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【原厂专访】2016英国和弦CHORD原厂专访(二):CHORD PSU,最强的电源供应器!

 满天星e2o7j6t6 2016-11-08



 CHORD 的高频电源供应器,在音响领域无出其右


今年超过六十岁的 Franks,他说大概在 1982 年时就想过开设音响公司,当时他还在马可尼航电公司Marconi Avionics 工作,这家公司除了帮空军战斗机提供设计方案,甚至也帮坦克设计红外搜索与跟踪设备。Franks 的工作是替飞机设计各种各样的电源供应器,他估计一部飞机最多有三百多种不同的电源供应器,要求体积小、重量轻、效率高、能够提供大电力,而且可靠性要好,能符合这些要求的只有开关式电源。后来他转到Astec(成立于1971年,是世界 500 强企业美国艾默生公司的全资子公司,也是世界上电源供应器的主要供应商)、Raytheon(1922年在美国马萨诸塞州成立,雷神是军工技术、公务飞机和特殊任务飞机等行业的龙头老大)与 AT&T 公司上班,最后当上了总经理职务,从事的都是与电源相关的业务。当他在管理几千人的大公司时,内心的吶喊却越来越强烈,所以Franks在1989年创立了CHORD 开始玩音响。

 组装中的 CHORD 后级,可以看到放大线路占的面积很小,下面空间都是用来放电源模组的


用在飞机上的电源供应器非常昂贵,小小的一个要价几千英镑,根本没有人用在音响上, Franks 就想着何不把这些技术用在 CHORD 功放上 ?工作从家里的车库中开始, Franks 找来一群志同道合的员工,在不算好的环境下手工制造音响。他说打从一开始就没想过要把 CHORD 发展成大公司,制作音响是他一辈子的兴趣,他能与一群同样有热诚的团队合作,并且能负担起大家的生活费,本身就是一件很满足的事。 CHORD 的第一件产品是 SPM900 功放,小小的盒子中第一次使用高频电源供应器,但丑丑的外观让人对 200 瓦的输出功率存疑。事情的转机来自专业领域。有次他们知道 BBC 想要录音室用的功放,所以把产品送去测试,没想到 BBC很快回复,并希望 CHORD 去做广播认证。 BBC 是英国的一家政府资助但却独立运作的媒体,长久以来一直被认为是全球最受尊敬的媒体之一,在相当长的一段时间内 BBC 一直垄断着英国的电视、电台。在 1955 年独立电视台和 1973 年独立电台成立之前, BBC 一直是全英国唯一的电视、电台广播公司。能获得 BBC 广播认证,等于是在专业市场拿下了敲门砖,但一般需耗时 9 个月甚至更长时间。令人惊讶的是 CHORD 只花了 2 个星期就拿到认证,从此这家车库工厂知名度打开了。

 由英国一家航太级公司制作的特殊结构 MOSFET模组,它们被普遍用在 CHORD 功放中


除了 BBC,包括 SONY、东芝、Abbey Road 录音室、 THX、 Pioneer等公司后来也陆续引进 CHORD 的专业功放。 THX 的大导演乔治鲁卡斯,据说他在录音室听过很多功放,都无法重现录音现场时的效果,主要是音乐细节、声音平衡度不足。后来他听到 CHORD 功放,立刻说这才是他想要的声音,就此与 CHORD 结缘。同时 Franks 还帮一些专业录音器材公司做 ODM 设计生产,例如以生产昂贵参数均衡器著名的英国 Focusrite(现在主要做录音室声卡),他们的功放就来自 CHORD。录音室对功放的要求除了接近真实、极低失真之外,还需要长时间高功率输出保持稳定,搭载高频电源供应器的 CHORD 当然能轻松应付。英国本土的录音室较多使用 ATC、 PMC、 B&W 等监听音箱,它们的效率都不高,只有 CHORD 能达到完美驱动的要求,声音活生感出色,源源不尽的能量感,威震八方的动态瞬变,都是它广受录音室青睐的因素。大家别以为录音室用的功放都很高级,能买得起 FM Acoustics 的仅仅是凤毛鳞爪,由于多数监听音箱都是有源设计,所以常见的功放多为Crown、 Urei、 Amrecon、 Yamaha、Bryston 等, Studer、 Accuphase 已经算是奢侈品。

 CHORD 的工人不多,而且按接单生产,所以不会有庞大库存压力


能在录音室工作称职,用在家庭 Hi-Fi 领域更不是问题。 CHORD的工厂顶楼试音室内,以前使用丹拿 Dnyaudio C4 音箱,现在换用英国Wilson Benesch 金 驰 旗 舰 Chimera玉辟邪音箱,二对音箱都不容易搞定。金驰音箱以碳纤维作为箱体材料,设计大胆新颖,但音箱的分频器设计复杂经常吃掉功率,而且阻抗变化复杂奇怪灵敏度又极低,对于功放厂家来说的确是一个噩梦。要知道在 Pass Lab Alpha 和 Krell KSA 统治音响半壁江山的年代,功放厂家都在追求纯甲类设计,根本没办法应对金驰音箱,但 CHORD 面对它的时候却是从容不迫,无论音箱的阻抗跌至多低或者升至多高, CHORD 总是能够遇强越强,不但有霸气的控制力,更有细腻精致的音色和丰富细节还源能力。我们知道控制力和驱动力是由阻尼系数、电流、功率、阻抗摆幅等等去构成的,因此 CHORD 体积不算大,但实际听感它却是个不张扬的大力士。所谓实践是检验真理的唯一标准,现今很多金驰和 B&W 的用家都愿意使用 CHORD 作为搭配,也是它驱动力优秀的佐证。

