在音响中电容器的一些工作参数Word文档格式.docx
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美国货也仅能排第二,瑞典或德国制造的才能排第一。
嗯,这个参数也很重要。
但既然谈到品牌,那就不能忽略系列型号;
因为一个制造厂会生产许多不同系列的产品,系列不同,品质及价格就会不同。
OK,我们先整理一下,有关电源平滑滤波电容器的参数已知有:
静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。
不应该只有小猫两三只,外型尺寸也应该很重要,因为与它相关的有重量及接脚型态,snap-in是插焊PC板式,少则两只接脚,体型大的还会多出1只或2只固定接脚;
screw是锁螺丝式。
至于重量,同容量同耐压,但品牌不同的两个电容做比较,重量一定不同;
而外型尺寸更与机箱规划有关。
有些电容不是全圆型,有点像是多角型,Philips、BHC都有这种看起来似乎很高级的系列。
现在我们再整理一下,加上重量、外型尺寸、接脚型态─已有9个参数。
外皮颜色?
这是谁提出来的?
很妙。
因白色、黑色、蓝色塑料封装都有厂商在用,它有时也具有某些意义,例如日制黑底金字常代表高级foraudio音响级电容。
仅凭外观还能想到哪些?
制造日期,9627就是1996年第27周出厂;
近年来日制电容似乎逐渐有意省略制造日期的标示。
但外皮颜色及文字印刷不直接与品质有关,故仅加上制造日期参数。
还有,别忘了适用工作温度,因为105度C比85度C更适用于真空管机。
若机器要摆在南极,最好选耐负55度C的品种。
容量误差也别遗漏,当采多颗并联,为求得单只特性均匀,误差当然是愈低愈佳。
现在再加上工作温度及容量误差,咱们手上已有12个参数,对电容器应有三成以上了解。
请别会错意,电容的工作温度不是指环境或表面温度─不管几度,封装塑料外皮都是一样,它是指铝箔工作温度,所以装管机选用85度C品种也绝对OK,只要将电容器远离管仔就会安全。
可是真正有关电容器品质的几个重要参数,却都只存在原厂规格书中,完全不会显露在成品封装外皮上,而这些重要参数才是本文谈论的重点。
散逸因子─损失角
散逸因子dissipationfactor(DF)存在于所有电容器中,有时DF值会以损失角tanδ表示。
想想,损失角,既有损失,当然愈低愈好。
塑料电容的损失角很低,但铝电解电容就相当高。
DF值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率…等都有关系;
当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。
举实例做说明,同厂牌同系列的10000μF电容,耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。
所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者,不是没有道理。
此外温度愈高DF值愈高,频率愈高DF值也会愈高。
但许多电容器制造厂,在规格书上常不注明散逸因子DF值,因为数值甚高很难看。
以瑞典RIFA为例,其蓝色PHE-420系列是MKP塑料电容,它的DF值最低是0.00005,最高是0.0008。
但白色顶级PEH169系列铝质电解电容,就未标示损失角规格。
若真注明DF值,电解电容可能会是1.0000,小数点是在1的后面。
漏…漏电流
哇!
漏电!
最好没有。
可是没办法,铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。
漏电流(leakagecurrent)当然要低,它的计算公式大致是:
I=K×
CV。
漏电流I的单位是μA,K是常数,例如是0.01或0.03,每家制造厂会选择不同的常数。
但不论如何,电容器容量愈高,漏电流就愈大。
如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法,这个「漏电流」也请考虑在内。
从计算式可得知额定电压愈高,漏电流也愈大,因此降低工作电压亦可降低漏电流。
但降低电容器的漏电流并不容易,低漏电流lowleakagecurrent-LL系列价格高昂,我曾向国内厂商订制一批低漏电流LL系列电容,价格比许多日本制造电容还贵。
漏电流规格,铝电解电容就比钽电解电容高许多,钽质电容也有干式及湿式两种,不过它的容量及耐压都较低。
除特别定制外,面对一般品,想要降低它的漏电流可设法提高Vs对Vr的比值。
Vs是涌浪电压,其值当然比Vr额定电压高,但施加电压(真正的工作电压)还应该比Vr低,例如取Vr的90%;
找高耐压品种可说是完全正确。
等效串联电阻ESR
一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感─这就是容抗的基础。
电容器提供电容量,要电阻干嘛?
故ESR及ESL也要求低…低;
但lowESR/lowESL通常都是高价、高级系列。
ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关连,当额定电压固定时,容量愈大ESR愈低。
有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻值降低。
但若考虑电容接脚焊点的阻抗,以小并大,不见得一定会有收获。
反过来说,当容量固定时,选用高WV额定电压的品种也能降低ESR;
故耐压高确实好处多多。
频率的影响:
低频时ESR高,高频时ESR低;
当然,高温也会造成ESR的提升。
串联等效电阻ESR的单位是mΩ,高级系列电容常是lowESR及lowESL。
若比较低内阻及低漏电流两种特性,则低内阻容易达成,故标示lowESR的电容倒很常见。
ESR也与损失角有关联,ESR=tanδ/(ω×
Cs),Cs是电容量。
有时电容器规格上会有Z,它与ESR的意义不同,但Z的计算示与ESR有关,同时也考虑到容抗及感抗,是真正的内阻。
刚才提到电容的ESR单位是mΩ,那是指大电容,若是220μF小容量电容,其ESR单位就不是mΩ而是Ω。
何种电解电容器的ESR最低?
