基于LM3886的立体声功率放大器套件

前不久我发布了音量控制器的评测，今天继续带来一系列音频设备评测，这次要聊的是一款采用颇受欢迎的LM3886芯片的功率放大器。


开篇先说明一下，我不是发烧友。说到底，对我来说，听什么内容比用什么设备听更重要。不过这并不意味着我不在乎用什么设备播放音乐，只是这对我来说是次要的。
这篇评测里也不会出现“通透的中频”“透明的高频”“倔强的低音”“朦胧的声场”之类的说法。对我来说，功放就是功放，它只有一个任务：放大音频信号，同时尽可能减少引入的失真。

某种程度上，我不再关注器材，也是因为追求升级永无止境：总会有稍贵一点、但更好、更强的设备，这条路没有尽头。我可不想变成那种不听音乐，反而忙着给音箱架“煲机”、听USB线、给这些线买支架之类的人。

另外，这篇评测里会出现不少带有品牌标识的元件，比如Dale、Nichicon、Wima、Omron，但我既不能保证它们是正品，也不能保证它们是假货。对我来说，它们就只是些漂亮的小零件 :)


这款功放有四点打动了我：
1. 价格
2. 大家对LM3886芯片的评价相当不错。
3. 它是一个DIY套件，而不是成品。
4. 外观漂亮。

这么漂亮的家伙，谁能忍住不看呢？


商品页面只列出了以下技术参数：
供电电压：允许范围为2×15 V至2×28 V（指变压器的输出电压，例如25-0-25）
负载阻抗：4-8 Ω
输出功率：最大68 W + 68 W
电路板尺寸：155 mm * 80 mm



套件原本不含散热器、变压器和输入滤波电容，不过商品页面提供了以下配件的链接：
1. 200 W变压器，绕组为2×25 V + 2×15 V
2. 散热器
3. 滤波电容
4. 带电位器的电路板
5. 不带电路板的电位器

此外，似乎还可以加价约4美元订购组装好的电路板。

最后我收到一个包装得相当不错的包裹，按理说里面应该有所有必需的东西。


套件包括：
1. 印制电路板
2. 一套组装用元件
3. 装配图


装配图很贴心，不仅标明了元件的安装位置，还在底部列出了电阻编码与常用阻值的对照表，图上标注的正是常用阻值。


从外观看，这块印制电路板做工可以打5分：阻焊层、丝印和焊盘表面处理都齐全。大概唯一欠缺的是没有标出元件参数，不过有详细的装配图可以参考。



从标记来看，这个版本的电路板是在今年5月设计的，不过这里也完全可能标的是这批产品的生产日期。


电路板上还印有套件名称：3886AMP DC Servo。


元件分成两部分：主要部分包括电容、芯片、接线端子和继电器；另一个小袋里装着电阻和两只二极管。大部分元件就这么混在一起，不过运输过程中没有任何东西损坏。


分拣好之后，看起来就清楚多了。


说实话，我甚至有点惊讶：元件不但没有损坏，运输过程中连引脚都没弯。


接下来开始组装。由于过程里有不少常规操作，我还是把这部分收进折叠内容里吧。


现在终于到了这块电路板组装的最后一步，也就是安装LM3886功率放大器。


我也不敢断定这些元件是不是原装的，所以这里只放上它们的照片。放大器采用全绝缘封装。我好像见过非绝缘封装的供货版本，也在卖家页面上找过相关信息，但没找到；也可能是我和别的型号搞混了。


不过，这家卖家注明可以选择两种引脚成形方式：一种是标准的垂直安装，另一种是水平安装。默认发第一种；如果要第二种，需要在订单备注里说明。


LM3886的简要技术参数。根据列出的参数，负载阻抗为4 Ω、电源电压为±28 V时，最大功率为68 W；负载阻抗为8 Ω、电源电压为±35 V时，最大功率为50 W。我这里用的是一对便宜的音箱，功率约20 W，阻抗约3.5 Ω。


