Un circuit audio peut-il être alimenté par une alimentation à découpage?

La plupart des circuits audio sont alimentés avec de gros transformateurs lourds et une petite ondulation après le lissage. Les SMPS sont plus petits et plus efficaces. Les interférences électromagnétiques peuvent être protégées par un boîtier métallique et la sortie filtrée pour la suppression du bruit.

Surtout où le pouvoir va être réglementé davantage. Pourquoi les alimentations à découpage ne sont-elles pas utilisées dans les circuits audio, p. Ex. amplificateurs de puissance, et quelles améliorations peuvent être apportées pour rendre un SMPS adapté à un circuit audio?

Permettez-moi de vous décrire un peu plus sur moi-même ... Je travaille de manière professionnelle dans l'industrie audio depuis plus de 14 ans. J'ai conçu des circuits pour la plupart des grandes sociétés audio professionnelles, une société audiophile et plusieurs sociétés audio grand public. Le fait est que je connais bien l’audio!

Les SMPS peuvent et sont utilisés pour les circuits audio! Je les ai utilisés de préamplis micro sensibles à d’énormes amplificateurs de puissance. En fait, ils sont obligatoires pour les grands amplificateurs de puissance. Une fois que l’amplificateur dépasse quelques centaines de watts, l’alimentation doit être extrêmement efficace. Imaginez la chaleur produite par un ampli de 1000 watts si son alimentation n’était efficace que de 50%!

Mais même à plus petite échelle, l'efficacité d'un SMPS est souvent très utile. Si les circuits analogiques sont correctement conçus, le bruit provenant de l'alimentation est rejeté par les circuits analogiques et n'a aucune incidence sur le bruit audio.

Pour ces applications sensibles au super bruit, vous pouvez utiliser une approche hybride. Disons que vous avez un ADC qui nécessite + 5v. Vous pouvez utiliser un SMPS pour générer + 6v, puis un régulateur linéaire à très faible bruit pour le réduire à + 5v. Vous bénéficiez de la plupart des avantages du SMPS, mais du faible bruit du régulateur linéaire. Ce n'est pas aussi efficace qu'un SMPS, mais ce sont les compromis.

Mais une chose à garder à l’esprit… Un SMPS pour les applications audio doit être conçu avec l’audio à l’esprit. Bien sûr, vous aurez besoin d'un meilleur filtrage sur la sortie. Mais vous devrez également garder à l'esprit d'autres détails. Par exemple, à très faible intensité, le SMPS peut passer à un mode appelé "mode rafale" ou "mode discontinu". Normalement, un SMPS commutera à une fréquence fixe, mais dans l’un de ces modes, la commutation deviendra quelque peu erratique. Ce comportement erratique pourrait pousser le bruit de sortie dans la bande de fréquence audio où il devient plus difficile de filtrer. Même si le SMPS bascule normalement à 1 MHz, dans l'un de ces modes, vous risquez d'obtenir un bruit de 10 KHz. Le contrôle de cette opération dépend de la conception de la puce utilisée par l'alimentation. Dans certains cas, vous ne pouvez pas le contrôler.

Certaines personnes recommandent d'utiliser uniquement des blocs d'alimentation linéaires pour l'audio. Les consommables linéaires sont moins bruyants, mais ils ont beaucoup d'autres problèmes. La chaleur, l'efficacité et le poids sont les plus importants. À mon avis, la plupart des personnes qui prêchent uniquement des fournitures linéaires sont soit mal informées, soit paresseuses. Mal informés parce qu'ils ne savent pas comment gérer les fournitures de commutation ou paresseux parce qu'ils ne veulent pas apprendre à concevoir des circuits robustes. J'ai conçu assez de matériel audio avec SMPS pour prouver que cela peut être fait sans trop de peine.

Un amplificateur de classe D est une alimentation à découpage. Celles-ci sont plus courantes de nos jours et peuvent avoir de très bonnes spécifications. Audiophools peut plisser les doigts quand on leur dit qu'un amplificateur est de classe D ou qu’il contient une alimentation à découpage, mais une telle chose est plus difficile à détecter avec un test à double insu adéquat. Dans le monde de l'audio, il peut être difficile de séparer la science et les résultats mesurables des croyances religieuses.

Court:

• Les SMPS sont très utilisés dans de nombreux systèmes audio.

• Dans les systèmes destinés aux amateurs très haut de gamme, une alimentation à base de transformateur à noyau de fer peut être préférée en raison des nuances de fait si fines qu'elles ne peuvent être détectées ou revendiquées que par de vrais aficionados.

Les SMPS sont régulièrement utilisés pour alimenter les circuits audio dans de nombreuses applications. La plupart des équipements audio domestiques utilisent probablement SMPS.

Les systèmes haut de gamme pour audiophiles peuvent utiliser des "transformateurs de fer" en raison d'avantages réels ou perçus. L’élimination du bruit pour les alimentations à base de transformateurs 50 Hz est bien comprise, la majeure partie de l’énergie du bruit se trouvant à des fréquences basses, qui est un multiple de la fréquence principale, permet de la rejeter par les techniques du filtre coupe-bande si des niveaux de rejet incroyablement élevés sont souhaités. La principale exception est probablement le bruit de commutation des diodes provoqué par les pics de courant lorsque les diodes conduisent au sommet de la forme d'onde alternative, ce qui peut être considérablement réduit en répartissant les résistances et en garantissant une conception généralement bonne.

