CatKing (貓貓站長)
2020/03/26 21:52 #1
夢幻逸品的心臟：Lateral PowerMOS 採用!!!
E-2是一台非常迷人的擴大機，要談E-2的迷人之處，不能不從她的心臟說起，她使用的可是傳說中的夢幻逸品原件，這東西有多厲害，有看過作者原文的人應該都有深刻的印象...什麼?忘記了嗎?沒關係~藉此機會幫大家複習一下，貓貓就直接引用作者的文章來介紹吧~^0^
這是推動喇叭電流的主要來源，作者採用了很特別的水平型PowerMOS(Lateral PowerMOS FET)，而不是目前流行的各種垂直型MOS(像是PassLab的機器)。而且功率管採用兩對並聯，理論(Spice simulation)及實測的結果都顯示採用兩對並聯可以得到比較好的失真及驅動力！尤其是應付低阻抗的喇叭時。
Lateral PowerMOS 是專為音響而開發的MOSFET，其Vt很低而且具有正溫度係數(電流在100mA以上時)，Vt低，可以有較低的交越失真⋯不過，MOSFET在subthreshold 區域其導通情形是線性的(原則上是和Vgs成正比)，因此不會產生和電晶體那樣的交越失真，這⋯很可能是MOS和雙極性晶體聲音不一樣的原因之一。
正溫度係數則可以避免像電晶體發生熱跑脫(thermal runaway)的情形，因為溫度愈高，Vt卻上升而抑制了電流的上升，因此沒有一般的電晶體或垂直型PowerMOS 會發生熱跑脫的狀況！
另外一個重要的特性是沒有Second Breakdown( 二次崩潰)，這讓Lateral PowerMOS 在某些情況下的安全工作區SOA(Safe Operation Area)比高於二倍規格的雙極性電晶體還要大！在許多的參考文獻(例如：＂High Power Amplifier Design Manual＂一書)都表示Lateral PowerMOS 幾乎是不可摧毀的天生結構。參考2SK135的SOA在100mS的脈衝下100V時依舊可以容忍2A的電流，這竟然比2倍規格的MJE15024(16A/400V) 還要大1倍。所以本機採用了二對160V/7A的L-PowerMOS，如果改成電晶體，可能要用了3～4對的250V/16A的雙極性電晶體(MJE15022/MJE15024)來取代才行。
當然最重要的是：聲音非常好，非常細膩，具有管味而且出力十足！然而不幸的是，這種東東也是貴，(n個貴相加)，而且愈來愈少了！
您聽過Goldmund 的聲音嗎？喜歡嗎？它就是用這樣的元件。
作者手上有少量的2SK135/2SJ50 是160V/100W/7A的好聲極品，這些是作者當年(2003年)買下來屯積的，早就停止生產了！網路上的NOS單價可能高達2000元一顆！可惜作者手上數量不多，您可以在下單時註明，賣完就沒了。(每台擴大機需要4對，所以光是這8顆L-powerMOS就價值不斐了)
水平型的PowerMOS還有一個重要的特點，就是高頻，其互導(Transconductance)可以直達1MHz以上而不衰減！而且甚至隨著電流增加而增加，因此其等效的增益頻帶寛(ft：gain bandwidth product)非常的高，往往高達250MHz，幾乎是雙極性電晶體的十倍，而且其輸入電容Ciss也非常低(600pF，只有MJE15024的五分之1)，是一種頻寛很寛的元件。採用兩對並聯的方式，其輸出電流可以高達14A，暫態甚至可能高達30A，低頻絶對不是問題。
註：雙極性電晶體的ft是電流增益和頻率相乘而得到的數字，而且ft通常會隨著電流而改變，例如MJE15024的ft＝4MHz，而當時的hfe=50，則表示其頻寛只有80kHz，這比起MOSFET是差很遠的。而MOSFET的截止頻帶寬，大約可以由以下的公式推算：ft=Gm/2丌C，MOSFET往往有電流愈大gm愈高的趨勢，因此其ft會隨著電流的增加而上升。
作者將功率級的電流設定在0.2A(每顆晶體0.1A)，讓擴大機工作於低失真的AB類，當然，您也可以提高電流到每顆晶體0.3A，這樣可以讓5W以下維持A類的輸出，超過5W才會成為AB類，在一般的聆聽音量下擁有A類很好的聲音。
