日規擴大器為什麼不能合法進口 ???

這是很多人共同的疑問, 也是許多人將擴大器買回之後,

才發現這是一台很特別的 " 掰腳機 "(台語),

要加變壓器, 收音機不能用, 阻抗不能匹配....

一般說來, 要分辨美規與日規擴大器的方法有下:

日規 "AV擴大器" 一定是 "金色或鈦金屬色或銀色"

阻抗標示一定是 "6-16 OHMS" ( 台灣為 4 or 8 OHMS )

且電壓一定是 100V / 50-60Hz ( 台灣為 110 / 60Hz )

若有收音機頻率則為 76MHz-90MHz ( 台灣為 88MHz-108MHz )

有收音機則型號一般會有 "R" 的代號,

例如:  日規 YAMAHA DSP-"R"795a

           美規 YAMAHA "R"X-V795a

       日規 SONY ST"R"-V828X

       美規 SONY ST"R"-DB830

        KENWOOD K"R"F-7771D

     DENON AV"R"-3300.....

當您初步分辨差別時, 您才可了解這些差別對我們有何意義.

　 一般說來, 我們通稱日本電壓為 AC 100 V r.m.s. ( 交流有效值 ), 

而電壓最大值則為 AC 100 的 "根號 2倍"

約為 ~ 141.414 V p-p   

頻率則為 50-60 Hz ( 日本關東及關西不同 )

頻率越高傳送距離越遠, 電壓穩定程度則越高,

美規機器電壓則為 AC 120V r.m.s. ( 交流有效值 ), 

頻率則固定為 60 Hz, 而台灣一般說來電壓為 110V / 60 Hz

但台灣電壓比較特別, 中午尖峰時刻電壓為 AC 103V (龍潭地區),

晚上離峰時刻電壓為 AC 120V ( 汐止地區),

對機器本身而言, 內部使用電壓大多數為直流電,

 直流電是經由交流電經過機器內部的變壓器, 

先降壓到該需求直流電壓的交流有效值,

變壓器的降壓過程是固定的圈數比例.

例如: 機器內部後級為五聲道輸出均為100W

則電路需要直流電壓 + 50VDC / - 50VDC

以日規機器而言, 規格為 100V / 50-60Hz 輸入,

市電 AC 100V ( 單相 ) 需要經過變壓器降壓至

交流電壓 AC 36V- 0V - 36V ( 雙相 )

再經由交流電壓轉換成直流電壓必經的 "橋式整流" 電路,

此時經由 "橋式整流" 輸出的電壓波型對地 ( 0V ) 而言為正半波與負半波,

再經由機器內一定有的兩個大電解電容濾波成正負直流電壓最大值,

則 36 * 根號 2 = 50.912 - 0.6V (二極體的障壁電壓) 

約等於  + 50VDC / - 50VDC ( 此時為空載時最大電壓值 )

但日規機器當在台灣晚上電壓變高時, 120V 輸入變壓器後,

變壓器輸出電壓變為 AC 43.2V- 0V - 43.2V  ( 雙相 )

再經由交流電壓轉換成直流電壓

則 43.2 * 根號 2 = 61.09 - 0.6V (二極體的障壁電壓) 

約等於  + 60VDC / - 60VDC ( 此時為空載時最大電壓值 )

此時危險就來了, 若超過機器內的兩個大電解電容耐壓,

電容剛開始會發熱, 然後上方防爆孔開始膨脹突起,

運氣好只是最後電解電容爆炸噴出刺激氣體,

加上一陣清煙後, 燒掉保險絲, 這種結果還比較好修理; 

運氣不好則是慢慢漏電解液造成機器電路零件短路,

漸而燒掉起火花, 燒的到處都是, 這樣光嚇都嚇死了, 修理更是甭談.

於是乎就有人加裝了一個降壓變壓器在機器前方;

規格是 110V - 100V / 500W, 是一顆外型比機器內變壓器還小的降壓器,

當外來市電電壓為 120V 時, 輸出端電壓則昇為 109.09 V,

再經由機器內變壓器將交流電壓轉換成直流電壓,

約等於  + 55 VDC / - 55 VDC ( 此時為空載時最大電壓值 )

此時還是很危險 !! 只是早晚的問題罷了 .

當機器在使用時, 大聲一點即功率輸出大一些時;

降壓變壓器開始發熱, 功率轉換不夠時, 會震動鳴叫;

當降壓變壓器過熱, 內部漆包銅線因太熱而溶解掉;

造成銅線短路因而輸出電壓因此急速大幅升高, 

最後機器因輸入電壓過高, 而引發連鎖效應而全部燒毀.

