Re: [心得] 明緯電源供應器 微進階篇(選用適合自己的型號)

[max8201 (我是一隻沙沙羊)]

廢話區
繼911大大後來發個文
寫論文無聊的發慌，來寫些關於之前調查開關電源的心得

很業餘，若有什麼錯誤請指證，我立即更改，我也能從中學習。


電源乃音響工業之母，我想應該...發在這裡還適當吧!?


Switch power supply ，開關式電源，不知道為何開關式電源在音響界/發燒界
避之唯恐不及。

但在實驗室做的很多高精密實驗，其實也都仰賴開關式電源
(小弟做的是跟時間基礎測量有關的實驗，精密度10^(-12~-15)以上)

所以有一段時間，除了興趣(音響、畫質、等部分) 也想把這電源知識應用在實驗上



首先 我得說 明緯真的是一家很不錯的公司，就算以全世界來說(非限定台灣)
他把很多spec都做得很清楚，很多測試報告也都很齊全的放在網路上
我覺得這是很不容易的。

正題

我用問答的方式來開始好了

Q:假設我瓦數需求不高，究竟開關電源好，還是線性電源?


我覺得先不要用好或不好來分別，我用性能上的好處跟壞處來做回答
但例如開關電源效率高這種回答，我想大家都知道的我就skip了。

所謂的穩壓，就是輸出電壓回饋控制。

開關電源的原理稍微解釋: 利用電壓震幅轉脈衝時間(PWM/PFM..)來做voltage regulation
脈衝時間就是開關時間ex:原本預定要穩定再5V 輸出變成5.01v的時候
他就關掉輸入直到他降回5V 或者4.95V 然後到4.99V時，在打開直到升回5V...一直循環

我講得比較單純，複雜一點的參數有:這過程有多快、這門檻有多低...開關時間有多長
快跟低的情況也回隨著負載情況動態改變嗎? ....等等。

所以形成不同形式的技術，不過概念上就是如此。

我們從以下幾個在specs上的測試項目來理解交換式穩壓:
以明緯LRS 150-15 這個型號來做舉例:
1. noise / ripple :
http://imgur.com/H2Y3u18

specs 150mV ; 實測34.8 mV at full load
http://imgur.com/gGU6hr9

這是剛剛講的穩壓過程帶來的雜訊，也有是原本電源部分產生的雜訊
大概-51.5 dB

相較於LM317開出的規格:-60~-64 dB，整整輸了10 dB
(大約3倍大的ripple/noise)

雖然說full load的情況可能不同，不過就是一個參考。

2.OUTPUT VOLTAGE(Max)TOLERANCE
http://imgur.com/r5HdwxE

3.dynamic load test 

理想上來說，不說穩壓了嗎? 應該要穩定的15v阿
所以最理想的情況是以下的圖片中的電壓應該是一條直線，但並非如此

所以我覺得這是最尤為重要的一項測試了，它會改變負載的情況(吃的電流)
來測試穩壓帶來的額外雜訊，因為當負載加重，穩壓情況會改變
(這情況即使在線性穩壓也是會遇到)

也就是說如果你的器材突然動態的吃了大電流，那麼在這瞬間，其實帶來的是很多的不穩定
http://imgur.com/VZwWgoH

同樣的在LT1083上的表現呢
http://imgur.com/HdejG7g

LRS150 Vpp只有0.2V，而LT1083卻高達-0.3V~+0.5V=0.8Vpp

若couple更大的電容能夠降低LT1083這個數字，但卻影響了其回到應該要的穩壓值的時間

交換式電源雖然最大的peak比較低，其震盪時間較久也產生多餘震盪


4.工作溫度

線性穩壓產生的廢熱會比交換穩壓來的多很多(一個效率40%，一個85%)
工作100W來說，線性就會產生50W的廢熱。
先不講節能這件事。

工作溫度如果超過80度，除了各種元件壽命會下降之外，還會產生熱雜訊
除了大家知道的慢速drift，其實更嚴重的是較高頻的熱震盪(10 kHz)以上。

若擺在機殼內，而TCXO、OCXO其實對溫度還是相當敏感的，這都會影響其performance
另外一提，我們實驗室的Cs atom clock都要一個月以上才能真正穩定(allan deviation)

所以其實很多DAC or CDP不希望關機其中一個原因我想是因為如此。



總結:

對於像PC或者後級，功率浮動很大的，其實同樣LEVEL下，交換式電源是更適合的
至於雜訊部分，老實說做工正常的，應該都不太影響到工作及performance

音響的工作我不太懂，不知道一台DAC的功率是不是也浮動的很大。
只是就介紹一點我所知道的




型號推薦
版上很多人推MSP系列，其實就specs上來看，並不太符合需求
尤其是在300W以下的型號，他在noise及dynamic load test下的性能比LRS150還差
只是他強調醫療是安全考量(漏電流等上的考量)

至於是不是要有PFC的型號，我認為好的PFC能降低總電流，其實是好的方向發展
同樣是醫療類有一個還不錯叫做MPS (非MSP) 只是最大只有200W，且是PCB modulor
需要擺在機殼內且需要銅柱。
做工很精緻漂亮，我自己在實驗室量測MPS 200W-15 at 50W loading ，
靜態noise 低於10 mV。

