În ultimii ani am văzut creșterea echipamentelor audio hi-fi care utilizează surse de alimentare externe DC. Având în vedere că CAS (computerul ca sursă) devine din ce în ce mai popular, nu este neobișnuit ca utilizatorii să solicite mai multe surse de curent continuu de tensiuni diferite și curenți nominali pentru a alimenta echipamente diferite. O carcasă de sistem audio de înaltă calitate ar fi următoarea:

  • Sursă de curent continuu pentru Mac Mini ca sursă (cu kit de alimentare liniară Mac Mini)
  • Alimentare DC pentru HDD-ul extern utilizat pentru stocarea fișierelor audio (Flac/Wav etc.)
  • Sursa de alimentare DC pentru un dispozitiv de re-clocking/curatare USB
  • Sursă de curent continuu pentru un convertor desktop digital în analog (DAC)
  • Sursă de curent continuu pentru un amplificator pentru căști.

Există un număr destul de mare de surse de curent continuu necesare pentru un sistem.

În mod tradițional, aceste surse de curent continuu se bazează pe SMPS (sursă de alimentare cu comutare). Producătorii de echipamente le includ din motive de cost (SMPS-urile sunt mai ieftine, mai ușoare de transportat și tensiune de rețea largă). Acum există producători de surse de alimentare liniare de schimb pentru înlocuirea acestor SMPS pentru performanțe îmbunătățite.

Din păcate, aceste surse de alimentare liniare au, de asemenea, o dimensiune mult mai mare decât omologul lor SMPS. Împreună cu faptul că este posibil să aveți nevoie de mai multe dintre acestea pentru a alimenta sistemul hifi, este o problemă de spațiu și costuri pentru utilizatorul final.

Pentru a rezolva această problemă, vedem acum producătorii ieșind cu o sursă de alimentare liniară cu 2 sau mai multe ieșiri de tensiune continuă.

Acest articol se concentrează pe problemele de sistem ale unui design care este cel mai frecvent adoptat pentru o sursă de alimentare liniară cu două sau mai multe tensiuni de ieșire DC, într-un mod simplu și grafic.

Alimentare tipică DC cu tensiune de ieșire 2 DC

audio

Cele de mai sus arată cea mai obișnuită arhitectură despre modul în care este proiectată o sursă de alimentare cu curent continuu cu 2 tensiuni. Voi considera că acest lucru este reprezentativ pentru mai mult de 90% din 2 (sau mai multe) surse de alimentare DC.

Există 1 transformator de putere și un banc de condensatori, care formează sursa principală de alimentare. Acesta este alimentat la 2 circuite de regulator diferite, astfel încât fiecare să poată fi reglat individual pentru ieșiri de tensiune diferite (în acest caz, 12Vdc pentru Mac Mini și 15Vdc pentru un DAC). Pământul este conectat la toate circuitele pentru o funcționare corectă. Rețineți conexiunea la masă între Mac Mini și DAC (prin conexiunea prin cablu USB). Semnificația sa va fi descrisă mai târziu.

Atâta timp cât curentul total DC RMS al celor 2 echipamente nu depășește capacitatea sursei principale de alimentare și a circuitului regulator individual respectiv, acest circuit va funcționa.

Să aruncăm o privire mai profundă asupra modului în care zgomotul sursei de alimentare va afecta întregul sistem. În special, ne interesează modul în care zgomotul generat de sursa de alimentare de la un echipament (Mac Mini) va afecta celălalt echipament (DAC). Pentru simplitate, conexiunea la masă este eliminată. Vezi mai jos:

Primul lucru pe care trebuie să-l stabilim aici este că, indiferent de afirmații, ceea ce face toate proiectele regulatorului este de a atenua zgomotul (constă din mai multe forme). Reduce zgomotul atât cât permite circuitul său. Încearcă să-și facă rezultatul cât mai stabil posibil. Nu elimină zgomotul. Proiectele mai bune atenuează zgomotul mai mult și în condiții externe extreme. Aia este.