註: "橋式整流" 電路, 為四個相當於要轉換功率的 "二極體" 所組成的

現在大多積體化, 封裝成為一個直立式四支腳的 IC形狀, 會發熱, 需散熱

本來日規機器是可以合法進口的

記得十年前, 健康幼稚園遊覽車大火,

檢討原因是, 車內使用了一個 24VDC 轉 110VAC的變壓器,

然後使用了一台日規100V水貨錄放影機,

當車用電瓶電壓因車子發動或電瓶內電解液濃度過高時,

電壓會瞬間或持續上升, 此時 24V 升壓變壓器的輸出端就超過 110V 許多了,

因此造成機器燒毀, 引發火燒車事件造成遺憾;

至此之後, 日規機器均因電器商品檢驗電壓不符合台灣規定而不准予進口 !!

機器輸出功率標示的數字有何意義 ???

這時請注意了, 我們一直都只提到轉換電壓的部分,

但依據能量不滅定律, P ( 功率 ) = V ( 電壓 ) * I ( 電流 ) 

"電流" 就是我們現在要探討的地方了,

機器內部後級為五聲道輸出均為100W

以同樣的功率條件下轉換電壓成 + 50VDC / - 50VDC

對聲音放大電路而言在輸出端可提供最大約

 100V 的交流輸出 ( 聲音信號是一種複合聲波 )

依照日本機器說明書常用的負載測試規格為 6 ohms

100 V / 6 ohms = 16.6 A 最大的交流電流輸出

日本機器標示若一聲道輸出功率為 100 W 

P = I * I / R     100W = I * I / 6 ohms

I = 4.08 A = 一聲道電路所需要的直流電流

 五聲道電路所需要的直流電流應該約等於 20.4 A

一個機內變壓器所需要的消耗功率 P = V * I

20.4 A * 36 VAC ( 變壓器輸出端電壓 ) = 734.4 W

( 此時並未計算機器其餘電路需消耗的功率值 )

這時候您可參考機器背板標示機器最大消耗功率

一般說來, 五聲道 100W/ 6 ohms 輸出的擴大器, 

標示值約為 100V / 230-270W r.m.s.

可是我們剛剛才算出真實五聲道100W/ 6 ohms 輸出應該消耗功率是 734W,

一般說來, EI 型變壓器的轉換功率效率為 70~80%,

那麼這個變壓器應該是 1000W 的大小, 才有可能輸出到 734W,

 計算值與實際標示差了多少您知道嗎 ?

1000 W 的 "EI型" 變壓器有多大您知道嗎 ?

五聲道 100W/ 6 ohms 輸出的散熱片需要多大面積您知道嗎 ?

只要您去看 YAMAHA DSP-AX1 & SONY STR-DA777ES 內部就知道了!

一台 YAMAHA DSP-AX1 重量是 28kgs & SONY STR-DA777ES 重量是 25kgs,

此時讓我們告訴您為什麼 ???

功率灌水方式有下 : 

1. 負載以日規 6 ohms or 4 ohms EIAJ 標示

2. 功率頻寬的差異 : 日規多以 1 Khz 單一頻率標示瓦數

3. 總諧波失真 (T.H.D.) 的差異：T.H.D. 越高瓦數越不真實

看日規標示的大致技巧為   120W-EIAJ (6 ohms) 20-20Khz

約等於 80-90W r.m.s. ( 8 ohms連續輸出功率 20-20Khz )

灌水最誇張的標示為 120W-EIAJ (6 ohms) "1 Khz"

約等於 65-75W r.m.s. ( 8 ohms連續輸出功率 20-20Khz )

其差異並包含原標示120W*5是否為五聲道單獨測試功率

但五聲道同時掛負載時輸出勢必下降 10-20% 以上

當變壓器及濾波電解電容越大時對輸出功率是越好的

所以判斷一台擴大器的重量是絕對必要的

（一般日本機喜用EI變壓器較重而環形變壓器則另當別論）

另一個最簡單的技巧就是看機器背板標示之

AC-XXV & XXW 最大消耗功率 "XXW"

P = V * I （"V"表電壓 "I"表電流）當電壓相同時

消耗功率越大時代表機內需求電流越大

負載阻抗的意義在哪裡 ???

