Сетевой фильтр схема электрическая принципиальная: Как работают схемы сетевого фильтра: обзор

Схема

Содержание

Сетевые фильтры — как они работают, примеры схем

Что такое сетевой фильтр? — это относительно недорогое устройство, предохраняющее достаточно ценные электроаппараты отперегрузок по току, высокочастотных и импульсных помех, аномального напряжения (повышенного или пониженного относительно нормы).

Основная задача фильтра — пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, а всяким выбросам напрочь закрыть дорогу. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Например, включился холодильник, т.е. сработало пусковое реле его компрессора. В момент включения компрессор (электродвигатель) потребляет ток, в десятки раз (в 20…40 раз) превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг в сети возникает “просадка’’ напряжения с последующим всплеском (рис.1) — вот и помеха!

Даже включение обычных лампочек в люстре приводит к возникновению, вроде бы, незаметных помех такого же характера. Они в момент включения потребляют ток, примерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная).

Самое неприятное то, что амплитуда напряжения помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Этого вполне хватит, чтобы “спалить” какое-либо чувствительное устройство.

Рис. 1. Напряжения с последующим всплеском.

Как же эту ситуацию предотвратить? Вот тут на арене и появляются сетевые фильтры питания! Они способны “проглотить” все вредные выбросы питающего напряжения.

Справедливости ради надо отметить, что медленные провалы напряжения ни один фильтр питания скомпенсировать не способен (для этой цели служат стабилизаторы напряжения).

Но наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи.

Принципиальная схема

На рис.2 приведена типовая схема сетевого фильтра питания. На ней показана трехпроводная (европейская) сеть питания: “фаза” — “ноль” (“нейтраль”) — “земля”. Сразу на входе фильтра стоит варис-тор VR1.

Его задача — подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. При появлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, и он замыкает через себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. Следом включены дроссель Т1 и конденсаторы С1, С2, C3, образующие LC-фильтр.

Сопротивление дросселя возрастает с увеличением частоты тока, а конденсаторов падает, так что все высокочастотные помехи задерживаются или “стекают” в землю.

Помехи могут возникать не только между сетевыми проводами (“фазой” и “нейтралью”), их отфильтрует конденсатор С3, но и между “фазой” и “землей”, а также возможны помехи “нейтоаль» — “земля”. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2.

Рис. 2. Типовая схема сетевого фильтра питания.

При отсутствии земли общая точка конденсаторов С1 и С2 “висит” в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Т1 паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности для расположенной рядом радиоаппаратуры.

Рис. 3. Схема сетевого фильтра без заземленных конденсаторов и связи с землей.

Поэтому в двухпроводной сети применяются фильтры без этих конденсаторов и связи с “землей” (рис. З). Типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сетевого фильтра показана на рис.4. Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются.

Рис. 4. График зависимости.

Стоит остановиться на одной особенности фильтров питания. Речь пойдет все о той же “земле”. Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никакой связи с внутренней схемой, кроме соответствующих контактов самих евророзеток и заземляющего контакта евровилки.

Этим достигается важное преимущество: при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены, как и положено. Но в случае отсутствия “земли” в сетевой розетке (типичный случай отечественной сети питания) все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту (естественно, сам фильтр при этом не заземлен). Почему это важно?

Представим, например, схему подключения различной периферии к компьютеру, показанную на рис. 5а (типичный случай — подключены принтер, сканер, внешний звуковой усилитель И Т. П.).

Это — идеальная схема: все подключено к заземленной сети питания, потенциалы корпусов устройств одинаковы (равны нулю), поскольку соединены с “землей”. В случае возникновения пробоя или повреждения изоляции любого из устройств “лишнее” напряжение уйдет в землю.

Рис. 5. Схемы подключения различной периферии к компьютеру.

Теперь возьмем схему соединений для случая сети без заземления (рис.5б). Как видно, провод заземления отсутствует, и единственной связью корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (точнее, его экранирующая оплетка).

При разности потенциалов корпуса компьютера и внешнего устройства (а такое наблюдается сплошь и рядом!) уравнительные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут легко “выжечь” входные и выходные порты соединенных устройств.

Таких случаев встречается множество. Самый распространенный — выгорание входа или выхода звуковой карты в случае подключения ее к внешнему источнику сигнала или к усилителю звука.

Для решения проблемы нужно подключить эти устройства к “европейскому” удлинителю, даже не соединенному (за неимением) с внешней “землей” (рис,5в). Здесь электрические потенциалы всех устройств выровнены, сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет.

Основные параметры сетевых фильтров

Сечение подводящих проводов. Чаще всего сетевой фильтр (рис.6) выпускается с сечением жил порядка 0,75 или 1 мм2. Такое сечение считается достаточным, поскольку максимальный ток нагрузки, на который рассчитывается фильтр, обычно не превышает 10 А.

На такой ток устанавливается и предохранитель. При необходимости можно найти сетевой фильтр повышенной мощности, сечение жил проводов которого достигает 1,5 мм2. Предохранитель у такого устройства — на номинальный ток 16 А.

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

Длина подводящего провода сети. Стандартизованная длина сетевого провода фильтра-180 см. У отдельных моделей она может равняться 190 см, 300, а то и 500 см. Количество розеток. Обычно их 4…6 штук (рис.7).

Как правило, все розетки-с заземляющими “ушками” (типа “евро”). Встречаются фильтры с розетками разного типа (1 -универсальная и 4, 5 — “евро”, рис.8).

Рис. 7. Набор розеток.

Число и типы предохранителей. Предохранители включаются в сетевой фильтр для защиты от перегорания варисторов при больших импульсных помехах и отключения потребителей при коротком замыкании или длительной перегрузке нагрузочных цепей.

Для большей надежности отдельные изготовители, помимо термопредохранителей, устанавливают еще и самовосстанавливающиеся быстродействующие предохранители (на базе полупроводниковой металлоорганики).

Фильтры

Предназначены для подавления помех. Встречаются чисто емкостные и индуктивно-емкостные на основе LC-цепочек. Катушки сетевого фильтра бывают без сердечников или с ферритовыми сердечниками (лучше всего на ферритовых кольцах).

Добавочные устройства. Индикаторы включения и исправного состояния защиты на светодиодах или на неоновых лампочках светятся при включенном фильтре (или его отдельном канале) и гаснут, когда срабатывают предохранители. Разрядники (газовые) подстраховывают варисторы при больших амплитудах импульсных помех.

Любые электроприборы требуют правильной эксплуатации. В отношении сетевых фильтров тоже есть ряд правил безопасности. Фильтры противопоказано подключать друг к другу.

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

Это может неоправданно увеличить ток в “земляном” проводе. Кроме того, к сетевым фильтрам нельзя подключать устройства с большими пусковыми токами (пылесосы, кондиционеры, холодильники и пр.). Не рекомендуется подключать сетевые фильтры к источникам бесперебойного питания, поскольку это может привести к повреждению схем защиты.

Самодельные сетевые фильтры

Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Например, фильтр-удлинитель (рис.9). Там внутри находится лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда возникают в сети, и токовый размыкатель, срабатывающий при протекании большого тока (рис 10).

Рис. 9. Фильтр-удлинитель.

Рис. 10. Что внутри фильтра-удлиннителя.

На корпусе есть кнопка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал. Для превращения этого удлинителя в полноценный фильтр внутрь нужно встроить фильтрующие цепи.

На исходной схеме (рис.11а) S1 -токовый размыкатель, VR1 — варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса).

Рис. 11. Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку.

В доработанном варианте (рис. 11 б) добавляется RLC-фильтр. Катушки L1 и 12 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC-фильтр.

Индуктивное сопротивление катушек растет на высоких частотах. Чтобы ослабить и низкочастотные помехи, последовательно с катушками включены резисторы R1 и R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении фильтра от сети. При сборке фильтра (рис. 12) варистор оставляется штатный (типа 471, диаметром 6…10 мм).

Чем больше сопротивление резисторов R1 и R2, тем лучше фильтрация, но больше их нагрев и потери напряжения в фильтре. Поэтому сопротивление резисторов выбирается в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру (при указанных номиналах РНагр.макс=250 Вт).

Дроссели L1 и L2 — промышленные высокочастотные, типа ДМ-1 индуктивностью 50…100 мкГн. Конденсаторы — пленочные, типа К73-17 или аналогичные (импортные меньше по габаритам) емкостью не менее 0,22 мкФ (больше 1 мкФ тоже не нужно). Сопротивление резистора РЗ — не критично (от 510 кОм до 1,5 МОм).

Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках — рис. 13).

Рис. 12Сборка фильтра.

Рис. 13. Ферритовая шайба.

Другой вариант схемы помехоподавляющего сетевого фильтра приведен на рис. 14. Для большей эффективности он состоит из двух соединенных последовательно звеньев.

Первое (конденсаторы С1, С4, С5, С8, С9 и двухобмоточный дроссель 12) отвечает за подавление помех частотой выше 200 кГц.

Второе звено (двухобмоточный дроссель И с остальными конденсаторами) подавляет помехи, спектр которых простирается ниже указанной частоты (вплоть до единиц килогерц).

Рис. 14. Схема помехоподавляющего сетевого фильтра.

Благодаря магнитной связи между обмотками дросселей происходит подавление синфазных помех (тех, что наводятся одновременно на оба сетевых провода или излучаются ими).

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Важно обеспечить правильную фазировку обмоток.

Их начала обозначены на схеме точками. Дроссель L1 намотан на ферритовом магнитопроводе Ш12×14 с самодельным каркасом из злектрокартона сложенным вдвое проводом ПЭЛШО 00,63 мм. Обмотка содержит 87 витков. Марка феррита, к сожалению, неизвестна. Измеренная прибором 1.Р235 индуктивность каждой обмотки — около 20 мГн.

Для дросселя 1.2 использован броневой магнито-провод Б22 из феррита 2000НМ1. Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Индуктивность каждой обмотки дросселя L2 — 120 мкГн.

Конденсаторы первого звена фильтра — слюдяные. Поскольку малогабаритных конденсаторов такого типа требующейся для фильтра емкости на нужное напряжение не существует, пришлось соединить попарно-параллельно конденсаторы КСО-5 меньшей емкости.

