2. 线性电源设计：变压器选型、整流滤波电路、三端稳压器应用、纹波抑制技巧
好，咱们进入正题。线性电源，听起来好像有点“古老”对吧？但说实话，在音频领域，尤其是前级、DAC 这些对噪声极其敏感的地方，线性电源的地位至今无法被取代。开关电源效率高，但那个高频纹波，处理起来太头疼了。线性电源虽然笨重、效率低，但它干净啊。
这一章，我就带你从头捋一遍线性电源的设计要点。从变压器怎么选，到整流滤波怎么搭，再到三端稳压器怎么用，最后聊聊纹波抑制的那些“土办法”和“硬功夫”。
2.1 变压器选型：功率、电压与屏蔽
变压器是线性电源的“心脏”。选错了，后面再怎么折腾也白搭。
功率余量：我个人习惯，至少留 50% 的余量。比如你的功放需要 50W，那变压器额定功率至少选 100W。为什么？因为变压器在满载时发热严重，而且电压跌落明显。留足余量，电压更稳，纹波也更小。
次级电压：这个要算清楚。假设你需要 ±15V 的直流输出，那变压器次级交流电压该选多少？
- 整流后直流电压 ≈ 交流电压 × 1.2（桥式整流带负载情况下）
- 还要考虑稳压器的压差（Dropout Voltage）。比如 LM317/337 这类普通三端稳压器，压差至少 2V。
- 所以：交流电压 ≈ (15V + 2V) / 1.2 ≈ 14.2V。通常选 15V 或 18V 的次级绕组。
重要提醒：空载时，整流后的直流电压会接近交流峰值（×1.414）。比如 15V 交流，空载直流能到 21V 左右。稳压器要能承受这个电压。
屏蔽层：这一点很多新手会忽略。变压器本身就是个巨大的电磁干扰源。我建议选用带静电屏蔽层的环形变压器或 R 型变压器。屏蔽层接地后，能有效抑制共模噪声窜入后级电路。
我的经验：有一次我在调试一个唱头放大器，50Hz 哼声怎么都去不掉。折腾了两天，最后换了一个带屏蔽层的环形变压器，问题立刻解决。嗯，从那以后，音频设备的变压器我再也没省过屏蔽层的钱。
2.2 整流滤波电路：二极管与电容的讲究
整流桥和滤波电容，看似简单，但坑不少。
整流二极管：普通 1N4007 能用吗？能用，但不推荐。1N4007 是慢恢复二极管，开关速度慢，会产生高频振铃。我建议用快恢复二极管（如 UF4007）或肖特基二极管（如 MBR20100）。肖特基压降小，发热低，而且没有反向恢复噪声。
滤波电容：容量怎么算？一个粗略的公式：
C = (I_load × Δt) / ΔV其中 Δt 是电容放电时间（50Hz 半波整流约 10ms，全波整流约 5ms），ΔV 是允许的纹波电压。假设负载电流 1A，允许纹波 1V，全波整流：
C = (1A × 5ms) / 1V = 5000μF所以，每安培电流，至少 4700μF 到 6800μF 的电容。我通常取 10000μF/A，留足余量。
| 负载电流 | 推荐滤波电容 | 纹波电压（估算） |
|---|---|---|
| 0.5A | 4700μF | ~0.5V |
| 1A | 10000μF | ~0.5V |
| 2A | 22000μF | ~0.45V |
注意：电容不是越大越好。太大的电容会导致整流二极管导通角变小，产生尖峰电流，反而增加噪声。而且开机瞬间的浪涌电流可能烧断保险丝。我一般会在整流桥后串一个 NTC 热敏电阻来限制浪涌。
2.3 三端稳压器应用：LM317/337 与 LT1085/1033
三端稳压器是线性电源的核心。LM317（正压）和 LM337（负压）是经典组合，但它们的性能其实一般。
基本电路：
Vout = 1.25V × (1 + R2/R1) + Iadj × R2通常 R1 取 240Ω，R2 用可调电阻。Iadj 约 50μA，一般可以忽略。
输入输出电容：输入端至少 0.33μF 的钽电容或 1μF 的电解电容，输出端至少 10μF 的电解电容。这个不能省，否则稳压器可能自激振荡。
散热：线性稳压器的效率很低，压差越大，发热越严重。举个例子，输入 20V，输出 5V，电流 1A，那稳压器上消耗的功率就是 (20-5)×1 = 15W。这热量，小散热片根本扛不住。我建议用 TO-220 封装的稳压器，配一个足够大的散热片，必要时加风扇。
升级方案：如果你追求极致性能，别用 LM317 了。试试 LT1085（正压）和 LT1033（负压）。它们的压差只有 1V 左右，噪声更低，瞬态响应更好。当然，价格也贵不少。我在做高端 DAC 的电源时，用的就是 LT1085，效果确实比 LM317 好一截。
2.4 纹波抑制技巧：从源头到末端的全面围剿
纹波是线性电源的“天敌”。怎么抑制？我总结了几个层次：
1. 加大滤波电容：这是最直接的办法。但前面说了，电容不能无限大。我一般控制在 10000μF/A 以内。
2. 使用 π 型滤波：在整流桥和稳压器之间，加一个 LC 或 RC 滤波。比如：
整流输出 → 电容 C1 → 电感 L → 电容 C2 → 稳压器输入电感 L 选 10μH 到 100μH，电流要够。这个 π 型滤波对 100Hz 纹波的抑制效果非常明显。
3. 稳压器前后加去耦电容：稳压器输出端，除了电解电容，还要并联一个 0.1μF 的瓷片电容或薄膜电容。这个电容用来抑制高频噪声。电解电容的高频特性不好，必须靠小电容来补。
4. 多级稳压：如果一级稳压不够，那就两级。比如先用 LM317 稳到 18V，再用 LT1085 稳到 15V。两级稳压串联，纹波抑制比（PSRR）可以叠加，效果非常棒。当然，代价是效率更低，发热更大。
避坑指南：我曾经在一个项目中，用了两级稳压，但纹波反而变大了。查了半天，发现是两级稳压器的地线布局不合理，形成了地环路。后来把两级的地线用星形接地方式连接，问题解决。记住，地线处理不好，再好的稳压器也白搭。
5. 使用低噪声稳压器：像 LT3042、ADM7150 这类芯片，PSRR 在 1MHz 时还能有 70dB 以上，比普通三端稳压器强太多了。当然，它们需要更多的外围元件，设计也更复杂。
好了，线性电源的设计要点基本就这些。从变压器选型到纹波抑制，每一步都有讲究。你想想看，一个优秀的音频系统，电源部分往往占了成本的大头。为什么？因为电源是声音的“地基”。地基不稳，楼盖得再高也白搭。
下一章，我们会聊聊开关电源在音频中的应用。虽然它噪声大，但效率高、体积小，用好了也是把利器。到时候我再分享一些实战中的“驯服”技巧。