原来chord是AB类设计,大部分时间是工作在A类状态
／人物專訪／劉漢盛
Chord的高頻率&127;交換式電源
您知道什麼是交換式電源（Switching Power）嗎？您知道Chord使用交換式電源的原因嗎？長期以來，由於交換式電源一直被用於廉價的電腦電源中，或者在廉價的DVD光碟機內，使得音響迷對於交換式電源一直有一種根深蒂固的觀念，那就是：交換式電源是省錢的、廉價的電源方式，真正夠水準的電源就是一般看到擁有巨大變壓器的那種。其實，這個觀念不能說是完全錯誤，擁有巨大變壓器的電源叫做「線性電源」，它有它的好處，而且成本也很昂貴。然而，這種電源難免也有短處，所以才會有交換式電源的需求。不過，如果您一味的以為交換式電源就是省錢、廉價的代名詞，那就錯了，因為真正高級的交換式電源雖然沒有巨大的變壓器與濾波電容器，但是它的成本絕對不在傳統線性電源之下。
所謂傳統線性電源就是利用變壓器將輸入的電壓以初、次級線圈的比數做輸出電壓的改變。這種電源的輸出電壓（也就是次級電壓）最多只能與輸入電壓（也就是初級電壓）相等。而交換式電源則是利用電子回路的On/Off開關動作，把輸入的電壓做整流濾波之後，再施以某種頻率轉換，然後再加以濾波，所得到的電壓就可輸出使用。一般來說，傳統線性電源缺點就是變壓器體積很大，重量很重（因為變壓器就是能量的來源），效率低，而且會發熱，這是大家都知道的。而交換式電源的缺點則為雜訊大（廉價型，這在一般PC上可以領教到），此外就是線路設計複雜。然而，交換式電源的優點也讓許多電器不得不使用它，那就是體積很小，重量很輕（變壓器只不過作為震盪功能而已），效率很高，可以涵蓋100V-240V的交流電源輸入（這也是Note Book帶到那裡都可使用的原因）。此外，就是在大功率時，成本通常會比傳統電源低。當然，假若您需要的是特定規格的交換式電源，生產量少，則無論是小功率使用或大功率使用肯定都不會便宜，這也是為什麼目前我訪問過使用交換式電源的廠商都說交換式電源很貴的原因，包括Jeff Rowland、Tact以及Chord等。
本來，我一直認為Chord採用高頻率交換式電源的主要原因在於降低功率擴大機的體積與重量，一直到這次我訪問了Chord的老闆／創始人／主要設計者John Franks之後，才知道原來他們並不是為了要降低重量與體積才使用交換式電源的，而是因為在大功率後級的電源應用上，交換式電源的特性優於傳統線性電源所致。至於前級，因為耗電不高，反而沒有必要使用交換式電源，所以Chord的前級所使用的都是一般傳統線性電源。以下，我以我問、John Franks答的方式來呈現2001年12月13日的訪問：
問：能否告訴論壇讀者們你的背景。
答：我大學時主修電子工程，1982年進入一家與航太產品有關的公司，叫做Marconi Avionics。這家公司有一項產品是專門給飛機上黑盒子用的電源設備，這種電源體積要小、要堅固，而且要有很高的效率，我就在那裡開始接觸特殊電源供應器的設計。在此同時，我就對設計擴大機很有興趣，自己也經常替朋友們裝擴大機。當時，我就發現電源對擴大機的影響非常大，而且傳統的線性電源供應器無法讓我滿意，因而尋求交換式電源供應器。可惜那時交換式電源的技術尚未達到讓我滿意的程度，而且很貴，一個就要400英鎊，於是就種下了我想研究交換式電源的因。
