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电解电容在电源滤波方面的作用与分析

时间:2012-10-30  来源:123485.com  作者:9stone

容量愈高哼声愈低?
    自己装,最讨厌的就是哼声除不掉。有人将滤波电容加大,哼声就没了。我是不十分相信,因扩大机的哼声常是因地回路不当引起,来自电容器微乎其微。但是理论上,容量愈高,电源平滑效果也就愈佳,所以大容量的做法,是许多设计者及DIY迷亦深信不疑。
    因此不少后级扩大机,特别是美国产品Krell、Mark Levinson,最爱采用大水塘─大电容;丹麦的Dynaudio,连前级扩大机都用到十数万μF之容量。至于AC & DC交直流,也比较倾向于“大容量”派,但尚适可而止。
可是也有不少名厂走低容量路子,例如美国Amcron有台 250W×2专业后级扩大机,两声道合计500W,只用了2只8200μF小滤波电容器(好像是小了点)。瑞士Goldmund算是Hi-End品牌,产品送到各杂志社试听,没有一个评论员胆敢说它坏,它的大后级就是采用小电容。瑞士FM Acoustics更是贵到毙,一台立体声后级后级可换一部Benz车。它的220W×2专业后级,号称数十A电流输出,本人亲眼得见,全机只使用2只10000μF/100V滤波电容。
    大容量滤波与低容量滤波两种理论基本上是对立的,但却同时存在于音响圈。以低容量论点设计扩大机,也可以完全没有哼声,而且低频表现也不比“大水塘”机差。重点是什么?Irac涟波电流。如果你如今还是满脑子的大容量,那你还不了解电解电容!
    给大家一个建议:组装后级若采用低容量滤波电容时,千万要配用高功率电源变压器。也就是“瘦了电容器、肥了变压器”,这可能就是扩大机好声的秘绝。以这几年详细之观察,后级扩大机若要好声,采用大功率电源变压器比采用大容量滤波电容有效多了。

一颗大的?多颗小的?
    OK,有人放心不下,滤波电容坚持要大μF─那是找一个大的,还是用十来个小的并接?又有人说用小颗并,不但内阻可以降低,反应速度也会也快,透明度及解析度都比较好。
    Mark Levinson及Krell的后级不是以小并大,但有谁认为它反应速度慢、不透明有雾?面对此问题,我自己都长期陷入迷阵中。就机箱规划来说,用多颗小电容并联似乎比较理想,而且进货量大价格也便宜,甚至前级、后级、综合机,都可采用同一种电容。
    进口机与国产机的命运有些不同,当消费者面对数十万元进口机采用多颗小电容时,他会自我解释:这个很有道理;但面对国产品时,他可能会有另一套恶毒的说法:偷工减料!
    就音质表现,大水塘or小水塘、一颗大的or多颗小的,应该没有绝对关系。邓小平说得好:管它黑猫、白猫,会捉老鼠的就是好猫。
    制造厂牌也关乎品质特性,前述有人终其一生不用日制品。美国原本有两大电容器品牌Mallory及Sprague,现在 Sprague已成绝响,因为它被日本Nippon Chemi-con收购,且公司名称注册United Chemi-Con/简称UCC。但只要是仍在美国制造,外皮印有made in USA,商标更改与制造品质应无关联。
    不过外界已有耳语:UCC比Sprague差,可能性如何?日本商社一旦接手,行销政策自然会大幅改变,为了提高出货量必得降低售价;但假格下滑也会导致品质下滑。询问本地代理商瑞普公司,UCC电容销售量比Sprague低,显示国内厂商有排斥UCC的反映。若比较UCC及Sprague的规格特性,果然是一付Japanese样─体型大为缩水,原本40mm×80mm的改成40mm×50mm,价格可能较低廉,但ESR增加、Irac减小─怎不令人掷笔三叹?
    你对日制品有疑虑?没办法,非但美国如此,德国也需要日本资金进入来个德日合作,Siemens就和松下Matsusita共同生产S+M电容器。这是未来趋势,几乎不可避免。RIFA也早就被EVOX吃下,EVOX是大集团,到处设厂,本刊SigEnd单端前级有用到1μF电容,就是EVOX品牌,虽然自美国进口,但一付台制品模样。

