭使用時,會產生多少干擾?即使自己非常潔身自愛,聽音響時盡量不開其它電器使用,也不能保證用電一定乾淨,因為府上電表的前端,仍然與其它用電戶連接在一起,別人家裏只要使用電器設備,也會對您產生干擾,其程度則視情況而定。運氣好者沒有感覺,運氣不好者歎氣也沒用,除非自行申請一顆用戶變壓器使用。

 

般家庭使用的電力供應情況
家庭用電與工業用電不同,不但供電的形式不同,用電容量也不相同。一般家庭沒有大型的電器設備,最耗電的電器,頂多是冷氣機或電熱器,這些器材使用的電壓不會超過220V,因此,一般家庭用電多為乙類用電, 110V 單相三線供應。要如何判斷?看看自己的電表是不是圓形的?如果是,就表示為 110V  單相三線供應,如果是方形電表,則是最普通的 110V 單相雙線供應。
單相三線具有兩條火線及一條水線,兩條火線是互為反相的 110V/60Hz,經過適當的連接,可以分別拉出兩股  100V  或一股  220V 的電線,其中 110V 供應一般電器使用,而  220V   則提供冷氣機及電熱水器使用。使用單相三線供電方式的理由,最主要還是為了節省電力傳送過程的損耗。經由適當的配線,從兩條火線拉出去的兩股 100V  電線,如果兩邊用電量均等,則依照相位抵銷的原理,水線將不會產生任何電流,這就表示可以降低水線的線徑,也可以避免無謂的電力損耗。換句話說,如果您家中維持固定的電力消耗量,在最理想的配線組合下,還有機會節省用電度數。

 

家中的電壓經常不穩定的原因
電壓不穩定的情形,經常發生在各種用電戶,尤其是工業區附近。當建築物申請台電配接管線時,會依照申請表格的數字,配接適當的電力給建築物,但這只是一個預估值,如果用電戶的用電量超過當初申請的電力容量,則容易產生電壓下降等電力不足的現象。這不是台電不給你充足的電力,而是用電戶應該提出更大的用電申請。例如,某工業園區原來申請一萬千瓦的用電量,台電當然依照申請,配接一萬千瓦的用電供應,如果工業園區的用電量超過額定負載,電力當然會發生吃緊的現象,電壓自然會不敷使用而下降了。所以,只要向台電提出更大的用電申請,供電不足的情形就容易解決。下次電力下降的時候,衡量自己的用電量,看看是否超過了用電契約上的額定供電量?若長期處於低壓狀態(電壓低於  100V ),也可以向台電反應,他們會派員改變用戶變壓器的抽頭,讓您的電壓恢復正常。

 

電源對音響器材的影響
對於一般家庭電器,電源沒什麼好困擾的,但是,對於將電波轉換成聲波的音響器材來說,電源就有幾個惱人的地方。一般,從家中牆壁牽出來的交流電源,一定會有噪聲串在裏面,不僅是府上所有日光燈的調光器,變壓器的燈具,具有馬達、壓縮機的家電製品會影響到電源,外面電源主線裏的噪聲,也會透過共享電源線而傳到府上。冷氣機、電風扇、日光燈等,沒有一樣是純電阻負載,它們具有感抗也有容抗,只要開啟就會有回授干擾電力系統,將噪聲寄生在電源上。開日光燈時,音響會傳來「啪啪」的聲響,這就是日光燈的干擾。噪聲有什麼壞處呢?它會讓電源產生諧波失真,導致聲音的劣化,這也是許多音響迷發現,音響愈晚愈好聽的原因,因為夜間鄰居使用電器的機會降低,電源干擾與電壓穩定自然就改善了。
在日常生活中,由公共電網送到千家萬戶的交流電,並不是純潔的,過長的輸電線,受到天空中無數的射頻無線電干擾,會形成很多的高頻干擾噪聲,在啟動和停止時,會在輸電線上形成電壓尖峰;另外,由於我們的供電電網上連著無數個用戶,隨著這些單位的大型用電設備的開關,電網上的電壓會出現波動,這些都會對音響器材帶來一定的干擾。
由於現代電器產品的廣泛應用,大量採用開關電源和數字電路,我們的供電網路已經受到了嚴重的污染,本來是正弦波的交流電上面,已經疊加了太多的高次諧波,波形已經嚴重失真,如果您有示波器,可觀察一下家中 AC / 110V  交流電的波形,就會有所體會。在音響器材的前面加裝電源濾波器,不失為一種良策,對於抗外界干擾,改善聲音的清晰度,提高信噪比,定能收到很好的效果。市面上有許多的電源濾波器,其目的就是想讓音響器材得到純淨的電源,這些濾波器主要是濾除  EMI(電磁干擾)或 RFI(射頻干擾)。