Les SMPS utilisent généralement des fréquences de commutation comprises entre 50 kHz et environ 2 MHz et généralement comprises entre quelques centaines de kiloHertz. Celles-ci DEVRAIENT être filtrées encore plus facilement que le bruit basse fréquence, mais les niveaux de réjection des circuits d'amplification diminuent avec la fréquence et deviennent souvent bien pires à partir de 100 kHz, par exemple à 10 kHz.

La question de savoir si une offre SMPS bien conçue risque d’affecter de manière significative la qualité d’un système audio haut de gamme fait également l’objet d’un débat - et de nombreux débats ont été ouverts à ce sujet. MAIS SI les utilisateurs pensent que les SMPS peuvent être pires qu’une offre traditionnelle et / ou si les fournisseurs affirment qu’ils sont ou pourraient être ou que des tests d’écoute ont confirmé leur existence, les «produits modernes» risquent de perdre, comparés au fer. fournitures de carottage - quelle que soit la réalité.

Les alimentations à découpage sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses applications. Il est certain que les applications audio de la taille d’une paroi murale utilisent des commutateurs aussi souvent qu’ils ne le font pas. Je pense qu’un facteur majeur limitant l’adoption de sources de commutation a toujours été le fait que, même si la plupart des systèmes audio ne traversent pas de très hautes fréquences (par exemple plus de 100 KHz) de façon très utile, la présence de telles fréquences à l’entrée audio peut provoquer une distorsion de la sortie. Surtout dans les configurations à amplificateur de retour, la réjection du bruit d'alimentation est meilleure aux basses fréquences qu'aux hautes fréquences. Par conséquent, il est facile pour un bruit haute fréquence sur l'alimentation d'un étage audio de provoquer une distorsion dans un étage audio suivant. Bien que le bruit de 60Hz soit en soi beaucoup plus audible que 100KHz,

Je suis persuadé qu'avec les minuteries, les sélecteurs de temps deviendront de plus en plus fréquents dans l'audio, même si l'inertie du marketing peut l'empêcher de se produire aussi rapidement que l'idéal d'un point de vue purement technique. Si les clients associent les gros transformateurs encombrants à un équipement audio de qualité et s’aperçoivent que les fabricants plus sensibles au coût utilisent des commutateurs, ils peuvent les percevoir comme étant "économiques", d’autant plus que certains appareils produisant un son de qualité supérieure avec des signaux sonores muraux basés sur un transformateur 60 Hz minable quand alimenté par des verrues murales à mode commuté qui ont les mêmes caractéristiques nominales.

Les alimentations à découpage (SMPS) produites en masse et bon marché, dotées d'un filtrage médiocre et d'un mauvais rejet des interférences électromagnétiques et radioélectriques ont terni la réputation de SMPS dans le monde de l'audio haute fidélité. Il faudra des SMPS de qualité supérieure dans les équipements haut de gamme pour surmonter les dégâts causés. Mais il n’ya aucune bonne raison pour que SMPS ne puisse pas être utilisé pour alimenter des circuits audio, grands ou petits.

De nombreuses entreprises audio haut débit utilisent maintenant SMPS pour diverses raisons, pas toutes mais principalement à cause de:

• (A) Poids des transformateurs à noyau de fer / cuivre
• (B) Efficacité du couplage entre les enroulements {c'est-à-dire la perte de puissance}
• (C) Coût actuel du cuivre ces jours-ci

Quiconque a déjà travaillé avec des systèmes de sonorisation de forte puissance sait que plus l'amplificateur est gros (600 à 1 kW et plus sont courants), plus ils sont lourds et de grande taille et s'intègrent parfaitement dans vos boîtiers routiers à montage en rack standard.

Les alimentations linéaires standard fournissent des tensions de rail de plus et de moins de 75 "Fixe". Toute "alimentation" de l'alimentation qui n'est pas utilisée est "projetée" dans le radiateur.

Par exemple, un amplificateur d'un kilowatt fonctionnant à seulement 10% perdra plus d'énergie sous forme de chaleur qu'un amplificateur fonctionnant à 90%.

Quelques fabricants audio en ont tiré parti et utilisent des circuits de détection d’entrée pour faire varier la tension de sortie de l’alimentation afin de ne fournir que le niveau nécessaire de rails d’alimentation selon les besoins. Commutation entre 4 et 10 fois la fréquence audio (tout artefact HF peut être facilement filtré et filtré de l'alimentation CC)

Cette commutation rapide fait varier la tension de sortie de plus et moins 30V pour les signaux de niveau faible à plus et moins 90V (ou plus, en fonction de la conception FET / Transistor). En raison de l'efficacité de SMPS, cela réduit considérablement le coût et le poids de l'amplificateur, car il n'y a plus de gros morceaux d'acier et de cuivre à trimballer, mais également pas de dissipateurs thermiques en aluminium gigantesques pour dissiper les pertes de puissance importantes, ou ces gros ventilateurs nécessaire de déplacer suffisamment d'air autour d'eux.

À moins d'être mal filtré, aucune "alimentation" ne devrait affecter la qualité audio de tout amplificateur, qu'il soit linéaire ou numérique. Une tension est une tension; plat et sans ondulation d'aucune sorte: ensuite, c'est la conception de l'amplificateur qui détermine le bruit et la distorsion