安装LM3886必须配散热器。这不仅是因为它无论如何都需要散热，更重要的是，要正确安装，必须先把芯片固定到散热器上，然后才能焊到电路板上。
我用的是其他评测里出现过的那款散热器。对这台放大器来说，它有点小，大约小了一倍；不过我没打算让放大器长时间大功率工作，拿来做实验完全够用。

先在散热器上标出位置并钻孔，用来固定芯片。


然后把芯片拧到散热器上，暂时不要涂导热膏。这一步最重要的是把芯片调整到成品中的安装位置。装好后再焊接芯片。我通常先用焊锡固定一只引脚，然后检查是否摆正，再焊好其余引脚。


拧下散热器，涂上导热膏，再装回去，并按要求拧紧固定螺丝。套件里有两种长度的螺丝，原本应该用带小六角头的长螺丝，但攻螺纹时散热片会挡住，于是我最后换用了较短、带大十字头的螺丝，这种情况下不需要垫圈。



这样主体部分就组装好了。接下来可以清洗电路板上的助焊剂残留，顺便检查一下所有焊点是否都已焊好。


整个过程中我没有额外使用助焊剂，焊锡里自带的已经完全够用。电路板焊起来非常顺手，而且所有元件都比较新，焊接也毫无问题。通常组装设备时，我会先把元件插到电路板上，同时把引脚折弯；但这次我没有折弯引脚，而是把它们剪得几乎与电路板表面齐平，所以整体看起来整洁了一些。全部组装完成后，我很可能会给电路板喷一层Пластик-70清漆，以防可能发生的氧化。


不过，电源滤波电容的问题还没解决。据我理解，这里需要容量约10000–15000 µF、耐压35 V的电容，但我家里没有这种电容，订购的那批还在路上。
最后我在家里翻出了两对电容：一对是国产的4700 µF，另一对是进口的10000 µF。两种都是25 V耐压，不过国产的年代更久一些。


出于好奇，我先测了测它们的参数。结果不出所料，我选了进口的那对，不过测量时发现一个有意思的现象：国产电容的参数离散度比进口的更小。


反正我完全没打算长期把这些电容用在这台放大器上，也不想把引脚剪短，所以焊好后就直接把引脚弯了下来。


就这样，基本上只差电源变压器了。另外，散热器要是做成黑色的就好了，看起来会好看得多。


在开始测试、检查等内容之前，我得先岔开说几句。我对“芯片味”的声音非常有偏见，要不是网上的评价不错，我多半不会订购这套东西。其实我接触芯片功放已经是很久以前的事了，大概20年前，甚至更早。最后一台我组装的非分立式放大器就在这张照片里。它当时只组装了一半，最终也没能派上用场。
顺便说一下，前不久我还在评论里展示过一台低音炮功放。没想到偶然间又找到一台几乎完全组装好的，甚至都忘了自己做了两台：）


按照原本的设想，评测里的功放装进机箱后应该是这个样子。我倒是在市面上见过这款功放的成品版，在我看来外观相当不错。可惜在淘宝上运送机箱这类重物的费用实在太贵了：(


通常建议首次通电时使用一个在初级绕组回路中串联白炽灯的变压器，这样可以避免电路板短路带来的一些问题。如果是分立元件功放，有时首次通电还会先不装末级晶体管。
我的情况要简单一些：我用的是一个功率很小的变压器，绕组输出电压为2×24 V，功率不超过20 W。因此如果发生短路，它只会因为绕组电阻较大而导致输出电压下降。
接通电源后，指示灯亮起，三秒后继电器吸合，就这样，功放可以工作了。


顺便说一下连接方式。输入接线端子旁边还有一个端子，用于连接电源指示灯，它通过一个4.3 kΩ电阻接到24 V稳压器的输出端。另外，四个安装柱中，只有两个与电路板的公共地相连：一个如图所示，另一个在输出接线端子附近。不过，只有照片中这个安装柱标注了接地。我总觉得接机壳最好只在一个点连接，而不是两个点，大家要留意。