 

使用發燒電源線有用嗎
所謂的發燒電源線,是從電源插座到主機(擴大機或 CD 唱盤)的一小段導線,它與 RCA  訊號線、喇叭線的性質有很大的不同。 RCA 訊號線、喇叭線的信號和過程都非常簡單,而且信號的成分和接口問題也比較好分析,甚至可以用電腦來模擬整個過程,換用不同的線材,對音質有較大的影響這是肯定的;電源線,暫且不論它的材質、構造和價格,單單一小段導線,真能收到“換了一台機器”的效果嗎?
我們知道,從發電廠到用戶,這條線路的長度是無法估計的,其中所採用的導線,除了發電機和變壓器內部是用銅材料以外,傳輸過程中的導線,一般採用的是多股鋁線,照道理說,傳輸電流都是沒有問題的。關鍵是導線的接頭部分,問題可就大多了,相同的材質,如銅對銅、鋁對鋁連接,存在著接頭的氧化,其氧化銅和氧化鋁都是具有半導體特性的,電流通過的時候,必然會產生失真。不同材質的導線連接時,即使不考慮接點電位的問題,在自然條件下產生的原電磁效應,也是不可忽略的。還有,由於輸電線路是裸露在自然環境中,因此所受到的干擾也是十分嚴重的。
既然從發電廠到用戶,經歷了那麼多的環節,含有那麼多的不可預計的因素,我們能指望僅換掉從電源插座到主機的一小段電源線(無論是幾個N純度的,還是單晶銅,或用什麼射線照射過),就能有“換了一台機器”那麼大的收獲嗎?這也許是見仁見智,但依在下的拙見,一般的發燒線大多比較粗,所以它對音響器材至少有一個優點,就是供應充足的電源,太細的電源線必須換掉是真的,否則會產生瓶頸效應,音質會單薄乾澀。有人認為不需花大錢去買發燒電源線,只要使用外觀十分粗壯,載流量足有   10A  以上的電源線,好像也有異曲同工之處。發燒電源線是否能影響整體的音質,是無法以電子理論來分析的。

 

從配電盤獨立拉線
有條件的發燒友,若能從用戶變壓器下的低壓電盤,單獨拉專線是最理想不過的了,但對於大多數發燒友來說,幾乎無法做到,所以也就不討論了。退而求其次的辦法,就是從居住樓房單元的進戶配電盤上拉專線,這對於大多數發燒友而言,是不難辦到的。
選用的線材為6平方毫米左右的優質單芯銅線即可,如果網友燒得夠厲害,且距離不遠的話,能使用更高素質的發燒線材就更好了。比較方便簡潔是採用4平方毫米的四芯電纜。至於到底選用單芯線還是多芯線好,我的看法是:使用的電源電壓偏低的話,宜使用單芯銅線;反之則宜選用多芯線。這樣的選擇方式,是從調校聲音的角度出發,一般的說法,電壓偏低的時候,器材的聲音會變慢、低頻變肥變鬆,樂器質感、聲音密度都偏薄;而電壓偏高的時候則相反,速度變快、低頻收得偏緊等。
線材在材質相同的情況下,單芯線比多芯線速度快些,低頻控制好些,聲音密度也大些;但是在電壓偏高的情況下就有點過了。所以這時候採用多芯線則有平衡的作用。如果根據電源電壓再結合器材聲音走向一起考慮,就更全面更週詳了。拉線的時候,最好拉兩路獨立線路,一路供放大器、前級使用,一路供CD機或其他音源使用。進入聽音室後,靠近器材擺放的地方,直接在牆上裝設三至五路插座,讓所有器材直接從牆上插座取電,盡量不要再使用電源拖板。
採用專用電源線路後,與沒有改造前的室內供電線路相比,最明顯的是聲音的層次細節有了提高,空間感、寂靜感增強,音場更開闊深邃,低頻的控制力有了提高等。還有一些因人而異、因器材而異的改變。
一般來說,影音設備的供電電路,應設計到設備總額定功率的兩倍以上。例如,一台電視機的額定耗電功率為 220W,音響設備的耗電功率為 300W,總功率約 520W,供電電路一般應按 1000W 以上功率設計、佈線。此外,影音設備的電源插座,最好採用音響專用電源插座,以進一步降低電源的干擾。