Аналогичное решение, но с попарно-последовательным соединением конденсаторов С2, С3 и С6, С7 (пленочных зарубежного производства), принято и во втором звене фильтра для обеспечения нужного рабочего напряжения.

Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R1…R4 выравнивают приложенные к ним напряжения и обеспечивают быструю разрядку всех конденсаторов после отключения фильтра от сети. Конденсатор С9 — типа К78-2. Плата фильтра помещена в заземленную металлическую коробку.

Материал подготовил В. Новиков. РМ-07-12, 08-12.

Источники информации:

  1. electroclub.info
  2. corumtrage.ru
  3. potrebitel.ru

Схема сетевого фильтра | Микросхема

Сетевые фильтры стали неотъемлемым обязательным аксессуаром оргтехники и некоторой бытовой техники и приборов. Вообще сетевой фильтр, прежде всего, должен представлять собой устройство, которое призвано защищать цепи питания компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от ВЧ и импульсных помех, скачков напряжения, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования. Это основные задачи устройств, носящих название сетевой фильтр. Как бы он ни выглядел, в какой бы корпус его ни запихал производитель, какой бы прочей эргономичности не придумали, главное, чтобы все это внешнее изящество не затмило основных задач. А сегодня можно наблюдать, к сожалению, совершенно иную картину. Производители подобных устройств не задумываются об их функциях, берут простейшую электрическую схему сетевого фильтра, состоящую из двух дросселей и двух конденсаторов, суммарная стоимость которых копейки и камуфлирует это под красивый дизайн. Для примера:

Или:

Причем стоимость такого аксессуара под названием сетевой фильтр немаленькая. В итоге, мы покупаем обычный сетевой удлинитель в красивой обертке. При всем этом показатель цены, что якобы, чем дороже, тем лучше и качественней, в данной ситуации значения не имеет. Этим введением мы хотим показать и раскрыть суть вопроса о сетевых фильтрах. Отчасти это ещё и ответ на комментарий уважаемого радиолюбителя в публикации простейшей схемы сетевого фильтра. Конечно, мы согласны, что начинка очень даже влияет на стоимость. Но всё дело в нерадивых производителях сетевых фильтров, которые не хотят «заморачиваться» над их содержимым, не пытаются разрабатывать принципиально новые электрические схемы для улучшения эффективности. Поэтому многие опытные радиолюбители для ежедневных нужд проектируют схемы сетевых фильтров сами. И качество получается на высоте, и надёжность, и собираются в основном из подручных радиокомпонентов, что сводит затраты к минимуму, и приобретается дополнительный радиотехнический опыт. Также стоит заметить, что в большинстве случаев схемы сетевых фильтров входят в состав более сложных схем сетевых стабилизаторов напряжения, о которых мы неоднократно упоминали на страницах радиолюбительского сайта.

Сегодня мы опубликуем несколько электрических схем и их описаний, по которым вам не составит особого труда изготовить сетевой фильтр своими руками, по функциональности и характеристикам превосходящий покупной. На рисунке ниже приведена электрическая схема сетевого фильтра, предназначенного для защиты питаемого устройства от внешних помех (за это отвечает цепочка C3C4C5C7L1) и импульсных выбросов сети (варистор R5 с характеристическим напряжением 275 вольт). Приведенная схема также защищает сеть от помех, создаваемых питаемым устройством.

Дроссель L1 имеет индуктивность магнитосвязанных встречно включенных электрически изолированных половинок 5,6 мГн. Светодиод D4 светится в рабочем состоянии, а D2 – только при перегорании плавкого предохранителя F1. По сути, схема этого сетевого фильтра является модернизированным вариантом простейшей электрической схемы устройства.

Собранный по следующей схеме универсальный фильтр не пропускает высокочастотные сетевые помехи как в питающий прибор, так и обратно в электрическую сеть.

В фильтре используются конденсаторы С1…С4, С9…С12 — КПБ — 0,022 мкФ — 500 вольт, С5…С8, С13, С14 — КТП-3 — 0,015 мкФ — 500 вольт (керамические, красного цвета, с резьбой М8 — 0,75). Неоновая лампочка VL1 служит обычным индикатором работы. Дроссели Др1 и Др1′ намотаны обычным двойным сетевым проводом в изоляции на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см2. Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая 7 витков провода. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель. Дроссели Др2, Др2′ (на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения), Др3 и Др3′ (бескаркасные, содержат по 9 витков, намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм) намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток для дросселей равен: Imax=d2 * плотность тока(4…6) / 1,28 = 1,52*4,5/1,28=7,91 ампер. Отсюда мощность равна P=220*7,91=1740 ватт. Конструктивно, что показано ниже на рисунке, сетевой фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепятся дроссели с помощью стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в которых просверливают отверстия нужного диаметра.

Итак, с этим универсальным фильтром все, надеемся, понятно. Защита включает в себя и НЧ, и СЧ, и, наконец, ВЧ фильтрацию.

Далее рассмотрим знакомые большинству потребителей схемы сетевых фильтров Pilot. Они приведены ниже на рисунках.

Первая примитивная схема – Pilot L с максимальным током до 10 ампер.

Вторая схема более эффективная, от этого и соответствующее название сетевого фильтра производителем – Pilot Pro, максимальный ток которого также 10 ампер; но по существу тоже примитивная.

На последнем рисунке изображена электрическая схема фильтра APC E25-GR. Она идентична схеме Pilot Pro. Главное отличие в том, что вместо конденсатора 1 мкФ x 250 В установлен конденсатор 0,33 мкФ x 275 В и в качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень. У каждой катушки свой. Оси катушек расположены под углом 90 градусов.

Также стоит сказать, что непосредственно в схемах самих блоков питания компьютера есть, хоть и примитивные, но все-таки сетевые фильтры, схемы которых как раз и копируют большинство нерадивых производителей.

Итак, кроме рассмотренной нами ранее универсальной (а пока только она, как вы, наверно, поняли, заслуживала внимания) мы вплотную подошли к эксклюзивной схеме сетевого фильтра. Функциональную схему работы устройства можно отразить на следующих диаграммах. Т.е. на них показано прохождение переменного тока через функциональные узлы и блоки фильтра, сглаживание посторонних разнородных помех и выделение на выход «чистого» напряжения.

Более детально это можно представить так:

Для реализации поставленных задач отлично справляются сетевые фильтры, собранные по схемам ниже:

Последний рассчитан для питания не только аналоговых приборов, но и цифровой техники.

В схемах можно применять варисторы типа CNR14D221 (S14K140) 220В, 60 Дж или JVR-14N221K (S14K140) 220В или FNR-14K221 220В, 40 Дж. В качестве катушек-дросселей можно применить вот такие уже готовые – скачать. В качестве конденсаторов подавления электромагнитных помех подойдут так называемые Y конденсаторы, которые подключаются между фазой и нейтралью, эффективны при подавлении асимметричной (дифференциальной) помехи.

Подытожим, что две последние, а также универсальная схема сетевого фильтра наиболее предпочтительны. В заключение для интереса приведу стандарты сети электропитания стран мира. Приведены значения напряжения и частоты бытовой электросети различных государств, а также показан внешний вид сетевых разъемов, применяемых для подключения электроприборов.

А вообще, если вы приобрели или собрали сетевой фильтр своими руками, проверить его эффективность можно, подключив к одной розетке, например, системный блок и радиоприёмник. Но до этого стоит проверить их «совместимость» без фильтра. Если при применении сетевого фильтра уровень помех, доносящихся из динамика радиоприемника, становится заметно меньше или вообще пропадает, то устройство выполняет свои непосредственные задачи. И напоследок. Если вы все-таки покупаете готовый сетевой фильтр, то обращайте внимание на устройства, прошедшие испытания по ГОСТ Р 53362-2009, который заменяет предыдущий ГОСТ Р 50745-99.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряжения
УНЧ на микросхеме TDA7293

Сетевой фильтр своими руками: схема 220 В

Сетевой фильтр чаще всего используется для подключения к электросети компьютера, периферийных и других устройств. Благодаря фильтрующему прибору исключается проникновение помех, которые могут влиять на работоспособность оборудования. Рассмотрим в деталях, как сделать сетевой фильтр своими руками на 220 В, воспользовавшись схемой и пошаговой инструкцией.

Принцип работы фильтра

Сетевое напряжение 220 вольт является переменным и имеет синусоидальную форму. Однако синусоида представлена не в чистом виде, а с помехами электромагнитного характера. В идеале синусоида выглядит в виде волнообразной линии, но в реальности напряжение имеет всплески, перекосы фаз и т.п.

Сетевые помехи влияют на работоспособность чувствительных электроприборов. Поэтому возникает необходимость фильтровать ток от ненужных помех. Для этих целей используется сетевой фильтр, который подключается между электрической сетью и потребителем. Фильтрующий прибор выполнен по своеобразной схеме из конденсаторов и дросселей. Основная функция фильтра – не пропускать высокочастотные помехи и паразитные импульсы. С первыми справляются индуктивности, со вторыми – емкости.

Как устроен сетевой фильтр

Рассматриваемые устройства бывают:

  • встроенные;
  • стационарные.

Первый вариант является частью какого-либо электроприбора и устанавливается непосредственно в его корпусе или блоке питания. Конструктивно изделие выполнено из конденсаторов, емкостей, катушек, термопредохранителя и варистора. Последний предназначен для защиты устройства от скачков напряжения.

Стационарные устройства выполнены в виде отдельного прибора с несколькими розетками. Это позволяет одновременно подключить к электросети несколько единиц электротехники, задействовав всего одну розетку. Очистка ВЧ-помех обеспечивается при помощи LC-фильтра. Скачки напряжения предотвращаются несгораемыми предохранителями.

Что находится внутри фильтра

В корпусе сетевого фильтра располагаются:

  • фильтрующие элементы;
  • варистор;
  • выключатель;
  • розеточные элементы.

Для подключения фильтра к сети используется сетевой кабель. Подобный конструктив применяется в качественных фильтрах.

Читайте также: Индукционный нагреватель металла своими руками

Сетевые фильтры для бытовой техники

Для безопасного подключения современной быттехники рекомендуется использовать сетевые фильтры. Они предназначены не только для подавления помех, но и для сглаживания скачков напряжения. Для питания старых холодильников, в которых из электрических компонентов использовались лишь двигатель компрессора и лампочка подсветки, перепады сетевого напряжения не страшны. Однако современные холодильники оснащены сложными электронно-вычислительными системами, и применение сетевого фильтра является крайне необходимым.