 另一个角度看清楚 CHORD 的高频电源供应器,结构相当复杂,而且与放大电路为动态耦合设计,所以 Franks 不怕人家模仿,想学也学不来


而 CHORD 功放驱动力的来源,无疑又与高频电源供应器息息相关。一般开关电源由脉冲宽度调制( PWM) 控 制 IC 和 MOSFET构成,利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等),通过控制电路,使电子开关器件不停地“接通”和“关断”,让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,从而实现 DC/AC、 DC/DC 电压变换,以及输出电压可调和自动稳压。


 工人正在组装功放,线路板委外生产,所以CHORD 只负责装配与测试。


由于电源处理过程远高于人耳可听范围,并具有低涟波、功率大等优点,因此很早就被运用在数码商品上。工业上使用的开关电源发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。目前工业用的开关电源做到 500MHz 已经很普遍,MHz 级的也不在少数, Franks 认为它们只是纯粹提供直流电而已,并没有考虑音响的需求,所以 CHORD 的高频电源供应器只做到 80kHz。目前中国进口音响功放,要取得 3C 认证必须经过世界最严格的 EMC 电磁波检验,一些知名厂牌功放都面临过不了关的困扰,尤其功率越大者越麻烦。如果在电源部份施加多重滤波,声音将会呆滞不灵活,这是有良心设计者所不愿为的,但 CHORD 就没有问题,它的高频电源供应系统能轻易达到电磁辐射、谐波失真与干扰隔离等新标准。

 人员简单,测试设备可不能简单,这里使用非常专业的美国 AP( AudioPrecision)音频分析仪,每一部产品都要经过多项检验才能过关


传统线性电源包括一个变压器,一组整流,一组储存能量的滤波电容,或者再加上稳压能。市电首先进入变压器,将 220V 的交流电转换电压比较低的交流电,在这个过程中变压器会耗能发热,而且变压器本身有磁饱和、漏磁、体积大等缺点,一百年来始终无解的问题。然后再透过整流器将交流变成直流电,这时得到的直流电仍有涟波,所以必须把它送到储存能量的电容器,一方面使直流电更稳定。大家可以看到,变压器、整流器、电容器……每个环节都会影响声音,而且功率越大,要准备更多的余裕空间,这些元器件也必须跟着加大。到最后,一个好的线性电源成本将无比昂贵,而其供电速度却还是比不上开关电源。


 这位老兄是研发部工程师,窗外绿意盎然,工作起来自然心情愉快


CHORD 设计的高频电源供应器,市电首先要经过滤波器去除杂讯,然后进入一个整流系统把交流电变成直流电(不需经过变压器降压),产生一个约 350 伏特左右的直流电。这个电压是方便后面的高压 MOSFET做开关切割成高频方波,把三百多伏特的直流电转换成 80kHz 的交流电。普通的开关电源会利用高频铁芯变压器整流为适当的工作电压,接着再以整流器、滤波电容与低通滤波器等元件,输出电路工作所需的直流电压。 Franks 说设定成 80kHz 的原因一方面是缩小变压器的体积,另一方面 80kHz 工作频率已经比一般开关式电源高得多,对重播音乐的音响器材所需是最合适的。便宜的开关式电源使用铁芯绕制变压器,磁化时需要时间,消磁也需要一些时间,所以不适合用在高频率工作。 CHORD 使用陶瓷芯来绕制高频变压器,体积更小也更适合高频使用。至于更高的频率工作有可能变好,也可能有副作用,必须视设计方案而定。目前 CHORD的高频变压器有 600W、 2000W 与4000W 等三种大小规格,品质都是一致的,分别运用在 CHORD 的 CD唱机、解码器、前级与后级之中(可输出 1200 瓦 /4 欧姆功率的 SPM14000MkII 单声道后级,就用了 4 个4000 瓦的电源供应器)。

 没有流水线式的生产,每个工人独立负责一部功放的组装、测试,这样有问题时才能找到原因


Franks 说传统线性除了上述问题,它的电源只有 50Hz 或 60Hz 频率,每秒钟只能充放电 120 次,供电速度慢没有效率,对瞬息万变的音乐信号来说是不够的。线性电源利用效率只能达到 30%,而 CHORD 的开关电源设计使电源利用效率高达 90%以上,因此在频宽、失真度、速度等方面有很大的提升进步。但是线性电源最大的问题还不是效率低,而是供电不均匀。我们都知道电源与正极与负极(火线与水线),理论上负极与功放的对地参考点电压要一致,但是线性电源在音乐需要大电压时,正负极供应的电压无法取得平衡,负极与对地参考点的电压会产生误差,也就是震荡,最终导致失真。 CHORD 设计的高频电源供应器让正极与负极同时提供一样的电能,也就不会有误差,所以 Franks 说他的设计并非追求更轻更小,而是让声音更好。这种技术称为“动态耦合”, Franks 在设计功放时把电源与放大线路一起考虑,他用很强的磁束把电源的正极与负极耦合起来,当线路从某一极汲取大量电能时,另一极会因磁束耦合的关系而提供同样电能,这样正负二极随时保持平衡稳定,对地参考电压也不会有误差。