储存及工作寿命
    比起电阻、IC、电晶体、塑料电容这些半永久性元件,铝电解电容的寿命就值得重视。一是储存年限,自然与寿命有关,10~20年应无问题。存放过久的电容不宜立刻使用,利用power supply先将它aging(活化);夹上端子,缓慢调整power supply电压,由低至高,最高可调至此电容的额定电压。
    工作寿命就很难说得明白,所谓长寿命LL-long life电容,通常是表示涟波电流Irac稳定。前面曾谈到电容的Irac与工作温度及频率都有关,例如同是10KHz,40度C时是15A,85度C时是9A;15A/9A=1.67。此数字就是电容的寿命因数(本人临时想出来的),数字愈高寿命愈低,数字愈接近1寿命愈长。
    如果没记错,1.93表示10万小时,1.85表示20万小时,故1.67至少50万小时!但电容器的主要功用是充、放电特性,因此不宜经常快速充、放电。有两个方法可有效延长电容器寿命:一是减少开机、关机次数,二是设法降低开机时的瞬间充电电流─你听懂了吗?本刊也注意到此问题,故多年来都是这样做。
    即令是如此,若问:到底是哪一种电容的音质较好?这也实在难以回答。基本上,不同品牌、系列的电容,它的声音表现自然也是不同。我个人不会“日制品打死不用”,只要处理得当,日制品也不输欧美货。多年前曾用过ELNA高级Cerafine音响级电容,它的ESR虽然低,但Irac也不高,装在amp.上,低频很厚实,但雾气较重,不够透明。可是并上speed-up小电容后,就豁然开朗。
    故实际装配时,记得一定要在主滤波电容上加并speed-up小电容,此举“至少”会改善高频响应。数值是多少?最好是一大一小,大的1μF、小的0.1μF,MKP是最低要求。
    有时并上小电容会发现助益不大,这可能是小电容未选对。RIFA的电解及塑料电容,若想加并speed-up,奉劝你不要找WIMA,建议各位试试MIT的PPFX-S锡箔或RTX系列0.1μF。写这篇文章的同时,也留意各杂志的广告,美国Krell及加拿大Class'e Audio的Hi-End后级新机种竟然都采用日本Nichicon电容做主电源平滑滤波!但杂志评论员有谁敢说它差?!
    前级扩大机吃不了数百mA电流,故滤波电容较易选择。高瓦数、高输出电流扩大机就很难伺候,此时滤波电容的Irac特性就要考虑在内。
    对于滤波用电解电容,有几点值得网友注意:
一、大致上来说,日制品的Irac比欧美品低;
二、低漏电流比低ESR更重要;
三、大滤波电容宜并接小电容;
四、尽量选高耐压电容;
五、最顶级的电容,容量及耐压都不高,故数百瓦的大power通常声音粗糙,不是没有道理。
    笔者不建议哪种电容最好,因为只要用得恰当,每种电容都可发出好声。至于刻意强调电容、电阻、焊锡、保险丝非xxx品牌不用的人,绝对是不懂线路结构的外行人!

关于铝质电解电容的构造
    电容器依其元件构造大致可分成:一、卷绕型,二、积层型,三、电解型。而电解型又分铝质及钽质两类,铝质再分成液态电解质及固态电解质。若说液态电解质是铝箔湿式、固态电解质是铝箔干式,那就错了,因铝箔干式及铝箔湿式都是液态电解质电容。
     铝质电解电容是以经过蚀刻的高纯度铝箔做为阳极,以其表面经阳极氧化处理之化成薄膜做为电介质,再以浸有电解液的薄纸或布做阴极。由于电解液是用吸浸式,故称铝箔干式电解电容。
    何谓铝箔湿式?在电容器内直接加电解液─例如硼酸胺+乙二醇混合液,这种用手电容摇一摇还会发出流水声,瑞典RIFA的PEH169系列就是这种电容。
    即使是欧洲名厂,做为阳极的铝箔也非自行生产,而是统一由某公司供应,就好像瑞士表厂甚多,但只有少数几家会做油心。大约10年前义大利某公司无法正常供应阳极铝箔时,全球各名厂如Mallory/RIFA/Sprague或Rubycon/Philips…就只得拖延交货脱时间,没原料怎么生产交货?至于吸浸电解液的纸,也绝非在一般文具店即可购得,最大供应商是在马来西亚。

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