Аналогичная ситуация со стиральной машинкой. При наличии сетевого фильтра, в случае кратковременных скачков напряжения техника сохранит свою работоспособность благодаря накопленной энергии в конденсаторах. В стиралках, оснащенных сенсорным управлением, еще с завода должны устанавливаться фильтрующие устройства. В противном случае сенсор при скачках напряжения практически сразу выходит из строя.

Все это указывает на то, что для питания техники в квартире следует устанавливать фильтрующие приборы. К тому же сегодня есть широкий выбор таких устройств, рассчитанных на потребление как в 1 кВт, так и на 4 кВт.

Как самостоятельно сделать фильтр

Выяснив, для чего предназначен сетевой фильтр на 220 В, следует рассмотреть, как сделать его своими руками, используя разные схемы и пошаговые инструкции.

Простая схема

Чтобы собрать самый простой и лучший сетевой фильтр, понадобится переноска на несколько розеток с сетевым шнуром. Изделие изготавливается из доступных деталей по приведенной схеме:

Порядок работы таков:

  1. Раскрываем корпус удлинителя.
  2. Согласно схеме, припаиваем сопротивления соответствующего номинала и катушки индуктивности.
  3. Обе ветви соединяем между собой посредством конденсатора C1 и сопротивления R3.
  4. Между розетками устанавливаем концевой конденсатор C2.

Если места для установки конденсатора C2 внутри корпуса не найдется, то можно обойтись и без него. Подробнее с конструкцией простого фильтра можно ознакомиться в видео:

С дросселем из двух обмоток

Самодельный фильтр с двумя обмотками дросселя используется для аппаратуры с высокой чувствительностью. К таковой относится аудиотехника, колонки которой довольно чутко реагируют на помехи электросети. В результате динамики воспроизводят искаженный звук с посторонним фоновым шумом. Сетевой фильтр с двухобмоточным дросселем позволяет решить эту проблему. Монтаж удобнее выполнить в отдельном корпусе на печатной плате.

Сборку фильтра можно выполнить следующим образом:

  1. Для намотки дросселя используем ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью 400-3000. Деталь можно найти в советской аппаратуре.
  2. Сердечник изолируем тканью, а затем покрываем лаком.
  3. Для обмотки используем провод ПЭВ. Его диаметр напрямую зависит от мощности нагрузки. Для начала можно взять провод 0,25-0,35 мм.
  4. Обмотку ведем одновременно двумя проводами в разных направлениях. Каждая катушка состоит из 12 витков.
  5. При конструировании применяем емкости с рабочим напряжением 400 В.

Обмотки дросселя включены последовательно, что приводит к взаимному поглощению магнитных полей. В момент прохождения тока ВЧ увеличивается сопротивление дросселя. Благодаря конденсаторам происходит поглощение и закорачивание нежелательных импульсов. Печатную плату желательно смонтировать в металлический корпус. Если он пластиковый, то необходимо установить металлические пластины, что позволит избежать лишних помех.

С развязкой от фазного провода

Чтобы исключить непосредственную связь между фазой и потребителем, можно собрать несколько схем. Самый простой вариант – подключить пару трансформаторов от старых источников бесперебойного питания по представленной схеме:

Однако в чистом виде такая схема не дает должного результата. Поэтому ее следует доработать.

При таком схематическом решении удается получить АЧХ, как на фото ниже:

Читайте также: Катушка Тесла своими руками

Для питания радиоаппаратуры

Современная техника, которая оснащается импульсными блоками питания, более чувствительна к различным явлениям в электрической сети. Например, для такой аппаратуры опасно попадание молнии в электросеть 0,4 кВ. Не меньшую опасность несет подключение к сети таких устройств, как мощные электромоторы, электромагниты, трансформаторы.

Приведенная схема отличается более высоким уровнем подавления сетевых помех, в отличие от стандартных недорогих устройств. Через такую схему можно подключать телевизор, усилитель, радиоприемник, ПК и компьютерную технику, которые рассчитаны на работу от сети 220 В/50 Гц.

Монтаж фильтрующего устройства приведен ниже. Выполнить его можно навесным способом. Силовые линии сделаны из медного провода с ПВХ-изоляцией сечением 1 мм². Резисторы можно использовать обычные МЛТ. Конденсатор С1 должен быть рассчитан на постоянное напряжение 3 кВ и иметь емкость около 0,01 мкФ, С2 – такой же емкости на напряжение 250 В переменного тока.

Дроссель L1 применяется двухобмоточный. Выполнить его можно на ферритовом сердечнике 600 НН диаметром 8 мм и длиной около 70 мм. Каждая обмотка состоит из 12 витков литцендрата 10х0,27 мм. Дроссели L2 и L3 изготовлены на броневых сердечниках Б36 из НЧ феррита. Каждый из них имеет по 30 витков провода, аналогичного L1. Намотка ведется виток к витку. В качестве разрядников можно использовать варистор на напряжение 910 В. В остальном сборка схемы не вызывает сложностей.

Стоит учесть, что в корпусе не должно быть никаких отверстий. После монтажа изделие начинает работать практически сразу и какой-либо настройки не требует.

Качественный фильтр сетевых помех для аудио

Сегодня фильтры хорошего качества хоть и продаются, но стоят они недешево. Если вы разбираетесь в электросхемах и умеете обращаться с паяльником, то самостоятельно можно изготовить фильтр ничем ни хуже заводского. Схему качественного фильтра и как она работает, разберем детальнее.

Блокировочная емкость

Устраняет ВЧ-помехи, исключая их прохождение в потребитель. В обязательном порядке следует поставить указанные резисторы, чтобы при выключении аппарата емкость разряжалась. Это исключит вероятность поражения электрическим током при случайном касании вилки фильтра после его отключения.

Дроссель

Индуктивность представляет собой Г-образный фильтр вместе с конденсатором. Дроссель должен использоваться с запасом по току, а конденсатор иметь напряжение не менее 310 В.

Трансформатор

Обмотки такого трансформатора одинаковые и имеют встречное включение. Сердечник трансформатора остается неподмагниченным основной нагрузкой. В результате создается большая индуктивность на пути прохождения синфазной помехи, препятствуя ее попаданию в аппаратуру.

Конденсаторы

Емкости после трансформатора коротят на массу синфазную помеху и создают вместе с трансформатором Г-образный фильтр. При отсутствии емкостей помеха все равно проникнет в радиоаппаратуру.

Антизвон

RC-цепочка совместно с первичной обмоткой трансформатора в потребителе формирует колебательный контур, чтобы погасить то, что «выскочит» из первички после отключения напряжения.

Разрыв контура заземления

Подобное включение выполнено между корпусом прибора и защитным заземлением. Схема позволяет исключить появление на корпусе прибора напряжения, опасного для жизни человека. На небольших напряжениях посредством диодов цепь разрывается. Сопротивление создает путь для малых токов. При отсутствии резистора даже малые утечки приводили бы к избыточному размаху напряжения на корпусе по отношению к земле.

Читайте также: Схема подключения люминисцентных ламп

Монтаж

Сборку фильтра удобнее выполнить на печатной плате. В целом конструкция во многом имеет сходство с теми, что устанавливаются в дорогих компьютерных БП. С последних можно использовать детали для конструирования приведенной схемы.

Рассмотрев назначение сетевого фильтра на 220 В, а также как сделать его своими руками с разными вариациями схем и пошаговой инструкцией, повторить подобное устройство сможет каждый, кто умеет обращаться с паяльником и разбирается в электросхемах. Минимальный перечень элементов позволяет собрать действительно качественное фильтрующее устройство, которое будет в полной мере выполнять свои функции, в отличие от многих заводских изделий.

Сетевой фильтр – энциклопедия VashTehnik.ru

Сетевой фильтр – это устройство, предназначенное для подавления помех на границе питающей сети и оборудования. Различного рода возмущения легко искажают форму напряжения, в результате оно перестаёт соответствовать требованиям стандарта либо несёт опасность для потребителей. Указанный термин часто применяется в отношении удлинителей для компьютерной техники, попадая под определение.

Форма напряжения промышленной сети

Строжайшие требования предъявляются к частоте. Отклонение от нормы не превышает 0,2 Гц. Относительная величина составляет менее 1%. Прописаны в ГОСТ 54149 и требования к единичным скачкам напряжения. Нестабильность мешает правильной работе оборудования, способна привести к выходу из строя ряда приборов. Красочным примером считается электронный блок стиральной машины, стоимость которого такова, что часто ремонт техники становится нецелесообразен. Неудивительно, что на входе непременно стоит сетевой фильтр.

Классический тип фильтра

Ошибочно думать, что назначение указанного небольшого элемента исключительно в защите начинки оборудования. Сетевой фильтр предохраняет и сеть от выхода туда помех. Недаром в старых руководствах к электрическому инструменту настоятельно рекомендовалось всю цифровую технику в период работ из розеток выключать, пусть сетевой фильтр неизменно входит в состав любой дрели. Помехи от работы коллекторного двигателя настолько велики, что возникает смысл лишний раз перестраховаться.

В простейшем случае фликер (мерцание) осветительных приборов приводит к расстройствам нервной системы. Для цифровой электроники резкие выбросы представляют опасность. Сетевой фильтр представляет устройство для подавления всех частот, кроме 50 Гц. Единственное устройство не в силах справиться с масштабным спектром неприятностей.

Частотная характеристика сетевого фильтра

Рассмотрим, каким образом сетевой фильтр выполняет собственные обязанности. Для построения устройств применяются реактивные элементы:

  1. Ёмкости (конденсаторы).
  2. Индуктивности.

Указанные составляющие характеризуются избирательностью по частоте. Индуктивности становятся фильтрами нижних частот, а ёмкости – верхних. В первом случае на выход проходят медленные изменения напряжения, во втором быстрые. Кажется, хватит поставить на входе в технику дроссель, чтобы избавиться от неприятностей, но дело обстоит сложнее. Характеристика получится слишком пологой, и масса вредных сигналов пройдет сквозь схему.

