重點:音樂伺服器本質上是一台電腦,它的時鐘、網卡與 USB 輸出全部由電源供電。開關電源效率高,但輸出上帶着高頻紋波與共模噪聲;線性電源沒有高速開關動作,噪聲低得多。而且必須「每一路」都是線性,否則主板上的 DC-DC 會把開關噪聲重新帶回來。
先問一個問題:一台數碼音樂伺服器,為何要用上幾十斤重的線性電源?數碼訊號不就是 0 和 1 嗎?
音樂伺服器的本質是一台電腦
主板、記憶體、固態硬碟、網卡,全部都靠電源供電。數碼訊號是 0 和 1,但承載它們的,是實實在在的類比電壓。
電壓一抖,時鐘的邊沿就跟着抖,這就是 Jitter(抖動)。它最終會變成你聽到的毛刺、聲音發硬,以及模糊的聲場。關於時鐘與 Jitter 的原理,可參閱《Jitter 是甚麼?》。
開關電源:效率高,代價是噪聲
一般電腦使用開關電源(SMPS)。它靠每秒數萬至數十萬次的高速開關來變壓,效率很高、體積細小。
代價是:輸出上永遠騎着一層高頻紋波,還有沿着地線四處流竄的共模噪聲。這些噪聲會順着供電與地平面,直接爬進時鐘電路、網卡和 USB 輸出。對音響系統來說,這是從源頭開始的污染。
線性電源:變壓、整流、濾波、穩壓
線性電源走的是另一條路:
- 變壓:以工頻變壓器把市電降壓;
- 整流:把交流變成脈動直流;
- 濾波:用大容量電容把脈動壓平;
- 穩壓:最後由線性穩壓器把電壓穩定在目標值。
全程沒有高速開關動作,所以不會產生高頻開關噪聲,輸出阻抗也低得多。代價是變壓器與散熱器又大又重,效率較低,多出來的能量會變成熱。
規格怎樣讀:紋波、PSRR 與瞬態響應
談電源好壞,不能只說「乾淨」。以下是 Vanadium II 電源的實測規格,以及每一項代表甚麼:
| 項目 | Vanadium II | 代表甚麼 |
|---|---|---|
| 靜態紋波 | ≈ 200μV | 負載穩定時,輸出電壓上殘留的波動。越小越好。 |
| 動態紋波 | ≤ 9mV | 負載變化時(例如 CPU 突然工作)輸出的波動。 |
| 瞬態響應電壓浪湧 | ±9mV 以內 | 負載突變的一刻,電壓最多偏離多少。 |
| 恢復時間 | ≤ 300μs | 偏離後多快回到穩定值。 |
| PSRR(1kHz–25kHz) | 85dB – 55dB | 穩壓器把輸入端波動擋住多少。85dB ≈ 縮小約 17,800 倍;55dB ≈ 約 560 倍。 |
| 噪聲水平 | ≤ 100μVRMS | 輸出上的隨機噪聲總量。 |
穩壓部分採用 12 片由貿澤(Mouser)採購的原裝凌特(Linear Technology)LT3083。這是一款可承載大電流的低壓差線性穩壓器,內阻低、瞬態響應快,同時維持極低的輸出紋波。
行業裏很少被說破的問題:只做一路 12V
市面上大多數所謂「線性電源」音樂伺服器,只做了一路 12V。其餘的 5V、3.3V,是靠主板上的 DC-DC 降壓模組轉出來的。
而 DC-DC 本身就是開關電路。等於你在機箱外面趕走了開關電源,又在主板上把它請了回來。
全 24P:ATX 的每一路都由線性電源獨立供給
所以 Vanadium II 做的是全 24P:ATX 24 針接口上的每一路——12V、5V、3.3V、−12V,以及 5V 待機(5VSB)——都由線性電源獨立供給,各自擁有獨立的變壓器次級繞組、獨立的整流與穩壓。
不同電壓的零件分開供電,從源頭把它們隔開,整體的穩定度、瞬態響應與訊噪比都能大幅提升。各路之間不共用回路,所以 CPU 突然滿載時的電流衝擊,不會把供給時鐘的那一路一起拖低。
難點在時序
ATX 規範要求各路電壓按次序建立,再送出「Power Good」訊號,主板才會啟動。全線性要把這一步做對,遠比接一路 12V 複雜。
聽得到的分別
把每一路都做乾淨之後,我們聽到的變化不是某個頻段變得更好聽,而是背景變黑了:弱音細節浮現出來,聲像定位收緊,長時間聆聽也不覺疲累。這就是一台數碼音源應有的底子。
常見問題
線性電源一定比開關電源好嗎?
就效率、體積與成本而言,開關電源更好,所以電腦與手機都用它。線性電源的優勢在於沒有高速開關動作,不產生高頻開關噪聲,對噪聲極敏感的音頻設備更合適;代價是更重、更熱、更貴。
外置一個 12V 線性電源,是否已經足夠?
不一定。主板仍要把 12V 轉成 5V、3.3V 等電壓,這一步通常由板上的 DC-DC 降壓電路完成,而 DC-DC 本身就是開關電路。要真正避免開關噪聲,ATX 的每一路電壓都需要線性供電。
PSRR 85dB 是甚麼意思?
PSRR(電源抑制比)表示穩壓器把輸入端的波動擋住多少。85dB 約等於把 1kHz 的輸入紋波縮小約一萬七千倍;頻率越高,PSRR 通常越低,Vanadium II 在 25kHz 時為 55dB,約五百六十倍。