答案只有一个:
Sanyo的OS有机半导体电容!
涟波电流Irac
前面谈到的散逸因子DF-损失角tanδ、漏电流、ESR-串联等效电阻…等,其值都是愈低愈好,但现在要提的涟波电流ripplecurrent却是愈高愈好。
特别是现在都特别讲究后级扩大机要有大电流输出,电源平滑滤波电容器的涟波电流Irac(或Iac)就显得格外突出。
涟波电流Irac的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字,低频大约是以120Hz做标准,高频大概是以10KHz做标准,但不同制造厂商可能会有略微的差别。
涟波电流与频率刚好成正比,因此低频时涟波电流也比较低。
可是对我们音响迷来说,低频段的Irac值才是重要。
所以在采购电容器时,涟波电流数字高低是极为重要的依据。
不要认定Screw锁螺丝式电容的涟波电流绝对比snap-in插PC板式来得高,以UCC电容为例,81DA系列是插PCB式,32DA系列是锁螺丝式。
但相同容量、耐压比较,81DA的ESR不但比32DA低,Irac却又比32DA高很多。
曾经有一种说法:
RIFA的10,000μF相当于其它厂牌15,000μF,因为大部份日制电容的涟波电流都不高,而RIFA又特别高,故好象可以一个当两个用。
德国Siemens、英国BHC电容,在Irac这项特性上也常优于日制品。
就笔者所知,Irac最大的电容,是SiemensSIKOREL系列电容为最高,6,800μF/63V就高达20A!
若是小容量电容,Irac最大的是SanyoOS电容。
在计算机主机板CPU旁,有一排(大约6个)电容,不论是华硕、微星或技嘉,它们的demo板都是插满OS电容,但卖到市场上就改啦─因OS电容很贵!
就后级扩大机的动作来说,很多人会认定低频时吃电流。
有个方法可以试:
以电表直流电压(DCV)最低文件量任一只射极电阻压降,最好是指针电表,播放唱片,将前级音量转大,注意电表指针的摆动,你就会发现低频固然会吃电流,四把吉它连弹也会猛吃电流!
什么音乐最适合run-in后级扩大机?
Holst的《行星组曲》第一曲MARS。
现在你应该已经明了六成以上,或许你想问:
有没有体型不大,漏电低、ESR低、tanδ低、误差低、价格低,但涟波电流高、适用温度范围高的铝电解电容?
嗯…,没有!
关于容量误差,近年来铝质电解电容颇有进步,以往是-20%~+40%,现在大多是+/-20%。
但其容量常偏+而不是偏-,故10,000μF测量起来有可能会接近12,000μF。
精确量取大容量电容器的静电容量,是我多年来一直想做的事。
不要怀疑,这种测试仪器很难买到,美国曾制造过,可量至99,999μF,并能同时显示DF值及ESR值;
而且电容量是100Hz、1KHz、10KHz三段(不是两段)频率测试的平均值。
这种仪器国内市场曾出现过,小卖新台币十万元─只差漏电流的测试。
额定工作电压的安全度,在我的标准是:
至少理让15%。
例如某电容的额定电压是50V,虽然涌浪电压可能高至63V,但我最高只会施加42V电压。
让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命,一举数得何乐不为?
以前曾看过日制扩大机,±
48V工作电压配上10,000μF/50V滤波电容;
短时间内当然不会烧坏,但时日长久,寿命有可能降低,那就得更换新品或另购新机。
所以日制品常有「时间到了,该走了」的宿命,你也不能指责它是偷工减料,毕竟做生意总要图利,若一辈子只能卖你一次,如何赚钱?
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,来自滤波电容微乎其微。
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。
(或是采用LC滤波,在电容之前加串电感,以提高平滑滤波效果。
)
因此不少后级扩大机,特别是美国产品Krell、MarkLevinson,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(好象是小了点?
)。
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FMAcoustics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10,000μF/100V滤波电容。
大容量滤波电容与小容量滤波电容,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,透明度及分辨率都比较好。
MarkLevinson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。
邓小平同志说得好:
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NipponChemi-con收购,且公司名称注册UnitedChemi-Con/简称UCC。
但只要是仍在美国制造,外皮印有madeinUSA,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模样─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,现在又改名Epcos。
这种企业合并是未来趋势,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、晶体管、塑料电容这些半永久性组件,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powersupply先将它aging(活化);
夹上端子,缓慢调整powersupply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-longlife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子(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,可惜雾气较重,不够透明。
但是并上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'
eAudio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!
但各杂志评论员有谁胆敢说它差?
!