На практике сетевой фильтр строится на основе резонансных контуров, выборочно пропускающих частоты 50 – 60 Гц и подавляющих лежащие выше и ниже указанного диапазона. Это позволяет максимально оградить технику от нежелательного воздействия. Каждый резонансный контур включает одновременно индуктивность и ёмкость. Комбинация свойств придаёт специфическое качество: на резонансной частоте система показывает нулевое сопротивление. Поэтому требования стандартов настолько жёсткие (отклонение менее 1%).

Смысл амплитудно-частотной характеристики – продемонстрировать, какая часть спектра сигнала пройдет на выход. Профессионалы по графику сразу скажут, что получится в итоге. Чем выше кривая поднимается над горизонтальной осью, тем лучше соответствующие частоты проходят на выход. АЧХ сетевого фильтра представляет равносторонний колокол с макушкой, расположенной в районе 50 Гц.

Амплитудно-частотная характеристика объясняет существующее на рынке разнообразие принципиальных схем сетевых фильтров. В каждом случае пытаются минимальными затратами достигнуть требуемого результата. Для объяснения затруднений посмотрим, как работает, к примеру, импульсный блок питания.

Высшие гармоники в цифровой технике, их фильтрация

В персональных компьютерах используются импульсные блоки питания, как и в большинстве приборов. Суть действия приспособлений сводится к выпрямлению входного тока и дальнейшей нарезке его пачками высокочастотных импульсов. Такой сигнал обнаруживает сложный спектр, часть его проходит на вход устройства (вилку).

По определению сетевая частота 50 Гц состоит из единственной гармоники. На графике это просто вертикальная линия с амплитудой 311 В. Значение получается, если квадратный корень из двух умножить на 220 В (действующее значение напряжения в сети). В действительности искажения приводят к спектру сложной формы. Сетевой фильтр по определению должен пропускать исключительно полезный сигнал. Это единственная линия на графике частотой 50 Гц.

Фильтр с европейскими разъёмами

Подобный сетевой фильтр сегодня построить невозможно, характеристика прибора представляется с вертикальными склонами и крайне узкой полосой. Уже говорили, что в каждом случае, выбирая принципиальную схему, конструктор пытается минимальными затратами решить задачу. В развитых странах известно, что при обилии в доле потребителей нелинейной нагрузки (более 15%), к которой относятся компьютерные системные блоки, возникает ряд ситуаций:

  1. Перегрев и разрушение нулевых проводников. В теории по закону Кирхгофа ток в последовательной одинаков, на практике иначе. Реактивные элементы запасают мощность, и в конкретный момент времени отдают её неравномерно. За счёт этого пики мощности в нулевых проводах превышают фазные в 1,5 и более раз. В результате страдает изоляция, жила способна сгореть. Читатели уже догадались, зачем требуются компьютерные сетевые фильтры, называемые в народе крысами.
  2. Даже зануление корпуса системного блока не всегда устраняет проблематику кусающегося компьютера. Порой человек не знает, что нельзя одновременно касаться железного помощника и заземлённых предметов. Возможно получить удар током. Сетевой фильтр блока питания устроен так, что гармоники направляет на корпус. Потому техника непременно включается в правильно оборудованную розетку. Нередко в домах система снабжения электричеством TN-C-S либо TN-C. В этом случае проход гармоник в сеть вызовет неприятный эффект (но уже не столь болезненный, как при отсутствующем занулении).
  3. Установлено, что импульсный блок питания вызывает уплощение вершин питающей синусоиды и для остальных потребителей. Если брать компьютерную технику, это приводит к ряду негативных эффектов.

Сетевые фильтры имеют кнопку выкл.-вкл.

  1. Во-первых, за счёт снижения амплитуды напряжения повышается выделение тепла в активных сопротивлениях. Это прямо вытекает из закона Джоуля-Ленца, утверждающего, что эффект зависит от квадрата тока. А ток, понятное дело, увеличивается при падении напряжения, импульсный блок питания следит, чтобы мощность (произведение тока на напряжение) оставалась прежней.
  2. Во-вторых, снижается устойчивость к провалам напряжения. Импульсный блок питания продолжает работать и после исчезновения фазы. Проще заметить на примере колонок, которые ещё полсекунды продолжают воспроизведение, будучи отключены от розетки. Эффект обусловлен запасённой во входных конденсаторах энергией, зависящей от амплитуды напряжения (уплощённые вершины пониже).

Известны прочие негативные последствия. К примеру, гармоники повышенной частоты отрицательно влияют на работы трансформаторов за счёт поверхностных токов и эффекта близости. Тесла установил, что электрические колебания частотой выше 700 Гц не приносят вреда человеку. Объяснение – ток высокой частоты течёт лишь по поверхности, нарушая передачу магнитного поля в трансформаторе. Эффект близости проявляется в возникновении наводок в проводке за счёт переизлучения энергии.

Все описанное требует использования сетевых и промежуточных фильтров. В электронике между каскадами включают как минимум разделительные конденсаторы для развязки по постоянному току. Для профессионалов сетевые фильтры считаются лишь примером в комплексе средств борьбы с гармониками. Из-за пологости амплитудно-частотных характеристик отдельные спектральные составляющие свободно проходят, хотя ослабляются.

Использование фильтра

К примеру, использование внешних сетевых фильтров для компьютеров (крыс) считается стандартом де-факто и призвано защитить не столько офисную технику, сколько провода и прочих потребителей. Аналогичное скажем про электрический инструмент, стиральные машины. Коллекторные двигатели сильно искрят, сетевые фильтры защищают собственно сеть от выхода туда лишних помех.

Конструкция фильтров

Рассказывали про бытовой инструмент, известно, что там нет, как правило, индуктивностей, а выше говорили, что фильтры строятся на основе резонансных контуров, где элементы обязаны присутствовать. Но ёмкость здесь выполняет роль барьера плюс компенсатора. Двигатель любого типа обнаруживает резко выраженное индуктивное сопротивление за счёт обмоток. В результате возникает уход части мощности в реактивную.

Важно знать, что конденсатор подобные негативные эффекты компенсирует. Одновременно становится частью фильтра, второй составляющей которого служит обмотка двигателя. В прочей технике присутствует в определённом виде резонансный контур. Если посмотреть на принципиальные схемы, легко заметить, что для правильной работы требуется правильное заземление: в импортной технике защищается и фазный, и нулевой проводник.

По возможности нужно использовать систему NT-S, которая в СССР не применялась. Тогда контур заземления не касается нулевого проводника. Так обеспечивается истинная защита питающей сети от эксцессов. Непонимание, нежелание решать задачу правильно приводит к негативным эффектам.

Конструкция сетевых фильтров

Сетевые фильтры стиральных машин единственные, где элемент вынесен в отдельный блок. Это требуется, чтобы подготовить напряжения для потребления электроникой, защитить внешних потребителей от результатов работы коллекторного двигателя. Присмотритесь: для холодильников аксессуары не продаются. Двигатель здесь асинхронный, не искрит и не вызывает неприятностей. Однако не запрещено купить внешний фильтр и подключать технику через него.

Для стиральных машин комплектующие выпускаются в герметичном корпусе, где указана минимально необходимая информация:

  • Наименование изделия, по коду легко пробить нужную запасную часть в магазине.
  • Принципиальная электрическая схема помогает найти аналог, что увеличивает ремонтопригодность техники, даёт понятие, куда и что подключается (особенно важно, когда находят не оригинальную деталь).

Сетевой фильтр доступен для самостоятельной сборки. Дали понятие, насколько сложно собрать элемент правильно, и насколько массивная информация учитывается в процессе конструирования.

Сетевой фильтр — последний рубеж защиты импульсного ИП

Токовые помехи на входе импульсного источника питания

Паразитные токи приводят к возникновению напряжения радиопомех на всех элементах схемы. На схеме, представленной на рис. 1, показаны паразитные токи, протекающие в первичных цепях импульсного источника питания.

После включения устройства высокочастотный импульсный ток iDM протекает по первичной цепи с рабочей частотой импульсного преобразователя, что вызывает дифференциальную помеху. Обусловленные быстрой коммутацией полупроводниковых ключей, обычно силовых МОП-транзисторов, возникают высокочастотные колебания, оказывающие паразитное воздействие. Ток дифференциальной помехи протекает от сети питания по цепи L через диодный мост, затем через первичную обмотку импульсного трансформатора, МОП-транзистор и по нейтральному проводнику N возвращается в сеть. Силовой МОП-транзистор греется в процессе работы, поэтому его устанавливают на радиатор. В свою очередь, радиатор соединен с проводником защитного заземления PE. Емкостная связь между радиатором и МОП-транзистором приводит к возникновению тока утечки, что создает синфазную помеху. Емкостный ток синфазной помехи iCM протекает по цепи заземления PE к входу источника питания, где через емкостную связь возвращается по фазному L и нейтральному N проводникам. Далее ток синфазной помехи iCM протекает через диодный мост и МОП-транзистор, откуда он снова через емкостную связь с радиатором попадает на проводник заземления PE.

 

Расчетный уровень помехи

Напряжение, выпрямленное диодным мостом, подается на импульсный преобразователь. Максимальное значение выпрямленного напряжения составляет:

Vp = 2302 = 325 В.                                       (1)

Частота преобразования рассматриваемого импульсного источника питания (fCLK) равна 100 кГц, что соответствует периоду тактового сигнала T = 10 мкс. Длительность импульса — 2 мкс. Определим коэффициент заполнения:

D = ton/T = 2/10 = 0,2.                                 (2)

Допустим, что импульс тока, протекающего через диодный мост, имеет трапециевидную форму, сетевой фильтр не установлен. Сначала, не используя преобразование Фурье, рассчитаем первую вершину огибающей амплитуды:

nco1 = 1/πD = 1/3,14×0,2 = 1,592.              (3)

Далее получаем частоту для этой вершины:

fco1 = nco1xfCLK = 1,592×100 = 159,2 кГц.                     (4)

Отсюда можно определить амплитуду первой гармоники:

с1 = 2Vp/πnco1 = (2х325)/(1,592х3,14) = 130 В.          (5)

Предположим, что паразитная емкость CP между импульсным источником питания и «землей» равна 20 пФ. Тогда можно определить ток первой гармоники синфазной помехи:

Напряжение радиопомехи измеряется при помощи эмулятора сети и приемника ЭМП. При параллельном соединении входного сопротивления измерительного приемника ЭМП (50 Ом) и выходного сопротивления эмулятора сети (50 Ом) общий импеданс схемы Z составит 25 Ом. Напряжение радиопомехи Vcm можно определить по формуле:

Vcm = ZхIcm1 = 25х2,6х10–3 = 0,065 В.             (7)

При переводе в другие единицы — децибелы на микровольты — получим:

Vcm = 20log(0,065/10–6) = 96,26 дБ·мкВ.      (8)

По результатам расчета ожидаемая радиопомеха имеет высокий уровень. Воспользуемся для оценки предельно допустимыми уровнями излучений по стандарту EN 55022. В частотном диапазоне от 0,15 до 0,5 МГц определен квазипиковый уровень предельно допустимого излучаемого сигнала от 56 до 66 дБ·мкВ.