În exemplul nostru cu arhitectura noastră tipică, Mac Mini, ca sursă primară de zgomot, generează zgomot pe sursa de alimentare DC de pe regulatorul 1 DC. Regulatorul 1 DC încearcă să atenueze acest zgomot (așa cum ar trebui să facă) și, la rândul său, atrage curenți de frecvență și magnitudine diferite, încercând să „anuleze” acest zgomot. Acest lucru induce de fapt un alt zgomot la sursa de alimentare de la rețea, deși, de obicei, la o magnitudine mai mică. Poate fi redus prin utilizarea corectă a bateriilor de condensatoare pe sursa principală de alimentare. Viteza și valoarea masivă a bateriei de condensatori afectează, de asemenea, magnitudinea acestui zgomot indus. Cu toate acestea, acest zgomot există.

Acum, al doilea regulator, care are aceeași sursă de alimentare principală, primește și acest zgomot indus la intrare. Încearcă să atenueze acest zgomot. O parte din aceasta va fi scursă la tensiunea continuă furnizată DAC.

Această acțiune este invers și DAC va induce un alt zgomot în mod similar sursei principale de alimentare. O parte din acesta va fi scursă și pe Mac Mini.

Astfel, se poate observa că într-un astfel de design cu o sursă de alimentare principală partajată, zgomotul de la un echipament afectează celelalte echipamente.

Acum aruncăm o privire la o problemă mai deranjantă cu un astfel de proiect de alimentare cu energie, împământarea. Așa cum am făcut anterior, acum scoatem liniile de alimentare din imaginea 1 și prezentăm schema de împământare.

Alimentare tipică DC cu tensiune de ieșire 2 DC

Dacă există o conexiune de masă fizică între echipamentul care utilizează o sursă de alimentare principală partajată și masă, se formează o buclă de masă. Această conexiune ar putea fi un cablu USB între Mac Mini și un DAC, un cablu de date USB între Mac Mini și un HDD/SDD extern sau chiar un Mac Mini și un dispozitiv de curățare USB.

Efectele dăunătoare ale buclei la sol sunt foarte bine documentate și multe informații pot fi găsite pe internet. Printre problemele pe care le introduce sistemului Hifi include poluarea fonică digitală la solul analogic, creând zgomot în circuitele analogice. Emisiile de zgomot EMI/RFI și captarea zgomotului (efectul antenei) din jur poluează tot sistemul.

Există modalități de a îmbunătăți această problemă a buclei de masă cu ajutorul izolatoarelor galvanice (rețineți că nu toate izolatoarele galvanice tratează problemele buclei de masă) sau pur și simplu de a adăuga un rezistor la conexiunea de masă USB între dispozitive (pentru a crește impedanța la sol). Aceste remedii nu vor fi 100% eficiente din experiența mea și, odată ce se formează o cale a buclei la sol, va fi dificil de eliminat.

Astfel, se poate vedea că, într-un astfel de proiect cu o sursă de alimentare principală partajată, se formează de obicei o buclă de masă atunci când componentele care utilizează aceeași sursă de alimentare sunt interconectate.

Care ar fi atunci cel mai bun mod de a construi o sursă de curent continuu cu mai multe ieșiri?

Arhitectură ideală

Sursă de alimentare ideală DC cu tensiune de ieșire 2 DC

Cele de mai sus ar trebui să fie modul în care ar trebui proiectată și construită o sursă de alimentare DC cu 2 tensiuni de ieșire DC pentru a oferi cele mai bune performanțe. O sursă de alimentare principală independentă, fără pământ comun, pentru fiecare ieșire a regulatorului de curent continuu. Acest lucru va însemna un transformator separat și o baterie de condensatori pentru fiecare ieșire sau, cel puțin, o punte de diodă separată și un banc de condensatori, cu un transformator partajat.

În acest fel, există o izolare maximă a zgomotului între echipamente. Zgomotul de la Mac Mini nu are o cale clară pentru a polua DAC de la sursa de alimentare și la sol. Sistemul de împământare este un pământ stelat pe partea echipamentului, care este de preferat.

De altfel, această schemă de proiectare a sursei de alimentare este frecventă și la amplificatoarele audio de ultimă generație. Este cunoscut sub numele de design mono. În cazul de mai sus, va fi cunoscut sub numele de dual mono (entuziastul audio va ști ce înseamnă asta).

Rețineți că la Sound Affairs, gama noastră PLiXiR de ieșiri multiple DC și surse de alimentare personalizate sunt toate construite cu arhitectura mono, chiar în jos, pentru a transforma separat transformatorul echilibrat pentru fiecare ieșire DC. Astfel se vor asigura interferențe minime de zgomot între dispozitive și nu se formează nicio buclă de masă cu echipamentele conectate la sursele noastre de curent continuu.