很多人最不能了解為什麼機器與負載阻抗之間有何相關聯,

擴大器後級電路永遠只做一件事, 就是推喇叭,

前面給他什麼信號, 他只需將其電壓放大後,

再經由功率晶體端將電壓信號轉換為電流功率輸出去推喇叭,

理論上功率晶體的輸出阻抗非常的低,

一般均小於 0.1 ohms , 那麼這麼低的輸出阻抗,

理論上可輸出 100V / 0.1 ohms = 1000 Amps 的電流

但目前產業界最好的功率晶體能輸出 100W功率以上的晶體,

只不過能輸出約 10-15Amps 的電流,

當功率晶體輸出到極限時, 恐有過熱崩潰燒毀之虞,

日本機器要行銷全球, 為避免售後服務問題,

必須要做相當多的機器內部保護裝置;

1. 輸出短路保護:

當喇叭線正負極性因不慎接觸短路時

2. 輸出電流限流保護:

大音量瞬間或持續輸出或喇叭頻率阻抗過低時

3. 功率晶體及散熱片過熱保護:

因上述原因成立時, 功率晶體會發出高熱造成過熱時

喇叭頻率阻抗過低是什麼 ???

其實, 每支喇叭均有多個單體及分音器和內部箱體結構組合而成,

分音器作用是配合這多個單體頻率響應銜接與阻抗匹配用,

但喇叭的阻抗標示值 6 ohms 其實是平均值;

這一對喇叭在 10 khz 頻率送入時, 阻抗可能是 10 ohms,

5 khz 頻率送入時, 阻抗可能是 8 ohms,

1 khz 頻率送入時, 阻抗可能是 6 ohms, ( 1 khz 為測試參考值 )

500 hz 頻率送入時, 阻抗可能是 5.5 ohms,

100 hz 頻率送入時, 阻抗可能是 4-5 ohms,

 80 hz 頻率送入時, 阻抗可能是 5-6 ohms,

  60 hz 頻率送入時, 阻抗可能是 2-3 ohms,

以阻抗為縱軸, 頻率為橫軸, 所行成的二惟分析圖,

用時間 (即頻率的倒數) 微分任一片段,

任何頻率均有其對應的不同交流阻抗值;

這告訴我們的是-----

日規機器背板阻抗標示值為 6-16 ohms

即以 6 ohms 為限流設計的機器輸出阻抗,

配上台灣大多數 8 ohms 喇叭時,

第一會造成: 功率晶體端限流點不正常動作,

在聽感上聲音比較衝, 感學只有中高音;

( 因為低頻需較大的電流, 被限流了)

 第二會造成: 功率轉換不完全,

當阻抗匹配不良時, 功率將消耗在晶體端的熱量上,

此時散熱片很熱, 但您總覺得輸出功率不夠大;

因為功率晶體越熱, 機器即原件本身的熱補償電路會限制電流輸出,

一達降溫的目的, 依此循環造成功率轉換不完全, 消耗虛功率.

註: 台灣喇叭是美規走向的, 頻率阻抗平均為 8 ohms,

( 少數台灣有賣的德國喇叭或車用喇叭為 4 ohms )

美規機器背板阻抗標示值為兩段可選 4 & 8 ohms

即以 4 及 8 ohms 為限流設計的機器輸出阻抗,

在阻抗匹配上彈性較大, 選擇較全面,

限流點被設計得較低啟動,

若不是碰到一些設計的比較特別難推的喇叭,

一般是不會啟動限流保護的.

記得我們前面提到的例子,

五聲道 100W 擴大器應消耗和實際標示消耗功率差距很大,

其實就是日本人設計機器時,

都是以瞬間輸出功率為參考, 並非持續功率,

另一點並非五聲道同時最大輸出時計算,

最後就是他們絕不會設計一台AV機器能全額輸出,

 讓它們自己的純音響機器被排擠而不能賣.

所以應消耗和實際標示消耗功率差距很大在日本機器中是常有的.

因此日規機器就不應該購買嗎 ???

並不是, 只是您在購買時要先了解,

就算加裝了兩倍容量的降壓變壓器並非百分之百安全,

購買穩壓器才是正確的,

好的穩壓器並不會隨市電變動而有所改變輸出電壓,

執著喜愛日規高等級產品的朋友,

花個三五萬甚至十多萬買一台高功率穩壓器是必要的.

沒有一台音響是不用插電的, 既然要插電,

電的規格及品質就非常重要.

( 我們尚未談到電源頻率及相位對機器及聲音的影響 )

鳳誠小彭 2000.05.22.