Рис. 2. Напряжение радиопомех импульсного источника питания без сетевого фильтра

На рис. 2 показан график измеренного напряжения кондуктивной радиопомехи импульсного источника питания без сетевого фильтра. Измерения подтверждают необходимость использования сетевого фильтра.

 

Конструкция сетевого фильтра

На рис. 3 представлена электрическая принципиальная схема типового однофазного сетевого фильтра.

Рис. 3. Однофазный сетевой фильтр

Компания Würth Elektronik предлагает для установки в сетевые фильтры несколько типов синфазных дросселей, например серии WE-CMB. Синфазный дроссель обычно состоит из ферритового (MnZn) тороидального сердечника, на котором встречно намотаны две симметричные обмотки. На рис. 4 показана конструкция дросселя WE-CMB. Таким образом, WE-CMB работает как фильтр, ограничивая значение тока. Для импульсных источников питания следует использовать синфазные дроссели с низкой частотой собственного резонанса, поскольку преобразователи таких источников работают на низкой частоте. Низкая частота собственного резонанса обеспечивает высокое ослабление в области низких частот.

Рис. 4. Конструкция дросселя WE-CMB

В данном случае был выбран дроссель WE-CMB XS (39 мГн). На рис. 5 изображены кривые ослабления помех для импеданса системы 50 Ом.

Рис. 5. АЧХ дросселя WE-CMB XS 39 мГн

При расчете фильтра необходимо учитывать разницу между кривыми ослабления помех: синфазной (черная линия) и дифференциальной (красная штриховая линия). При фильтрации токов синфазной помехи максимальное ослабление дросселя WE-CMB приходится на частоту 150 кГц. Однако значение ослабления падает с повышением частоты. Поскольку фильтр должен подавлять помехи вплоть до 30 МГц, для формирования соответствующей АЧХ необходимы помехоподавляющие конденсаторы X‑ и Y‑типа. Конденсаторы X‑типа включаются в схему до и после дросселя, чтобы подавлять токи дифференциальной помехи со стороны сети и со стороны импульсного источника питания. Индуктивность рассеяния дросселя WE-CMB в совокупности с емкостью конденсатора X‑типа образует ФНЧ, ослабляющий токи дифференциальной и синфазной помех. В этом примере были выбраны два конденсатора X‑типа емкостью 330 нФ. Частота их собственного резонанса составляет около 2 МГц.

Из соображений безопасности со стороны сети в схему необходимо ввести резистор для разрядки конденсатора при отключении питания. Также перед фильтром следует включить варистор, защищающий схему от перенапряжений в питающей сети. Для этого подходит дисковый варистор серии WE-VD от Würth Elektronik. Еще необходимо предусмотреть защиту от перегрузки. Предохранитель, защищающий от перегрузки, нужно включить в цепь перед варистором. Предохранитель обеспечит отключение в случае срабатывания (короткого замыкания) варистора. Конденсаторы Y‑типа служат для дополнительного ослабления токов синфазной помехи. В сочетании с дросселем WE-CMB они сглаживают пик АЧХ на резонансной частоте f0, определяемой по формуле Томсона:

Для достижения допустимого минимума радиопомех 66 дБ·мкВ (на частоте 150 кГц) необходимо ослабление на 40 дБ, то есть в десять раз при пересчете из логарифмических единиц. При расчете емкости конденсаторов Y‑типа в качестве резонансной частоты нужно взять значение частоты преобразования с коэффициентом 0,1. Из предыдущей формулы получаем искомую емкость:

Так как требуется два конденсатора Y‑типа, полученное значение емкости делим на два. Конденсаторы Y‑типа обеспечивают протекание токов синфазной помехи от импульсного источника питания обратно на защитное заземление. Допустимое значение тока утечки через защитное заземление находится в пределах от 0,25 до 3,5 мА, в зависимости от типа устройства, поэтому использование конденсаторов емкостью выше 4,7 нФ недопустимо. В данном случае были выбраны два конденсатора по 2,2 нФ из ряда номиналов E 12. На рис. 6 отражены характеристики с применением такого сетевого фильтра.

Рис. 6. Напряжение радиопомех с сетевым фильтром

Оборудование с этим сетевым фильтром соответствует требованиям электромагнитной совместимости. Наименьшее отношение уровней сигнала к помехе составляет 10 дБ (для квазипиковых значений) и наблюдается на самой низкой частоте — 150 кГц. Квазипиковые и средние значения существенно ниже предельного допустимого уровня во всем частотном диапазоне.

 

Оптимизация сетевого фильтра

Дополнительно можно снизить уровень низкочастотных помех. Для этого вместо двух конденсаторов X‑типа емкостью 330 нФ нужно использовать два конденсатора по 1,5 мкФ. На рис. 7 отражены характеристики оптимизированного таким образом сетевого фильтра.

Рис. 7. Напряжение радиопомех с оптимизированным сетевым фильтром

Увеличение емкости снизило уровень радиопомех на 15 дБ в диапазоне низких частот. Оптимизированный сетевой фильтр обеспечил подавление помех в более широком диапазоне.

 

Недооценка роли синфазного дросселя

Зачастую предпринимаются попытки создания сетевых фильтров только с использованием конденсаторов X‑ и Y‑типа с целью сэкономить на синфазном дросселе. Это противоречит принципу построения сетевого фильтра как устройства, имеющего высокое сопротивление на частоте помехи. В качестве эксперимента была измерена характеристика сетевого фильтра без синфазного дросселя. На рис. 8 отражены результаты измерений.

Рис. 8. Напряжение радиопомех сетевого фильтра без синфазного дросселя WE-CMB

Как и ожидалось, уровень помех в диапазоне низких частот без дросселя WE-CMB существенно возрастает. На частоте 200 кГц квазипиковое значение достигает приблизительно 78 дБ·мкВ, а среднее значение — 60 дБ·мкВ. Допустимый уровень помех превышен как по квазипиковому, так и по среднему значению в диапазоне вплоть до 600 кГц. Без синфазного дросселя сетевой фильтр не справляется со своей задачей.

 

Дополнительный фильтр для защиты от дифференциальных помех

В случае когда дросселя WE-CMB и конденсаторов X‑типа недостаточно для подавления дифференциальной помехи, необходимо применение дополнительного фильтра, состоящего из двух дросселей, включенных последовательно в цепи фазного и нейтрального проводников. На рис. 9 показана принципиальная схема такого фильтра.

Рис. 9. Сетевой фильтр с синфазным дросселем WE-CMB и двумя дросселями WE-TI HV

Для применения в качестве дополнительного фильтра дифференциальных помех подходят дроссели серий WE-TI HV, WE-PD2 HV или WE-SD от Würth Elektronik. Дроссели серии WE-UKW рекомендованы для защиты от высокочастотных помех. Для расчета параметров дросселя используется уравнение Томсона. Если каждый дроссель должен обеспечивать ослабление 40 дБ/дек., в вычислениях следует использовать значение частоты преобразования с коэффициентом 0,1.

Определенную ранее емкость конденсаторов X‑типа можно использовать при расчете индуктивности дросселей защиты от дифференциальной помехи:

Так как дроссели устанавливаются в паре, расчетное значение нужно разделить на два. Выбираем дроссель по ряду номиналов с индуктивностью, немного больше расчетной, — WE-TI HV (470 мкГн). Необходимо удостовериться, что номинальный ток IR выбранного дросселя с запасом превосходит номинальный входной ток импульсного источника питания.

 

Результат применения сетевого фильтра

В заключение еще раз напомним о неэффективности применения сетевого фильтра без синфазного дросселя, если этот фильтр предназначен для импульсного источника питания. Одних только конденсаторов недостаточно для эффективного подавления помех. Использование последовательно включенных дросселей перед сетевым фильтром является дополнительной защитой от дифференциальной помехи. Применяя сетевой фильтр, вы снижаете помехи до уровня допустимых, таким образом можно достичь соответствия параметров импульсного источника питания требованиям электромагнитной совместимости.

Литература

  1. Брэндер  Т., Герфер  А., Рэлл  Б., Зенкер  Х. Трилогия магнетиков. Руководство по применению фильтров ЭМП, импульсных источников питания и ВЧ-устройств. Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG. 2010.

Схема фильтра сетевого помехоподавляющего со стабилизатором напряжения

 

Полезная модель относится к электротехнике. Фильтр сетевой помехоподавляющий содержит имеющий элементы присоединения к линии заземления металлический корпус с дном и боковыми стенками, пространство между которыми разделено перегородками на отсеки, в центральном из которых смонтированы компоненты более чем одного каскада фильтрации, а в боковых элементы соединения с входным и выходным кабелями, при этом каждый отсек закрыт отдельной крышкой. В этом фильтре все соединения компонентов каскада фильтрации изготовлены из меди, сверху покрытой оловом, а на внутренней стороне крышек по периметру припаяна медная луженая плетенка. 4 ил.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для подавления помех в проводах сетевого питания зданий, крупных вычислительных центров, больших ЭВМ, других электронных устройств большой мощности.

Известно устройство для подавления помех в проводах сетевого питания, содержащее металлический корпус, разделенный на несколько отсеков, проходные конденсаторы, катушки индуктивности и блоки для подключения кабелей (SU 504524, Н04В 15/02, 1973).

Недостатками указанного устройства являются низкая надежность и невысокое качество подавления помех при использовании в сетях трехфазного тока с тремя или четырьмя проводами, большие массо-габаритные показатели. Устройство не защищает от помех, возникающих, например, при мощных импульсах перенапряжения (удары молнии). Кроме того, не защищаются сети в области частот «звукового» диапазона, а также ограничиваются помехоподавляющие свойства, вызванные ударным возбуждением паразитных контуров фильтра. Устройство не подавляет помехи в самом широком спектре частот — от низких до сверхвысоких. Оно не позволяет ослаблять сигналы за пределами радиочастотного диапазона в области от 1 до 150 кГц.