 

為何音響開機時,電燈會閃一下
音響器材開機時,由於器材內部大容量的電容,在關機前處於空載的放電狀態,因此在開機時按下電源開關,電容馬上從變壓器吸取電力,由於吸取的電流極大(稱為充電電流),以致於電力突然下降,日光燈自然會暗一下了。
一般的後級,只要濾波電容容量總和超過20,000μF,開機時就會發生此現象。因此部份設計完善的大功率擴大機,在開機時具有「緩衝電路」,也就是說開機時會經過大型水泥電阻緩衝,讓內部電容慢慢充電,一段時間後(約幾秒鐘)再以繼電器接通,如此既可以保護保險絲不會一下子燒斷,也可以避免電燈閃一下的困擾。

 

擴大機的供電電流如不穩定可能燒喇叭低音單體
如果市電供應不穩定,電壓經常發生飄移的現象,確實會讓器材也隨著不穩定而影響輸出,對於CD唱盤以及前級來說影響較小,因為這些器材內部皆具有穩壓線路,些許的電壓飄移不會造成影響,但後級則容易產生短時間的直流,尤其是純前後級的真空管機。但即使電壓浮動導致擴大機產生直流輸出,遭殃的應該是低音單體而不是高音單體,因為在喇叭分音器當中,高音單體通常經過電容器的隔絕,作用為濾除低頻段的訊號,直流漂浮屬於極低頻的最下段,因此不會對高音單體產生影響。若擴大機產生直流時,觀察低音單體的音盆,可以發現正在一前一後緩慢的「呼吸」,這時就要小心了,承受功率不足的低音單體容易就完了。所以當您使用的是前後級都是管子的擴大機時要特別注意電壓電流的穩定,否則極易燒毀揚聲器的低音單體。

 

電源濾波器
電源濾波器有沒有效呢?這是長久以來爭論不休的問題。事實上大部份電源濾波器所濾除的頻率大約在 100KHz ,以下的噪聲濾除能力並不強。此外,濾波器的濾波組件無法承受大電流的通過,也限制了後級擴大機的使用。電源濾波器主要是用來消除電源中的雜訊,這些電源雜訊會影響音響器材的聲音表現,一般說法認為它會使音質、音場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通過,對於非特定頻率的訊號,則予以衰減或阻擋。最常被採用者為EMI濾波器,它對於 50KHz 以上的雜訊,有比較良好的濾除效果,而雜訊衰減量的規格值,約只有 40db 左右。它的缺點是遇上大振幅的突波雜訊時,易使電感線圈因飽和而降低其雜訊衰減特性,不過當串聯多只EMI濾波器使用時,效果將可因此改善。另外,電源濾波器使用時,記得一定要接地,如此才能發揮其效能。
電源濾波器有好幾種,有的有附設穩壓功能,並且具有自動調節輸出電壓的能力,利用變壓器抽頭不同的搭配組合,以偵測電路配合繼電器,連接不同的抽頭,即可達到隨時調整輸出電壓的目的。大多數的計算機用穩壓器皆為此工作原理。但請別忘了,繼電器連接抽頭的瞬間,也會產生突波,這對電源又是另一種干擾。還有,低通濾波器的特性,就是阻擋較高頻率的訊號通過,如果擴大機對電力供應需求的速度,大過低通濾波器的供電能力,則會形成一個瓶頸,反而造成阻礙。例如:某電源濾波器對於濾除 60Hz  以上的噪聲非常有效,但如果此時擴大機抽取的電流量,大過濾波器的供電能力,或擴大機需要快過於  60Hz  以上的供電速度,電源濾波器反而成為絆腳石。購買電源濾波器最好是買音響專用的,而非電腦使用的  UPS 或  AVR。因為已經有兩位客戶向我反應,外接電腦用的電源濾波器,會使擴大機產生哼聲,據我猜測大概是電流不夠,還是有其他的問題就不得而知。所以我強烈建議,假如要買電源濾波器,最好帶擴大機去實際裝看看沒問題再買,或跟廠家協調如果有問題可以退貨。