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speedup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
电容器依其组件构造大致可分成:
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,就好象瑞士表厂甚多,但只有少数几家会做油心。
大约12年前意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,最大供货商是在马来西亚。
扬声器的效率与阻抗以及动能之间的关系
经由十余年来多次的接触,我发现消费者在选购扬声器时,常会询问:
它的效率是多少?
阻抗是多少?
但却鲜有人问:
它的最高音压是多少?
音响史上确实有几款著名喇叭以低效率闻名,例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a,还有ATC-10。
二十几年前,当我还是杂志社小编辑时,曾亲眼所见,国内音响名师林宜胜先生,谈到3/5a,脸上竟泛起一阵神光说:
它的效率其低!
但当日在板桥陈正修先生(音响闻人,早已移民旧金山)家里,有三对小喇叭的试听比较,3/5a上阵还不到五分钟,就被另外一位音响闻人高真民先生一阵xxx开骂给炮轰了下来!
更早之前,那时只有LP没有CD,我到上扬唱片公司买唱片。
在挑选唱片时,觉得背景音乐怪怪的,男高音Domingo怎么感冒了?
鼻音这么重!
问清楚后,才知一切都是「闷葫芦」3/5a搞的鬼─当时Rogers喇叭是由上扬公司进口销售。
我对3/5a的恶感就是这样而来,没想到全球闻名的BBC-3/5a,竟然是个「闷」葫芦。
等到试作DaLine后,才知BBC有意并将KEF单体性能发挥极致,LS-3/5a的好处只是体型小、售价低,难怪有人会卖了3/5a换用我的DaLine传输线喇叭。
道理很简单,依3/5a低音单体B-110之规格计算,根本不能装在那么小的音箱里!
这点有必要说明,其实英国BBC并非不会设计喇叭,而是为了携带方便,不得不将喇叭音箱设计得很小,这是没办法的妥协。
当初BBC是想设计出比例为十分之一的喇叭,这样测试的方法比较简单,也比较便宜,于是就诞生了LS-3/5a。
低效率喇叭确实曾风光过,但CD开始逐渐流行后,就有人对低效率喇叭抱着怀疑态度,名乐评家、莹升公司负责人曹永坤先生,就曾经说过:
CD的高动态会自然淘汰低效率喇叭。
晶体管机的瓦=真空管机的瓦
经过二十多年,CD系统早已发展成熟,但低效率喇叭依然存在于市场,而且低效率=高音质的观念好象并未动摇;
直到最近这几年才有了些许改变。
真空管又回头了,老厂新厂纷纷出笼,但管机后级的输出功率普遍比晶体机低。
有音质至上,非WE300B不用,而且还只要单端不要推挽。
300B做单端只有7至8W左右的输出,7W能推什么喇叭?
当然,也有人用不到10W的管机后级推ATC喇叭─那是有声音,却无法呈现ATC应有的动态。
古早时代的Altec、JBL、EV…等大型落地式喇叭都是高效率,因为它们的亲蜜伙伴就是管机。
所以用管机推AltecA7「剧院之声」时,气势就大大的不同,有谁能说管机后级没啥动态?
Watt就是Watt、瓦就是瓦,所以管机的7W差不多完全等于晶体机的7W─差异性是管机有输出变压器,输出功率较不易随负载阻抗变化而改变。
因此若有人说管机的7W比晶体机的7W够力,那是无稽之谈,因为事实的真相是:
晶体管机的7W,大多时候会比真空管机的7W够力,绝不骗你。
有两个特例,一是OTL无输出变压器管机后级,另一就是著名的LS-3/5a小喇叭。
喇叭的效率是用dB值表示,但与阻抗有关。
故效率完全相同,但阻抗不同的两对喇叭,其需求电压也不相同。
因为8Ω喇叭的1W是指输入2.83V电压,而4Ω喇叭的1W则是2V输入电压。
因此效率相同、阻抗不同的两对喇叭,接上同一台晶体后级也必定会有不同的声音表现。
扩大机输出功率︳8Ω负载︳4Ω负载
───────────────────────
1W-------------------2.83V--------2V
2W--------------------4V----------2.83V
3W--------------------4.9V--------3.47V
4W---------------------5.66V--------4V
10W-------------------8.95V--------6.33V
4Ω喇叭的需求电压虽然比8Ω低,但需求电流却比较高,以4W输出为例,8Ω喇叭是0.7A,而4Ω喇叭则吃1A电流,因此大家都说低阻抗喇叭比较难推。
dB是分贝,它的计算式会因功率或电压、电流之倍数会有所不同,喇叭的效率是以功率计算。
我们现在以阻抗变化甚大的Dynaudio喇叭为例,说明大多数情况下,7W的晶体机的比7W的真空管机来得有力─重点就是低阻抗时的电流。
喇叭阻抗│晶体管机功率│真空管机功率
8Ω-----------------7W---------------7W
4Ω-----------------14W--------------7W
2Ω-----------------28W--------------7W
只要驱动电流够,晶
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- 音响 电容器 一些 工作 参数