Известен фильтр для подавления помех в сетях электроснабжения, содержащий металлический корпус, разделенный на отсеки для блоков экранирующими перегородками, блоки для подключения кабелей и блок высокочастотных дросселей и длинных линий, дроссели в котором зашунтированы конденсаторами в соответствующих цепях фаза-корпус и между фазами, при этом симметричные выходы блока высокочастотных дросселей и длинных линий соединены соответственно с блоками подключения кабелей, симметричные выходы блока высокочастотных дросселей и длинных линий соединены с соответствующими блоками для подключения кабелей через введенные соответствующие последовательно соединенные блоки режекторных дросселей, образованных ферритовыми кольцами и проходящих через них изолированными друг от друга проводниками, блок сильноточных резисторов и низкочастотных дросселей, содержащих в каждой фазе цепочку, состоящую из последовательно соединенных совмещенных нелинейных сопротивлений и дросселей и низкочастотных слабонасыщающихся дросселей, при этом блоки для подключения кабелей содержат проходные конденсаторы, а ко входам блоков подключения кабелей подключены нелинейные ограничители напряжения, ограничивающие амплитуду наиболее мощных импульсов, причем к симметричным входам высокочастотных дросселей и длинных линий подключены блоки поглощения энергии одиночных импульсов, а элементы блока сильноточных резисторов и низкочастотных дросселей совместно с конденсаторами блока высокочастотных дросселей и длинных линий образуют Г-образный фильтр, подавляющий низкочастотную помеху (RU 2138914, Н04В 15/02, Н02М 1/14, Н02М 1/16, опубл. 27.09.1999).

Недостаток данного решения заключается в недостаточном решении проблемы снижения тепловых нагрузок и защитного заземления. Защитное заземление — это заземление какого-либо оборудования или электроустановки с целью обеспечения электробезопасности. Так же защитное заземление используется для защиты какого-либо оборудования или электроустановки от помех в питающей сети, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования. Неправильное заземление, или его отсутствие часто является причиной сбоев, некорректной работы или поломок оборудования, что в последствии приводит к его простою. На входе питающей сети практически любого оборудования, а так же в схемах блоков питания различных систем устанавливается сетевой фильтр с одним или несколькими каскадами фильтрации. Сетевой фильтр состоит из конденсаторов и катушки индуктивности, которые образуют широкодиапазонный LC-фильтр. Конденсаторы этого фильтра предназначены для шунтирования высокочастотных помех питающей сети на землю через заземляющий проводник. При отсутствии заземления, в зависимости от емкости конденсаторов, на корпусе оборудования мы получаем переменное напряжение относительно фазного (L) и нулевого (N) провода. Конденсаторы фильтра работают как емкостной делитель напряжения, и поскольку их емкость одинаковая, напряжение питающей сети (в случае однофазного питания) делится пополам. Иначе говоря, при прикосновении к неокрашенным токопроводящим частям корпуса оборудования и к заземленным частям помещения (например, центральное отопление) или к другому, но заземленному оборудованию, можно получить удар электрическим током. Такое напряжение и сила тока опасны для жизни человека.

Сложность проблемы связана с тем, что источники помех, приемники и пути их прохождения распределены в пространстве, момент их появления часто является случайной величиной, а местонахождение априори неизвестно. Сложно также провести измерения помех. Практически невозможно сделать и достаточно точный теоретический анализ, поскольку задача обычно является трехмерной и описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных. Поэтому обоснование того или иного метода заземления, которое, строго говоря, должно опираться на математические расчеты, на практике приходится делать на основании опыта и интуиции. Решение проблем заземления в настоящее время находится на грани между пониманием, интуицией и везением.

В то же время замечено, что вопросы экранирования тесно связаны с температурным напряжением токопроводов в фильтре. В связи с этим для решения задачи повышения эксплуатационной безопасности и повышения срока бесперебойной работы фильтра сетевого помехоподавляющего необходимо минимизировать нагрев электроконтактов в местах соединений и обеспечить гарантированную связь между собой и с экранирующей цепочкой всех элементов сборного корпуса, в котором размещены цепи каскадов фильтрации. Особенно важной решение такой задачи становится для фильтров используемых на токах до 200А.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности пользования и повышения срока службы снижении за счет минимизирования сопротивления материалов и обеспечения низкой рабочей температуры на токах до 200А.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 — общий вид корпуса сетевого фильтра со снятыми верхними крышками;

фиг.2 — общий вид сетевого фильтра при снятой боковой стенке и установленных крышках;

фиг.3 — принципиальная схема одного из каскадов фильтрации;

фиг.4 — вид на тыльную поверхность крышки корпуса фильтра.

Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция многокаскадного фильтра сетевого помехоподавляющего, предназначенного для:

— предотвращения утечки информации по сетям электропитания, сигнализации и контроля, а также организации ввода этих сетей в экранированные сооружения;

— защиты радио и электротехнических фильтров от электромагнитных помех, распространяющихся по сетям электропитания;

— защиты электрических систем питания от помех до величин, допустимых ГОСТ 22505-97.

Рассматриваемый фильтр предназначен для эксплуатации в условиях круглосуточной работы, изготовлен в климатическом исполнении УХЛ, категории размещения 4 по ГОСТ 15150-69, а в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам компоненты систем соответствуют ГОСТ 17516.1-90 и относятся к группе механического исполнения М1.

Фильтр для подавления помех (фиг.1 и 2) содержит металлический корпус параллелепипедной формы с дном 1, к которому прикреплены ушки 2 для прикрепления корпуса к несущему основанию, с боковыми стенками, на торцевых 3 из которых смонтированы гнезда 4 для входа и выхода для подсоединения к ним ответных контактных групп цепей подключения. Корпус внутри разделен на отсеки для блоков экранирующими перегородками 5. Таким образом внутри корпуса сформирован экранированный боковыми стенками и перегородками центральный отсек 6 и два боковых отсека 7, отделяющих воздушным зазором полость центрального отсека и расположенные в нем электрические компоненты от торцевых боковых стенок с гнездами 4 для подсоединения ответных контактных групп цепей подключения. Сверху каждый отсек закрывается отдельной крышкой 8, выполненной в виде металлической пластины, болтами прикручиваемой к боковым стенкам корпуса. Таким образом, корпус выполнен с возможностью оперативного доступа к любому из трех отсеков путем снятия крышки с этого отсека. Это позволяет проводить контрольные и ремонтные работы и техобслуживание, не открывая весь корпус.

Внутри корпуса в отсеках и на перегородках, разделяющих корпус на эти отсеки, смонтированы от двух и более каскадов фильтрации, принципиальная схема каждого из которых представлена на фиг.3. Каждый каскад фильтрации состоит из конденсаторов и катушки индуктивности, которые образуют широкодиапазонный LC-фильтр. Конденсаторы этого фильтра предназначены для шунтирования высокочастотных помех питающей сети на землю через заземляющий проводник. Каждый каскад включает в себя Входной конденсатор С1, имеющий заземление, так как закреплен в первой перегородке 5 со стороны гнезда 4 для входа (вход «А»), первой металлической перемычкой 9 в виде скобы соединен с последовательно соединенными между собой тремя дросселями (катушками), выход которых через вторую металлическую перемычку 9 в виде скобы соединен с выходным конденсатором С13, корпус которого закреплен на второй перегородке 5 со стороны второй боковой торцевой стенки, на которой смонтировано гнездо 4 для выхода (выход «А’»). К точкам соединения катушек дросселей между собой подсоединены конденсаторы С5 и С9, заземленные на корпус. Данная цепочка фильтрации относится к известной и поэтому ее работа не рассматривается. На торцевых боковых стенках вмонтированы болты 10 заземления корпуса.

Для снижения тепловых потеть при прохождение больших токов (до 200А) в заявленном фильтре все соединения (гайки, шайбы, шины, перемычки и шпильки дросселей — все соединения компонентов каскада) изготовлены из меди, сверху покрытой оловом. Это обеспечивает минимальное сопротивление материалов, более низкую рабочую температуру, как следствие, безопасное использование на токах до 200А и увеличение сроков службы оборудования.

Кроме того, для обеспечения гарантированного практически беззазорного соединения всех крышек 8 с боковыми стенками корпуса в холодном состоянии корпуса и в нагретом его состоянии при длительной работе (компенсация расширений) на внутренней стороне верхних крышек по периметру припаивается металлическая плетенка 11. При этом используется плетенка медная луженая ПМЛ в качестве заземляющего проводника и экрана для токоведущих частей оборудования. Внутренняя (тыльная) поверхность крышки покрыта слоем олова, что тоже способствует экранированию. Это способствует улучшению экрана, одновременно являясь уплотнителем соединения крышки с корпусом.

Кроме крышки, которая может быть выполнена медной оловянированной, так же и некоторые части корпуса могут повторять пример исполнения крышки (без плетенки) (по крайней мере часть внутренних поверхностей боковых стенок покрыты слоем олова).

Кроме того, на внутренних поверхностях или на одной какой-либо внутренней поверхности боковых стенок предлагается прикреплять пироспикер или пиростикеры (информация о пиростикерах выложена в режиме он-лайн доступа в сети Интернет на сайте «ПироХимика. Активная защита от огня», расположенному по адресу: http://www.pirohim.ru/html/ast 15.html). ПироСтикер ACT 15 -принципиально новое средство огнетушения, разработанное специально для защиты от возгораний в малогабаритных объектах, таких как: распределительные щиты, электрошкафы, сейфы и др. ПироСтикер ACT 15 выполнен в виде приклеиваемой к поверхности стенки пластинки и работает как интеллектуальная система пожаротушения. Воздействие температуры на его активные компоненты вызывает мгновенную реакцию с выделением сильных ингибиторов горения, вплоть до полного подавления очага пожара. Микрокапсулирование жидкого огнетушащего состава обеспечивает его сохранность в неизменном виде в нормальных условиях в течение срока эксплуатации изделия, а также интенсивный выброс при температуре срабатывания.