 

訊源器材與擴大機需要分開的電源嗎?
最好是分開處理,建議是拉兩條電源線,一條給消耗電力較小的訊源器材使用,另一條則給消耗電力較大的功率擴大機、超低音等使用。雖然電源線的源頭都是同一條,但仍然聽得出效果。至於拉了電源線之後,還需不需要電源濾波器,則請自行試試看,通常我的經驗是,只要有充足的電力供應,濾波器不一定有正面效果。一般而言,電源濾波器適用於用電穩定、電力消耗較小的器材,如訊源、前級等,而功率後級及超低音,則直接插在牆壁上為佳。無論如何,不要以為加裝電源濾波器,就一定有正面的效果,自己試試看最重要。

 

隔離變壓器
除了電源濾波器外,還有沒有別的消除噪聲方法呢?有的,另外一種常見的方法,就是使用隔離變壓器來隔離噪聲。這是工業界普遍使用的方法,不過它還是遭遇了同樣的問題  ─  電源必然會受制於必須經過的組件。假若小功率使用便罷,若要提供大功率使用,隔離變壓器本身的容量就要非常巨大,工業用隔離變壓器動輒上百公斤,就是這個道理。以前廢五金還能進口時代,許多音響迷家裏都有重達  50  公斤以上的隔離變壓器,不知現在它們是否還在服役?除了噪聲問題之外,都市人口集中地區,還有電壓下降以及不穩定的問題。電壓不穩定會降低電器用品的壽命,電壓不足則會使需要吃功率的擴大機軟腳,這二者都會讓聲音劣化,甚至讓電源變壓器處於不正常的工作下而發出哼聲。
隔離變壓器一般泛指為防止雜訊用變壓器的總稱。電源在進入各類電器產品之前,雖然會先經過電源變壓器,但是高頻雜訊仍可藉由變壓器初級與次級線圈間的電容效應、磁性耦合或輻射等方式通過次級,再進入電器產品的線路內。因此,要想防止雜訊干擾最簡單又有效的方法,便是使用隔離變壓器來加以隔絕。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,因為隔離變壓器除了能消除電源、日光燈啟動器、空中各種射頻的雜訊外,它對於電源開關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區分,可分為下列三種:
一、絕緣變壓器:在初級與次級之間,加上一層特殊的絕緣體,藉以將初級傳導至次級的雜訊予以適度衰減。不過,這種方式並無法將所有的雜訊隔絕,像是電源的開關動作等通模干擾便無法濾除。
二、屏蔽變壓器:除了具備有絕緣變壓器的構造外,在初級與次級線圈外圍,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。與絕緣變壓器作比較,屏蔽變壓器對高頻干擾的特性雖然更優異,但依然還是無法去除通模雜訊。
三、雜訊濾除變壓器: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,但是對於隨市電傳導而來的通模干擾,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並不相同,它的時效透磁率經過特別的設計,使其在某一特定頻率(數KHz)以上時會驟然下降,所以在這個特定頻率以上的雜訊,會被相對的衰減,頻率愈高衰減量愈大。如果能與 LC 濾波器串聯使用,效果將會更佳。在這次介紹試聽的器材中,針對隔離作用設計的產品便是此例。
總而言之,無論是濾波器、隔離變壓器或穩壓器,它們對於解決主要問題上都有效。不過,通常主要問題解決了之後,難免也衍生了其它新的問題。這就好像醫生常說「藥」從另一個角度來看,也是「毒」的道理一樣,長期吃藥的人,可以抑制疾病不至於快速惡化,但同時也長期在損傷肝與腎功能。關於電源的問題牽涉廣泛,各家自然有其獨特的解釋與說法,但基本上,電源供應應該盡量保持電力充足、電壓穩定、寄生噪聲低的處理原則,方法千百種,處理電源的器材也比比皆是,只要能夠達到這些原則,對音響器材就有正面的幫助。

 

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