接下来，我把之前展示过的音量控制器、一对音箱（照片里暂时只接了一只）和音源接到了功放上。音源是一台小巧的Transcend播放器。显然，这套搭配看起来有点……滑稽，不过手头也就这些。后来我换成了电脑作为音源，但总体来说并没有什么实质变化。


从上面的照片可以看到，只接了一路输出。我其实只是出于好奇开机试试，结果功放工作得这么好，还是让我有些意外。不过整套设备发热也相当明显。第二张热成像图可以看到，左侧芯片明显更热，毕竟负载接在这个声道上。


不过这样听了一会儿音乐后，我又给第二路输出接上了负载，一切仍然正常，效果甚至相当不错。当然，这得考虑到变压器功率很小、音箱也很普通，而且音源也只是个“播放器”。以相当大的音量让两个声道都带负载运行约15分钟后，温度最高的已经是变压器了，还开始散发出不太好闻的气味；倒是两块芯片的温度变得差不多了。

我当然明白，要输出20 W的音乐功率，变压器不一定非得有这么大的功率。但功放能发出相当响亮、音质也不错的声音，这本身就让我有些惊讶。凭感觉，负载上的总功率至少有30 W，不过这是音乐信号；如果换成正弦波，情况当然会不一样。
顺便说一下，厂家建议这款功放搭配功率约150 W的变压器，但给出的链接却是200 W版本。在我看来，买超过150 W的变压器完全没有必要。


坦白说，一开始我接上播放器只是想确认功放到底能不能正常工作，结果最后听了一个半小时才关掉音乐，真的听入迷了：）

显然，这个小变压器的功率根本不适合测试，所以我换上了ТПП270变压器。初级绕组按240 V接线，次级则按最大输出接线。变压器额定功率为57 W，不过考虑到国产变压器的质量相当不错，完全可以放心地让它带更大的负载。
最终测得滤波电容上的空载电压为26 V，因此它们处于轻微过载状态。


这次我听音乐的时间明显长得多，在相当大的音量下听了几个小时。芯片外壳温度约为62度，变压器只是微微发热。


好了，继续往下看，总得用仪器对它做些测试。

先做两项测试：测量输出端的直流和交流电压。第一项测试用于检查零点调节电路是否正常工作；第二项则是我尝试评估输入短路时输出端的噪声水平。显然，第二项测试说明不了太多问题，但多少还是有点参考价值。
1、2. 输出直流电压为零，万用表显示为0。
3、4. 交流电压约为0.3 mV。顺便说一下，这台功放确实有一点噪声，而且是噪声，不是100 Hz的交流哼声；不过只有把耳朵凑到高音单元约10-15 cm处才能听到。 100 Hz的背景噪声完全听不出来。


之后，我测试了放大器在输入正弦波、负载电阻不同时的表现。我家里偏偏没有4 Ω和8 Ω的电阻，所以测试时用的是大功率10 Ω电阻。这样一来，我有了3种测试负载：3.3、5和10 Ω。顺便说一下，我的音箱阻抗约为3.5 Ω，所以我也用3.3 Ω做了测试，这是最接近实际情况的阻值。

1. 负载3.3 Ω，削波前的峰峰值：输出电压10.94 V，输入（直流）电压19.55 V，计算得出的输出功率为36 W
2. 负载3.3 Ω，开始削波：输出电压11.46 V，输入（直流）电压19.35 V，计算得出的输出功率为39 W。首先被削掉的是负半周，继续提高输入电压后，正负半周都会被削波。
3. 负载5 Ω，削波前的峰峰值：输出电压12.505 V，输入（直流）电压21.1 V，计算得出的输出功率为31 W
4. 负载10 Ω，削波前的峰峰值：输出电压14.08 V，输入（直流）电压23.5 V，计算得出的输出功率为20 W