1983年，我轉到Astec公司任職，這家公司以生產高速交換式電源聞名，在全球共有三萬二千名員工，我在那裡當部門主管。由於工作的關係，經常要離開英國，而我喜歡住在英國，最後還是辭掉這個工作。1989年我創立了Chord公司，開始以自己的品牌生產擴大機。由於剛開始生意不多，我必須維生，於是又到了一家專門生產交換式電源的Raytheon公司上班，研究交換式電源，晚上則繼續我的擴大機製造。就這樣，我累積了很多高科技交換式電源的設計製造經驗。1992年，我終於辭掉了工作，專心一意在Chord的業務上。我的公司設在車房六年（當然這個車房很大），雇用六個人工作。到了1997年，公司業務蒸蒸日上，我們終於買下一間很大的Pumphouse（抽水站），把它改裝成擁有現代化設備的新工廠，裡面採用許多電腦設備，包括設計造型與結構的Silicon Graphics電腦設備。目前我們從電路設計到造型設計，通通都是自己在工廠內完成的。現階段我們雇用17位員工，每年營業額大概有200萬英鎊（編按：這200萬英鎊是廠價，到了消費者手裡，營業額可能要提昇很多）。
問：根據Chord的資料，你們的產品有銷售到專業錄音室裡。
答：我們的產品很早就打入錄音室專業市場，當時我把做好的後級（當然是交換式電源的）拿給錄音室的工程師們聽，他們都認為我們的擴大機聽起來聲音像真的一樣，而且不發熱，體積又小，適合長時間持續使用，很快就接受了我們的產品。目前我們大約有百分之十的營業額是來自錄音室。
問：你們的產品造型非常漂亮，而且具有實用的避震設計，請問這是哪家公司替你們設計的呢？
答：Chord所有的產品造型都是我們自己設計的，設計者就在你前面，就是我設計的。我不僅設計產品的造型，也負責內部電路以及交換式電源的設計。可以這麼說，除了最新的DAC 64內部最重要的數位部份是由公司內擁有20年數位經驗的工程師設計的之外，其他幾乎都是我設計的，我自己就是設計團隊的領導人。
問：這真是太不可思議了！一個人可能會是個電路的設計師，但是很難同時又是個傑出的工業設計師，你卻同時涉足二種截然不同的領域，而且做得那麼好。到底你是怎麼做到的？
答：我是電子工程師，所以設計電路本來就是我的專長。我又長期在高科技交換式電源領域工作，因此高頻交換式電源的設計也是我的拿手。此外我對美術設計也有興趣，加上一些物理知識，我就設計出產品的外觀了。我自己小時候就對物理很有興趣，你還記得小學時做的振動實驗嗎，一根長尺如果上面沒有任何東西，輕輕一敲它就會振動不止；假若我們在長尺的適當地方加上一個銅板，長尺就不會振動了，這就是抑制振動的基本道理。Chord機箱二邊的結構就是依照物理原理設計的，它以實心鋁材做成，不僅外觀像建築結構，同時也具有很好的避震功能，可以讓線路板與電源供應器在最穩定的環境下工作，這是大部份擴大機沒有顧及的地方。
問：Chord一年的營業額大約200萬英鎊，對於小公司而言，其實相當不容易了。請問到目前為止，Chord賣得最好的產品是那個型號？
答：說來你不相信，連我們也很意外，我們賣得最好的產品竟然是去年推出的DAC64。到目前為止，DAC64已經賣出大約幾百部，而訂單仍持續中。這也證明CD唱盤的用家仍然在找尋高品質的數位類比轉換器。DAC64是一部很特別的數位類比轉換器，它採用WTA Filter（Watts TransientAligned）、64位元DAC、特殊的緩衝設計等非常先進的技術，你應該聽聽看這部機器（作者：其實我已經在論壇寫過評論了，但是他不知道），聽了之後一定會大吃一驚。我們拿給英國一些雜誌評論員聽過，他們也都印象深刻。
問：的確，DAC64是一部很棒的數位類比轉換器，不過它的體積不大，售價卻也不便宜。讓我們回過頭來談談交換式電源。我以最簡單的邏輯來反問你，假若交換式電源真的如你所說優於傳統線性電源，為何大部份的音響廠家都不採用呢？
