Door Rene van Es

“Power Supply, ik houd van je”, want wat zou ik zonder je moeten doen? De afgelopen weken ben ik meerdere malen wakkergeschud als het gaat om de stroomvoorziening van met name versterkers. De eerste keer naar aanleiding van een blog over zekeringen in de PrimaLuna-apparatuur, daarna door een fotoserie van Krell monoblokken en niet in de laatste plaats thuis, waar ik een uitbreiding kreeg op mijn eigen versterker.

Er zit een grote waarheid in de zin: “Je luistert niet naar een versterker, maar je luistert naar de voeding van je versterker”. Hoe beter de voeding is ontworpen, des te beter zal de versterker kunnen presteren. Een stelling die steeds vaker opgaat naar mate we meer te maken krijgen met vervuiling van het lichtnet. Hoogfrequente rommel afkomstig van GSM, Wi-Fi of schakelende voedingen lift mee op de 230 Volt voorziening. Fluctuaties op het lichtnet doen de spanning stijgen en dalen. Zelfs de wisselstroomfrequentie van 50 Hertz is niet stabiel. Wel gemiddeld gemeten over een hele dag, maar niet constant, zoals ik met eigen ogen kon aanschouwen in een elektriciteitscentrale. De voeding is het eerste elektronicadeel dat al die rommel voor de kiezen krijgt en daaruit een zuivere gelijkspanning moet zien te maken.

Simpel gezien bestaat een conventionele voeding uit een transformator die de 230 Volt omzet naar een lagere spanning, een gelijkrichtercel, of diodes in een brug geschakeld, om van de wisselstroom gelijkstroom te maken en daarachter condensatoren om stroom kortstondig te bufferen en ervoor te zorgen dat de gelijkspanning een constante waarde heeft. Iets luxer is een voeding met spanningsregelaars waardoor de spanning, onafhankelijk van de belasting, op niveau blijft. Met eenvoudige formules is te berekenen welk vermogen de transformator moet hebben, welke stroom de gelijkrichter aan moet kunnen en welke capaciteit nodig is. Edoch, dat is minder dan de helft van het verhaal. Vanwege de vervuiling op het lichtnet zien we meer en meer filters in voedingen komen, die rommel opruimen maar ervoor in de plaats andere problemen introduceren, zoals dynamiekverlies.

Naast het simpel berekenen van een voeding heeft de fabrikant ook rekening te houden met de toepassing. Het gros van de versterkers heeft een klasse AB-schakeling. Die geeft een schommelende belasting aan de voeding. Dus is het van belang dat de spanning altijd constant wordt gehouden, ongeacht de stroomafname. De capaciteit moet voldoende zijn om het maximale uitgangsvermogen van de versterker te garanderen. Tegelijkertijd kan de vereiste koeling minder zijn, omdat de stroomafname fluctueert. Versterkers met een klasse A-instelling gebruiken permanent het maximale vermogen van de voeding. Die zal in verband met de warmteontwikkeling, ontstaan door verliezen in de transformatoren en gelijkrichters, overgedimensioneerd zijn en vaak worden de gelijkrichters gekoeld met aluminium profielen of door ze tegen de kast te schroeven. Alleen al vanwege de voeding is het fabriceren van een klasse A-versterker kostbaarder.

Een volgend punt is de snelheid waarmee de voeding de wisselende belasting kan opvangen, die wordt veroorzaakt door het muzieksignaal. Hoe buffer je een voeding? Waar de ene fabrikant zweert bij enkele condensatoren met een grote capaciteit, zal de ander kiezen voor 10, 20 of meer condensatoren met een lage capaciteit, die samenwerken. Het idee daarachter is dat kleine condensatoren sneller lading kunnen afgeven en zich sneller vullen. Een condensator is in dat opzicht vergelijkbaar met een accu. Om lokaal op de printplaat buffers te maken zien we bij IC’s heel vaak een condensator die voor dat IC extra stroom kan leveren. Leuk, maar al die buffercondensatoren hebben invloed op de klank van de versterker en daarom hebben we voor elke condensator in de voeding een ander type condensator nodig om de klank weer neutraal te maken. De complexiteit neemt toe en het ontwerpproces kost dientengevolge meer tijd.

Koper is duur, goede condensatoren zijn duur, het aluminium voor het koelprofiel is duur, kortom een voeding kost geld. Het is onmogelijk een versterker met een echt goede voeding te maken voor weinig geld. Vandaar dat bijvoorbeeld een Krell of Audio Research serieus geld kost. Ziet u de foto nog voor u van de enorme transformator die in het Krell monoblok verdwijnt? Hoewel het geen wet van Meden en Perzen is, dat een zware versterker met een zware voeding goed klinkt, is het omgekeerde wèl waar. Een versterker met een slechte of te kleine voeding zal nimmer presteren. Tot nu toe hebben we het eigenlijk alleen gehad over transistorversterkers, maar in grote lijnen gaat hetzelfde op voor buizenversterkers als PrimaLuna of Conrad Johnson, al hebben we daarin naast laagspanning ook te maken met veel hogere voltages, rond of boven de 500 Volt.

Ga ik uit van mijn eigen situatie thuis, een degelijke voorversterker met een zeer goede voeding en een eindversterker die net zo fraai is opgebouwd, dan nog heeft het lichtnet een enorme invloed. Om die reden pas ik filters toe en werk ik met gebalanceerde stroom voor kritische audiocomponenten. Toch kan het nog veel beter, bleek onlangs. Ik kreeg de beschikking over een power generator/conditioner die zèlf 230 Volt opwekt. In het apparaat wordt netspanning omgezet naar gelijkspanning rond 50 Volt. De gelijkspanning voedt een versterker die wordt aangestuurd door een zeer nauwkeurige toongenerator met een frequentie van 50 Hertz. In plaats van luidsprekers aan de versterker te koppelen, die continu zouden staan brommen, is de uitgang gekoppeld aan een transformator om de lage spanning om te zetten naar 230 Volt. Het resultaat is een voeding die exact 50 Hertz afgeeft bij 230 Volt, niet in spanning fluctueert aan de uitgang en alle rommel, die afkomstig is uit het lichtnet, niet zal doorlaten. Prachtig! Maar wat levert dat beslist niet goedkope apparaat op? Welnu, het geeft een enorme stilte, een diepe rust aan de installatie. Met de stroomvoorziening is het stereobeeld aanzienlijk groter gegroeid, zijn details eenvoudiger te onderscheiden en lopen klanken minder door elkaar. Individuele stemmen en instrumenten laten zich beter onderscheiden. Klanken sterven veel langzamer uit. Haal de stroomvoorziening uit het circuit en ineens is de muziek rommelig, vooral bij drukke passages erg rommelig, terwijl de intense klank van instrumenten minder goed wordt weergegeven. Ik heb het nu alleen nog maar over de netspanningsvoorziening van de voorversterker. Andere apparatuur sluit ik niet eens op dit apparaat aan. Wonderlijk nietwaar?

Moraal van dit verhaal: veel geld gaat op aan de voeding van een versterker als de fabrikant serieus omgaat met audio. Dat maakt versterkers duur. Helaas is dat niet anders. Maar zelfs met bewezen goede voedingen is verdere verbetering soms bereikbaar met power conditioners, die speciaal zijn ontworpen voor audiotoepassingen en niet bestemd om te werken als noodstroomvoorziening aan computersystemen. “U luistert naar de voeding”, is mij recent weer pijnlijk duidelijk geworden. Iets te duidelijk, waardoor ik geen afscheid meer wil nemen van de powerconditioner.