总体来说，标称功率和实测功率大致相符。无法获得满功率，问题出在供电电压偏低。


这个图更直观，尤其是其中还有负载电阻为6 Ω的测试，和我的5 Ω测试值比较接近。
根据这张图，供电电压为21 V、负载电阻为6 Ω时，输出功率应该在26 W左右；我用5 Ω测得的结果是31 W。


正弦波的表现还不错，但方波就完全不尽如人意了，所有测试中信号上升沿都有过冲。我有点惊讶，所以还打开了示波器的第二个通道，观察放大器输入端的情况；黄色波形是输入信号。
1. 负载3.3 Ω，输出电压9.2 V
2. 负载5 Ω，输出电压9.8 V
3. 负载10 Ω，输出电压10.4 V
4. 空载。

我尽量把输出电压幅度调到接近最大值。继续增大输入信号后，波形就变成了正常的方波；再提高电压，放大器的保护就会动作。两个声道的表现完全一致。


测试时间似乎不算长，但测试声道的芯片已经升温到约100度。


之后，我决定用RMAA软件做些实验。其实这款软件刚出现时我就知道了，但我很多年没接触放大器了，所以这是我第一次真正用它测试。测试使用的是电脑内置声卡，因为我暂时还没能启动那台装有Creative Live 5.1声卡的电脑，而且也不确定它能不能测出更好的结果。

总之，测试结果实在有些奇怪。这次我更倾向于认为问题不在放大器本身，而是我还不熟悉如何用RMAA测试这类设备。


不过有一点我完全认同：低频和高频区域的频响都有提升。试听音乐时我就注意到一个小缺点：中频段有轻微凹陷。当时我以为这是播放信号的播放器造成的，但频响测试也显示了大致相同的结果。这让我不太满意，因为在我看来，放大器不应该影响这个参数。


目前我还不能确定这些测试结果是否可靠，打算继续做些实验，并在之后的一篇评测（另一款放大器）中重新测试。也许我确实有些地方做得不对，不过我学得很快。作为一个小小的佐证，我会贴出上一篇评测中音量控制器的RMAA测试结果。


测试使用的是同一台电脑和同一套线缆。


评测视频版


照例，简单总结一下这款放大器。
优点是套件做得非常好，组装、寻找元件、元件数量和焊接都没有遇到任何问题。不仅如此，组装完成后放大器就能正常工作。电路板上没有任何可调元件，所以即使是刚入门的无线电爱好者也能组装。要让它工作，只需要变压器、两个电容和散热器。 散热器的面积最好是我用的两倍左右。

尽管测试结果有些奇怪，声音还是不错的。我平时听的音乐类型很多，测试时播放了这些曲目：
Jean Michel Jarre - Teo And Tea
Schiller - Deep Dance
Radiorama
Ken Laszlo
Shui Mu Nian Hua - Fly With Me
Cafe del Mar
Himekami
Keiko Matsui
Dire Straits
Pink Floyd
Andrea - Macho Man
Didier Marouani 1987 Space Opera
还有很多其他音乐。

综合各项测试来看，播放效果相当不错。我平时在家经常听音乐，因此还特意检查了一个对我来说很重要的方面：用这台功放听音乐不会觉得累。

不过，方波响应和RMAA测试结果都不太令人满意。后者很可能是我操作失误，但示波器波形方面我很确定。另外，频率响应也不够平坦，听音乐时我确实察觉到了，起初还以为是播放器本身音质不好。

我还会继续做实验，之后应该还会给大家带来更多用于吓唬邻居播放音乐的设备评测，不过我觉得这篇评测做得不太好。
不过在我看来，这套套件本身还是挺有意思的，尤其是考虑到它价格低廉、组装简单。但我仍然认为这台功放属于中端产品，也许是我对“芯片味”声音有些偏见。

套件加上寄到中转仓的运费共计$21.31，从中转仓发出的运费则取决于多种因素。套件重166克，这是中转仓订单页面上的信息。