 正在组装解码器


 组装解码器也是一样,一边生产一边测试检验,所以 CHORD 产品能经过严格的 BBC 广播认证


仅仅如此还不够。 Franks 说战斗机并不是设计用来平稳飞行的,而是要非常灵活有爆发力, CHORD 的高频电源供应器正如战斗机一样,稳定供电只是目标之一,它还有很有力,供电非常快。战斗机依靠电脑来维持平稳飞行,音响功放要靠电源来保持稳定工作,这就是 CHORD 高频电源供应器的基本概念。至于工业用开关电源的高频噪音问题, Franks 认为“师父领进门,造化在个人”,端看如何设计, CHORD 的高频电源供应器专为音乐与音响设计,当然不会有高频噪音。对 Franks 来说,这是音响世界中最强大的电源变压器!

 有份量的遥控器是这样装起来的


至于功放的线路部分,他当然不会选择效率低的纯甲类放大,因此一直采用更合理的甲乙类放大,只不过他另有秘招。所有 CHORD 的功放都使用同一种功率模组,这是他委托一家航太级的公司设计的特殊结构 MOSFET,把多个 MOSFET 组成固定模组,每个模组可输出 300 瓦功率。一般金属氧化物半导体场效应晶体管依照其“通道”(工作载流子)的极性不同,可分为“N型”与“P型” 两种类型, Franks 把二者黏合在一起然后放在 TO-3 铁壳中,让 N 通道与 P 通道非常接近,就产生不需温度补偿也能很平衡的架构。一些设计者喜欢 MOSFET 的声音,认为它们具有电子管般温暖滑顺的声音 ;也有一些设计者喜欢 Bipolar 双极功率晶体,因为它们的峰值电流更高,比较不发热,成本也比较低。 Franks 有不同看法,他说最早使用的 2N3055 NPN 型功率晶体管(也是 TO-3 铁壳装)并非为音响设计的,那是原子弹的触发元件, Bipolar 最大的好处就是低成本与好的跨导特性。而MOSFET 没有双极功率晶体谐波失真的问题,但必须让 N 通道与 P 通道温度取得平衡,多年来,这个设计已经进化到第五代,而 CHORD 的功放从来没有因功率模组故障而必须返修的。


 数字产品离不开电脑的测试

我接触过的 CHORD 功放不少,归纳出它们的一些声音特质 :

◎高音延伸非常漂亮。搭配CHORD 功放时,音箱好像加了超高音似的,音质整个绵密细致起来,而音色也华丽许多。

◎清甜的质感。 CHORD 的音质不像胆机那种很浓的甜,很稠的黏,而是接近日本料理的新鲜清甜,当食材够新鲜,不必加油添醋都很美味。CHORD 也是一样,只要录音够水准,它就能让喇叭发出令人吮指回味又不会饱涨烦腻的天然口感,清清淡淡的,入耳以后逐渐回甘。

◎极高的透明度。 CHORD 的透明感是比较阴柔的,但因为极高频延伸平直没有衰减,整个画面依旧可以达到一尘不染的程度。透明度高了连带有许多好处,像是细节特别的丰富,解析力很高,空气感明确,前后层次感也很好。

◎广阔的音场结构。 很好的音域延伸,很高的透明度,当然就会架构出很宽广的音场, CHORD 功放呈现的音场高度与定位、距离,绝对是数一数二者。

◎敏捷速度与极佳控制力。CHORD 不是用力一踩地板就会摇动的大恐龙,但是它的频宽平直,中低频不是特别肥厚,速度反应与低频控制力一流,能把瞬间的细节变化交代清楚。


 注意到为什么 CHORD 的线路板都是黑色的 ? 没有其他原因,老板喜欢 !


 前级的输入线路板, SMD 印刷线路板也是委外生产


数字归数字,模拟归模拟。虽然目前 CHORD 产品有数字后来居上的趋势,但别忘了,模拟功放才是 CHORD 的根基,才是体会 John Franks 个人魅力最直接的方式。


 一排 CPM2650 合并功放准备出厂,显然性价比高的合并功放还是卖得比分体前后级功放好


 目前 CHORD 的旗舰搭配,一部 DAVE 解码器 / 前级 SPM 1400 MKII单声道后级,因为功放几乎没什么温度,所以可以整套系统可以叠起来摆放,特殊设计的脚座还有避震效果


 这块线路板下面布满 24 个 4700μF/100V 的电容,这是高频电源供应器力量的来源


 Franks 对自己设计的高频电源供应器信心满满,说它像战斗机一样强大

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