答：最主要的原因是他們沒有設計製造高頻率交換式電源的能力。要知道，高級音響用（尤其是大功率後級使用）的高頻率交換式電源不是隨便在市面上買就有，即使能夠買到，也不一定是為音響用途量身打造的。而且這類產品因為用量少，售價一定很昂貴，這就是大部份音響廠家無法採用高頻率交換式電源的主要原因。在此我要強調，音響用的高品質高頻率交換式電源與一般電腦或DVD光碟機裡使用的廉價交換式電源是不同的，那些廉價交換式電源可能充斥著雜音，電源波形也不完美，更不要說持續提供足夠的大功率輸出。
問：既然如此，你所謂的高品質高頻率交換式電源一定很貴囉！
答：因為市面上能夠買得到的高品質交換式電源並不是為音響而設計生產，大部份是為特殊用途而設計（例如航太工業），所以對於音響業來說，的確很貴。不過這也與量有關，如果高品質的音響用高頻率交換式電源能夠大量生產，成本應該也會相對降低。我們的高頻率交換式電源就有200W、400W、600W三種，這三種還可以相互結合，因應更高功率的需求。
問：Chord採用高頻率交換式電源主要的原因是在減輕重量與體積嗎？
答：不！一般人都這麼誤解，其實我們採用高頻率交換式電源的主要原因是電源的品質。你知道嗎，傳統線性電源從市電汲取50Hz或60Hz交流電源，經過降壓、整流、濾波、儲存在電容器裡供應給放大線路使用，這樣的速度反應太慢了，無法滿足音樂訊號瞬息萬變的快速需求，尤其在大功率需求時尤然。此外，傳統線性電源的效率很低，大部份能源都消耗成為熱，變壓器本身又容易產生雜音與磁飽和，嚴格說來無法達到重播音樂的需求。要知道，擴大機越熱就需要越大的散熱片，越大的散熱片意味著越大的機箱體積，越大的機箱體積意味著更多的震動與噪音產生。還有，越大的輸出功率就需要越大的電源變壓器與濾波電容，越大的變壓器也意味著更多的熱與雜音（訊號路徑上）產生的可能性，越大的電容也意味著更慢的速度反應，這些都與效率、品質是相反的。而我們的高頻率交換式電源裡面雖然也有變壓器，不過那是80,000Hz的變壓器，你知道，變壓器的頻率越低，體積就越大；相反的頻率越高，體積就越小，因此80,000Hz的變壓器體積很小，效率很高。而且，這個小變壓器並不是用來供應能量，而是用來做震盪用的，因此沒有一般線性電源變壓器的問題。我們的高頻率交換式電源也有電容器，不過那是小濾波電容器，用在變壓器的輸出端，結合整流器、線圈等元件把高頻率波形轉換回DC直流，因此沒有一般線性電源大濾波電容的問題。
我們的高頻率交換式電源還有一項優點，那就是動態耦合Dynamic Coupling。動態耦合的意思是在一個很強的磁流（Magnetic Flux）下，電源的正極（Positive Rail）與負極（Negative Rail），能夠緊密耦合並且相互支援動作（Mutually）。這種特性能夠讓電源供應器在正極或負極產生大功率需求時，無論是正極或負極都能夠同時提供相等的能量，這樣使得正極與負極無論在任何時候都能夠在對地中點（Mid Ground Point）上維持完整而完美的平衡。這樣，放大線路可以得到動態的平衡，而且參考點也非常純淨。這是一般傳統線性電源無法做到的。
在一般線性電源供應器上，功率需求越大，電源供應器所產生的雜音以及其他負面影響也就越大，而且音樂所需要的快速變動與強大能量電源供應器未必能夠隨時供應得上，這使得聲音的反應變慢，聽起來也比較生硬。而我們的高頻率交換式電源具有非常大的靈活彈性，可以隨時供應最大的電源能量以及快速的反應，還有保持很低的雜音，這是一般線性電源供應器很難做到的。
問：這麼說起來，Chord的高頻率交換式電源的確與我原先想像的不一樣，我想論壇的讀者們原先也可能以為你們採用交換式電源是為了降低機箱重量與縮小體積，沒想到卻是為了追求更高品質的電源供應，而非考量體積與重量的大小。對了，你們的後級溫度都很低，摸起來溫溫的，難道都是用AB類放大嗎？