此型號後來也被我用在上次我介紹的hdplex fanless HTPC上。
外型上長這樣。
http://imgur.com/qAvvISw

而我覺得HLG、HEP等 有全金屬外殼，比較適合外置的型號，其實除了外置安全
機殼內在被動散熱的建構也比較方便，好的散熱能維持開關式PSU的performance。

其餘有使用經驗還不錯的就請其他網友推薦。

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.114.82.212
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Headphone/M.1492499502.A.4DF.html
→ mitkuchen   : 最近有台Switch power的擴大機戰的好兇XD
推 system1357  : 推個技術文，順帶一問PWM高頻雜訊是否才是大家避而
→ system1357  : 不用的理由呢？
一個工作原理較好的開關式穩壓，應該都是100kHz以上，理性上來說這其實才是優勢
因為代表他feedback loop bandwith高達 100 kHz，對於瞬間的反應在這範圍內的都可以handle
只是能handle得多好就又是另一個問題了。
而其在低頻的ripple相較於linear PSU才是敗場的地方

反之linear PSU 的勝場是在靜態noise/ripple
linear 穩壓IC 能夠反映的雜訊速度，大概在10 kHz就不太有反應了
推 ang728      : yes
推 system1357  : 受教了，LRS150供給OCXO Clock穩定使用中，該換LPS
→ system1357  : 嗎？
→ max8201     : 可以上明緯website 點開他的測試報告用眼睛腦補
→ max8201     : 看要不要換XD
推 kimi1212    : 許多的VR在為了在輕載高效率，降低了switch loss,這
→ kimi1212    : 時的static ripple通常都不太好
推 purplesky911: 接得好~ 就差聲音篇了:p
推 yenchieh1102: 技術推
推 esatangw    : 推專業心得 順帶分享一下前陣子找到關於供電器的文
推 ddik32      : 有沒有人要發個直接比較篇啊 交換式 vs 線性
→ esatangw    : https://goo.gl/PY4IuF    https://goo.gl/p6tDkH
→ esatangw    : 雖然有不少對岸用語 但是比較的器材和數據值得一看
改一些字跟圖片XD 剛發現LM317那張圖片發錯了。
※ 編輯: max8201 (140.114.82.212), 04/18/2017 16:46:13
推 kenApp      : 推理性文。
推 durllu      : 長知識推
推 TimoBoll    : 有數據推推
推 unsyou      : 感謝心得分享~
→ ang728      : 高頻表現好一點的LDO大概就是TPS7A47系列的新LDO了
這LDO真的不錯，noise/ripple 可能也是uV等級。
但功率比較小，小功率我也蠻推這個的。

推 kaienchou   : 推專業
推 joshuachina : 推詳細
推 chenszhanx  : 那篇的ipower也太猛了
→ max8201     : 就靜態數據測量看起來真的怪猛的
推 nathan2000  : 高價音響除了調音最貴的就是電源處理這塊了.
→ Twatch      : 推  感謝好文
推 jakkx       : 這只能推了…
推 purplesky911: 我每次看到的你HTPC 都會癢一下>///<
癢癢的就該衝了(誤)，雖然out of stock，不過我覺得你寄信給hdplex，應該會搞出來?
沒道理有錢不賺，他們回信還蠻快的。

推 Kowdan      : 看不懂，總而言之先推
→ mtskyoko    : 問題應該不是出在正不正確...
推 nathan2000  : 沒有理論基礎就變成火力vs核能發電這類了....
推 pizman      : 推專業
推 hiro920463  : TDK-lambda 的我覺得也不錯，拆過不少高檔的儀器很
→ hiro920463  : 常見到牌子
LAMBDA是好牌子，不過比較難買一點點。

推 louis0407   : 請問LRS規格上贏過MSP是指? 我看規格書上的ripple
→ louis0407   : 是msp低一點 是指實測出來LRS比較低嗎?
對，測試報告要去她網站上面看，他都有實測的結果，specs上面只是預訂的成果。

推 hiro920463  : 然後明緯的我覺得導軌型的 SDR  搞不好適合拿來推後
→ hiro920463  : 級，幾乎都有 3sec 150% 超載，而且是產品線裡少數
→ hiro920463  : mit  而不是 mic 的
yap，無法把所有型號都玩過一遍，靠大家了。
※ 編輯: max8201 (123.195.209.48), 04/18/2017 21:51:45
推 atom0221    : 交換電源有個問題是電感，一來電路lay不好會coupli
→ atom0221    : ng的亂七八糟，二來電感線圈也會有共震問題。
推 kodokawa0515: 推知識文
推 ang728      : 說到LDO LT也有幾顆很棒的新品 可以看看
推 hiro920463  : PSRR 突破天際的 LT3042
→ ang728      : 對阿 奇怪總是記不住名字
推 clioneurise : 跪求更多科普好文
推 Fooltodie   : 推好文
推 house09gbk  : 推個
推 pOsOq       : 推
→ pOsOq       : 知識文 推推
推 h41413214321: 專業推
→ h41413214321: 看到了熟悉的示波器呢