1. Фильтр сетевой помехоподавляющий, содержащий имеющий элементы присоединения к линии заземления металлический корпус с дном и боковыми стенками, пространство между которыми разделено перегородками на отсеки, в центральном из которых смонтированы компоненты более чем одного каскада фильтрации, а в боковых элементы соединения с входным и выходным кабелями, при этом каждый отсек закрыт отдельной крышкой, отличающийся тем, что все соединения компонентов каскада фильтрации изготовлены из меди, сверху покрытой оловом, а на внутренней стороне крышек по периметру припаяна медная луженая плетенка.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что поверхность каждой крышки со стороны размещения плетенки покрыта слоем олова.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что внутри корпуса закреплен по крайней мере один пиростикер.

4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере часть внутренних поверхностей боковых стенок покрыты слоем олова.

Сетевой фильтр с индикацией подключения фазы

Автор: главный редактор «РадиоГазеты».

Идея написать небольшую статью родилась у меня после прочтения январского номера за 2014 год журнала «AV-салон». В нём есть публикация о шведской фирме PRIMARE. Её продукция(в основном аудио-направленности: усилители, ресиверы, CD-проигрыватели и т.п.) отличается продуманным дизайном, высоким качеством и, разумеется, ценой.

Я не пользовался продукцией этой фирмы, поэтому ничего плохого о ней сказать не могу…

Немного удивил один момент. Позволю небольшую цитату из столь авторитетного издания:

«Внимание к мелочам — конёк Primare. Много ли производителей техники уделяют внимание такому вопросу, как правильное включение сетевых вилок? При подключении силового кабеля к усилителям рекомендуется ориентироваться на метку, которой обозначен фазовый контакт. В этом случае, говорится в описании, уменьшается вероятность возникновения помех и фона. от себя могу добавить, что фазировка влияет на звуковое разрешение, и на построение звуковой сцены.»

И приводится фотография (извиняюсь за качество):

Ну, то что правильная фазировка сетевой вилки действительно важна, спорить, наверное, никто не будет? Но зачем создавать пользователям столько неудобств? Сомневаюсь, что у каждого аудиофила есть под рукой пробник-индикатор, чтобы проверить, где в розетке фаза. Можно, конечно, и методом прослушивания определить наиболее оптимальное подключение. Но на дворе 21 век и существенно упростить пользователям жизнь большого труда не составляет.

Предлагаю вам, уважаемые читатели, снабдить ваши усилители, ЦАПы и другие устройства простым блоком, который расширит сервисные функции и существенно облегчит правильную фазировку аппаратов. Схема совмещает в себе фильтр от ВЧ-помех и индикатор подключения фазы. Наверное, не стоит объяснять о необходимости фильтрации сетевого напряжения от ВЧ-помех, когда практически любой аппарат включаемый в розетку имеет блок питания с высокочастотным преобразователем, начиная от телевизоров и мониторов и кончая тривиальной зарядкой для мобильника.

Напомню, что современные фильтры проектируются с расчётом на подавление двух составляющих помех: синфазной и дифференциальной составляющей. Синфазное напряжение помехи измеряется относительно корпуса устройства с каждым из полюсов шин питания. Дифференциальная составляющая измеряется между полюсами шин питания (фазой и нейтралью) или как разность синфазных составляющих помехи между шинами питания.

Кроме подавления помех входной фильтр выполняет также защитную функцию в аварийных режимах эксплуатации: защита по току и защита от перенапряжения. Для этого в них устанавливают предохранители и варисторы (последние сейчас как-то редко стали встречаться).

Обязательным условием эффективной работы фильтра является наличие на его входе и выходе конденсаторов. Тем самым обеспечивается ёмкостной характер входного и выходного сопротивления, что способствует ослаблению влияния подводящих линий или нагрузки на  уровень действующих помех.

Схема фильтра заимствована из компьютерного блока питания. Причём чаще всего встречаются простые фильтры:

Такие же фильтры, только выполненные на менее мощных деталях, используются и в маломощных устройствах: мониторах, DVD-плеерах, зарядных устройствах и т.п. Такой фильтр подавляет как синфазные так и дифференциальные составляющие помехи. Резистор R1 нужен для разряда конденсаторов фильтра при отключении от сети, во избежание поражения электрическим током.

В своих конструкциях вы можете использовать детали от неисправных компьютерных блоков питания. На фото эти детали обведены красным цветом:

Для маломощных устройств (предварительные усилители, эквалайзеры, ЦАПы и т.п.) можно использовать детали от неисправных блоков питания мониторов:

или от неисправного DVD-плеера или других маломощных устройств:

В некоторых китайских поделках из экономии фильтрующие конденсаторы не устанавливают, а помехоподавляющие дросселя заменяют перемычками:

Понятно, что для нас от таких устройств нет никакой пользы.

В фирменных, качественных блоках питания иногда применяют более сложные фильтры для повышения качества подавления дифференциальной составляющей помехи:

Конструктивно такой фильтр легко определить по двум фильтрующим дросселям:

Обращаю внимание, что очень часто входные элементы фильтра, такие как конденсатор С1 и резистор R1, а также дополнительные конденсаторы С2 и С3, устанавливаются не на общей печатной плате, а монтируются непосредственно на выводах сетевого разъёма и предохранителе.

Выглядит это примерно так:

Эти детали, смонтированные навесом, лучше тоже перенести в свою конструкцию.

Теперь добавим в сетевой фильтр индикацию подключения фазы. На примере простого фильтра:

Увеличение по клику

HL1 — это двухцветный светодиод (трёхвыводной) с общим общим катодом. Можно использовать например L-53SRSGW или аналогичные.

 

Расшифровка индикации
Цвет свечения Состояние
Зелёный фаза подключена правильно
Красный поменяйте включение вилки в розетки
Оранжевый отсутствует заземление или нет контакта с заземлением.

Если светодиод использовать как индикатор включения питания, то получится очень информативно.

НО! Обращаю ваше особое внимание на необходимость надежной изоляции светодиодов в виду того, что они имеют гальваническую связь с электросетью.

Пожалуй, наиболее удобным и безопасным будет монтаж всей конструкции на печатной плате. Чертеж не приводится, так как детали из «донорских» блоков питания могут быть весьма различными.

Максимальная мощность нагрузки такого фильтра определяется мощностью дросселя L1 (и L2, если вы используете сложный фильтр). Поэтому ищите подходящего по мощности донора или мотайте дроссель сами проводом соответствующего диаметра.

При размещении конструкции в корпусе усилителя следует обратить особое внимание на её надежную изоляцию. С целью уменьшения помех и повышения эффективности фильтра следует  минимизировать длину подводящих и выходных проводников.

Определить правильное подключение фазы можно :

1. На слух. Из двух положений сетевой вилки выбираем то, которому соответствует минимальный уровень шумов и фона усилителя. Светодиод распаиваем так, чтобы светился зелёным.

2. Конструктивно. Как показывает практика, правильное включение, это когда фаза подается на начало обмотки силового трансформатора. У трансформаторов со стержневыми сердечниками начало обмотки — это вывод расположенный ближе к центральному стержню сердечника, у тороидальных аналогично — вывод, который ближе к сердечнику, выходящий из «глубин» намотки. Если есть сомнения или трансформатор залит компаундом, и определить начало обмотки проблематично — тогда только на слух.

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».

Похожие статьи:

Основы работы с фильтром электромагнитных помех — Принципы работы и неправильная установка

Введение

1.1 Определение фильтра электромагнитных помех

Фильтр электромагнитных помех (фильтр электромагнитных помех), также называемый фильтрами радиочастотных помех или фильтрами радиочастотных помех, представляет собой схему фильтра, состоящую из конденсатора и катушки индуктивности. и резистор. Его схема фильтра состоит из конденсатора, катушки индуктивности и резистора.Пассивная двусторонняя сеть: один конец — это источник питания, а другой — нагрузка. Принцип действия фильтра EMI — это схема согласования импеданса: чем больше согласование импеданса между входной и выходной сторонами фильтра EMI, источником питания и стороной нагрузки, тем более эффективно ослабление электромагнитных помех. Фильтр может эффективно отфильтровывать определенную частоту или внешнюю частоту в линии электропередачи, тем самым получая сигнал мощности определенной частоты или исключая сигнал мощности после определенной точки частоты.Фактически, фильтр электромагнитных помех — это электрическое устройство / цепь, которая ослабляет высокочастотный электромагнитный шум, присутствующий в силовых и сигнальных линиях.

Фильтр электромагнитных помех — распространенный электрический элемент в источниках питания. В этом видео мы знакомим его и изучаем его схему.

Каталог


1.2 Источники электромагнитных помех

EMI — это электронный шум, который мешает электрическим сигналам и снижает целостность сигнала. Любое электрическое или электронное соединение устройства может стать потенциальным источником электромагнитных помех.Он генерируется извне космической энергией, такой как солнечные вспышки, удары молнии, атмосферный шум, электронное оборудование, линии электропередач и так далее. Большая его часть вырабатывается по ЛЭП и передается оборудованию по ЛЭП. Фильтры электромагнитных помех — это устройства или внутренние модули, предназначенные для уменьшения или устранения шумовых помех.

1.3 Синфазный шум и дифференциальный шум

Рисунок 1. Схема синфазного и дифференциального режимов

С этой характеристикой фильтра EMI группа прямоугольных сигналов или составной шум, проходящий через фильтр источника питания, может быть преобразован в синусоидальную волну определенной частоты.

Шумы, подавляемые сетевым фильтром, можно разделить на следующие два типа:

1) синфазный: одинаковый шум на двух (или более) линиях электропередачи можно рассматривать как шум линий электропередач на землю.

2) дифференциальный режим: шум между линиями электропередач.

Фильтр EMI будет иметь разные возможности подавления синфазного шума и дифференциального шума и обычно будет описываться спектром частоты, соответствующей подавлению (в децибелах).

1.4 Зачем нужны фильтры электромагнитных помех?

Электромагнитная совместимость ( EMC ) — важный показатель для измерения качества электронных продуктов, и он все чаще становится ключевым при разработке электронных продуктов. В процессе проектирования энергосистемы внедрение конструкции электромагнитной совместимости может улучшить общую противоинтерференционную способность энергосистемы, продлить срок службы системы и обеспечить безопасность использования.Следовательно, фильтр электромагнитных помех — это устройство, обеспечивающее хорошую электромагнитную совместимость.