答：我們的後級的確都是AB類放大，不過大部分時間是處於A類工作，只有在非常大的功率需求時才轉為B類工作。由於我們的電源供應效率很高，加上散熱設施設計良好，所以即使長時間工作，機箱溫度也不高。在此，我樂意說一下我們使用的功率晶體。一般後級所使用的功率晶體多為雙極Bipolar晶體，就像很早以前廠商通用的2N3055。你可能不知道，2N3055最早是用來裝在原子彈上面，作為引發元件用的。換句話說，它就是一個開關（Switch），不幸的是，這種雙極晶體的開與關暫態速度並不夠好，所以並不適合作為再生音樂的元件。
我們所使用的功率元件是鐵殼附矽（Mteal on Silicon）的MOSFET，這是英國一家以前曾參與航太生產的半導體公司為我們特別設計的。這種MOSFET很特別，裡面用二個200V/300W元件併聯，以特別技術封裝在TO-3鐵殼中，它的好處就是二個元件的溫度係數完全一致，不需要另外設計溫度平衡電阻。雖然我們的功率輸出極很穩定，不過我們的後級還是有輸出保護線路，這套保護線路以數學計算程式（MathematicalAlgorithm）來運作，監視正極與負極之間電流的變化，假若保護線路發現有問題，馬上就會讓後級處於待機狀態（Standby），保護喇叭免於損壞。我們的擴大機由於長時間使用非常穩定、動態餘裕（Dynamic Headroom）很大，所以許多錄音室以及搖滾樂團都樂於使用。像Gangster RappersWutan Clan就因為經過比較，認為Chord擴大機所再生的Bass最像真的，所以使用我們的擴大機。
問：對了，我曾拆開看過Chord的前級，發現裡面使用的並不是高頻率交換式電源，而是一般線性電源，難道前級不需要使用高頻率交換式電源嗎？
答：是的，因為前級只不過用來輸出很微弱的音樂訊號，所耗費的功率很小，所以並不需要使用高頻率交換式電源。我們的後級就全部使用高頻率交換式電源。還有，DAC64因為體積小，而且消耗功率有32瓦，所以內部也使用高頻率交換式電源。
問：Chord有些機種上面會發出藍光，請問那只是用來裝飾？還是另有妙用？
答：這是一點小技術的運用，但是到目前為止就我所知，就只有Chord採用。那些藍光是由164顆藍光LED與8紅光LED所發出的，它們的作用在於吸收空氣中的射頻（RF），避免射頻干擾。其實這並不是什麼高深的技術，凡是稍微涉獵高頻技術的人都知道，天線接收無線電訊號就好像在吸收無線電訊號一般，許多人家裡也有圓圈型室內天線。我們機器頂蓋上所發出的藍光就是依照這個原理，把銅箔設計成圓圈，上面佈滿這些藍光與紅光LED，在加上其他相關線路，就成了吸收空氣中射頻干擾的「天線」。
問：原來如此！我還以為這是裝飾用的，那些藍光看起來很高雅，增加了擴大機的價值。既然這是那麼簡單的原理與技術，為何沒有別的廠家效法呢？還有，為何要用藍光LED呢？而且裡面還有8顆紅光LED？
答：我也不知道為什麼別人沒有模仿，說不定以後會有吧。我們選用藍光LED的原因並不是藍光比較有效，而是看起來比較好看。此外，那8個紅光LED也是為了視覺上看起來不要那麼冷，所以換上紅光LED，這裡面並沒有特別的用意。
訪問過Chord的老闆John Franks之後，我發現他還是與幾年前一樣，百分百技術人的個性，不弄玄虛，一切以技術為依歸，像他這種人才在音響界其實不多。他深信自己對高頻率交換式電源的堅持是正確的，不過他也不願意隨便攻擊同業，只說時間會證明Chord與眾不同的作法是正確的。或許台灣的音響迷也該破除以體積、重量論價格的習慣，而改以新技術、新視野、新需求的思維來給予Chord公平的評價。■