Принцип адаптации фильтров электромагнитных помех

Цепи фильтров, обычно используемые в фильтрах источников питания, — это пассивная фильтрация и активная фильтрация. Основными формами пассивной фильтрации являются конденсаторный фильтр, фильтр индуктивности и комплексный фильтр (включая инвертированный L-тип, LC-фильтр, LCπ-фильтр и RCπ-фильтр и т. Д.).Основная форма активного фильтра — это активные RC-фильтры, также известные как электронные фильтры. Величина пульсирующей составляющей постоянного тока представлена ​​коэффициентом пульсации S. Чем больше значение, тем хуже эффект фильтрации.

Коэффициент пульсации (S) = основной максимум составляющей переменного тока выходного напряжения / составляющей постоянного тока выходного напряжения

Конкретный принцип работы заключается в следующем: после выпрямления переменного тока диодом направление одноразовое, но ток все еще постоянно меняется.Этот пульсирующий постоянный ток обычно не используется напрямую для источника питания радио. Следовательно, необходимо преобразовать пульсирующий постоянный ток в плавную волну постоянного тока, которая является фильтрующей. Другими словами, задача фильтрации состоит в том, чтобы максимально уменьшить флуктуационную составляющую выпрямленного выходного напряжения и преобразовать его в почти постоянный источник питания постоянного тока.

В соответствии с характеристиками электромагнитных помех порта питания, фильтр EMI может передавать мощность переменного тока источнику питания без ослабления.Это не только значительно снижает шум EMI при передаче переменного тока, но также эффективно подавляет шум EMI, создаваемый источником питания, предотвращая их попадание в сеть переменного тока, чтобы создавать помехи другим электронным устройствам.

Это пассивная сетевая структура, подходящая для источников питания как переменного, так и постоянного тока, и имеет функцию двустороннего подавления. Установка его между сетью переменного тока и источником питания эквивалентна добавлению блокирующего барьера между шумом электромагнитных помех электросети переменного тока и источником питания, то есть двустороннего подавления шума, поэтому он широко используется в различных электронных продуктах. .

С целью определения характеристик электромагнитных помех от силовых клемм разработан фильтр электромагнитных помех. Обычно это селективная двухконтактная сеть, состоящая из катушки индуктивности, конденсатора, резистора или ферритового устройства. По принципу работы он называется отражающим фильтром. Он обеспечивает высокий последовательный импеданс и низкий параллельный импеданс в полосе заграждения фильтра, что приводит к его серьезному несоответствию с импедансом источника шума и импедансом нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные составляющие обратно к источнику шума.

Принципы работы

На следующем рисунке представлена ​​типичная принципиальная схема фильтра электромагнитных помех: C1 и C2 — конденсаторы дифференциального режима, обычно называемые конденсаторами X, емкость часто составляет от 0,01 мкФ до 0,47 мкФ; Y1 и Y2 — синфазные конденсаторы, обычно называемые Y-конденсатором, емкость не должна быть слишком большой, обычно в десятки нанофарад, если она слишком велика, это легко вызовет утечку; L1 — синфазный дроссель, представляющий собой пару катушек, намотанных в одном ферритовом кольце в одном направлении.Индуктивность составляет несколько миллигенри. Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазная дроссельная катушка имеет большой импеданс для ослабления сигнала помехи. Для сигнала режима магнитное поле, создаваемое двумя катушками, смещается, поэтому оно не влияет на работу схемы. Следует отметить, что это схема первичного фильтра, если вы хотите лучших результатов, вы можете использовать вторичную фильтрацию.

Рисунок 2. Типовая принципиальная схема фильтра электромагнитных помех

Чтобы судить об электромагнитном фильтре, необходимо понимать его рабочие характеристики. Основные параметры: номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сопротивление изоляции, выдерживаемое напряжение, рабочая температура, вносимые потери и т. Д. Самый важный из них — вносимые потери. Вносимое затухание часто обозначается как «IL», иногда его также называют вносимым затуханием. Этот индикатор является основным показателем работоспособности фильтра EMI.Обычно выражается числом децибел или кривой частотной характеристики. Это относится к коэффициенту мощности или отношению напряжения на клеммах тестового сигнала от источника питания к нагрузке до и после подключения фильтра к цепи. Чем больше количество децибел, тем сильнее способность подавлять помехи. Например, некоторые вносимые потери можно проверить с помощью тестовой системы с сопротивлением 50 Ом. На следующем рисунке показаны вносимые потери фильтра электромагнитных помех.

Рисунок 3.Вносимые потери фильтра EMI

Ⅳ Классификация фильтров EMI

Существует два основных типа фильтров EMI: кондуктивные EMI ​​и излучаемые EMI. Кондуктивные электромагнитные помехи проходят через такие проводники, как провод, а излучаемые электромагнитные помехи распространяются по воздуху. В конструкции высокоскоростной печатной платы высокочастотные сигнальные линии, выводы интегральной схемы, различные разъемы и т. Д. Могут стать источниками излучаемых помех, которые могут излучать электромагнитные волны и влиять на нормальную работу систем или подсистем.

Выбор

Следовательно, при покупке фильтра электромагнитных помех следует полностью учитывать номер фазы, номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сертификацию, объем и форму, вносимые потери и т. Д. Номинальное напряжение / ток должны соответствовать требованиям продукта, а ток утечки не может быть слишком большим. Можно выбрать фильтр EMI с соответствующей системой сертификации. Определите его объем и форму в соответствии с фактическим применением.Когда вносимые потери велики, подавляющая способность высока и т. Д.

В дополнение к этому необходимо учесть некоторые детали. Например, некоторые фильтры электромагнитных помех являются военными, а некоторые — промышленными. Некоторые из них предназначены для бытовой техники, некоторые — для инверторов, а некоторые — для медицинского оборудования. Только когда объект будет определен, вы сможете выбрать подходящий. При соблюдении основных условий цена является ключевым фактором, который следует учитывать.

Установка

1. Фильтр электромагнитных помех не может иметь путь электромагнитной связи.

1) Линии электропередач слишком длинные.

2) Линии электропередач расположены слишком близко.

Обе эти установки неверны. Суть проблемы в том, что существует очевидный путь электромагнитной связи между входным проводом фильтра и его выходным проводом. Таким образом, сигнал EMI, присутствующий на одном конце фильтра, избегает подавления фильтра и напрямую передается на другой конец фильтра без ослабления.Следовательно, в первую очередь необходимо эффективно разделить входные и выходные линии фильтра.

Кроме того, если два вышеуказанных типа фильтров источника питания установлены внутри экрана устройства, сигнал EMI на внутренних цепях и компонентах устройства будет напрямую связан с внешней стороной устройства из-за генерируемого сигнала EMI. излучением на (силовом) выводе фильтра. Таким образом, экранирование устройства теряет подавление электромагнитного излучения, создаваемого внутренними компонентами и цепями.Конечно, если есть сигнал EMI на фильтре (источнике питания), он также будет связан с компонентами и цепями внутри устройства из-за излучения, тем самым нарушая подавление сигнала EMI.

2. Не связывайте кабели вместе.

В общем, при установке фильтра электромагнитных помех в электронное устройство или систему будьте осторожны, чтобы не связать вместе провода между концом питания и концом нагрузки, поскольку это, несомненно, усугубляет электромагнитную связь между ними и вызывает плохое подавление сигналов электромагнитных помех.

3. Старайтесь избегать использования длинных заземляющих проводов.

Рекомендуется подключать инвертор или двигатель к выходу фильтра EMI на длине не более 30 см. Поскольку слишком длинная линия заземления означает большую индуктивность и сопротивление заземления, это может серьезно повредить подавление синфазных помех в фильтре. Лучше прикрепить экран фильтра к корпусу на входе питания устройства с помощью металлических винтов и шайб со звездообразной пружиной.

4.Линии ввода и вывода должны быть разделены.

Наличие расстояния не означает параллельного подключения, поскольку это снижает эффективность фильтра.

5. Корпус фильтра электромагнитных помех должен плотно прилегать к корпусу.

Металлический корпус фильтра для инвертора и кожух корпуса должны быть хорошо соединены, а также заземляющие провода.

6. Соединительные линии должны быть витой парой.

Для входных и выходных соединительных линий предпочтительно выбирать экранированные витые пары, которые могут эффективно устранять некоторые высокочастотные сигналы помех.

Часто задаваемые вопросы по основам работы с фильтрами электромагнитных помех

1. Что такое фильтр электромагнитных помех?

Фильтры электромагнитных помех или фильтры электромагнитных помех, также называемые фильтрами радиочастотных помех или фильтрами радиочастотных помех, являются эффективным способом защиты от вредного воздействия электромагнитных помех.

2. Что вызывает электромагнитные помехи?

Кондуктивные помехи
Кондуктивные электромагнитные помехи вызываются физическим контактом проводников, в отличие от излучаемых электромагнитных помех, вызываемых индукцией (без физического контакта проводников).Для более низких частот электромагнитные помехи вызываются проводимостью, а для более высоких частот — излучением.

3. Для чего используется фильтр электромагнитных помех?

Большая часть электроники содержит фильтр электромагнитных помех, либо как отдельное устройство, либо встроенный в печатные платы. Его функция заключается в снижении высокочастотного электронного шума, который может создавать помехи другим устройствам. В большинстве стран существуют нормативные стандарты, ограничивающие уровень создаваемого шума.

4.Что такое фильтр постоянного тока EMI?

Фильтр

обеспечивает подавление шума в обоих направлениях, защищая ваши линии постоянного тока от шума, создаваемого определенным элементом оборудования, или защищая ваше чувствительное оборудование от шума, исходящего от источника постоянного тока или других нагрузок.

5. Где мне разместить фильтр электромагнитных помех?

Линия электропередачи или сетевой фильтр электромагнитных помех помещается в точке входа питания оборудования, в которое он устанавливается, чтобы предотвратить выход или проникновение шума в оборудование.По сути, фильтр электромагнитных помех состоит из двух основных типов компонентов — конденсаторов и катушек индуктивности.

6. В чем разница между RFI и EMI?

Термины EMI и RFI часто используются как синонимы. EMI — это фактически любая частота электрического шума, тогда как RFI — это определенная подмножество электрического шума в спектре EMI. … Излучаемые электромагнитные помехи похожи на нежелательные радиопередачи, исходящие от линий электропередач.

7.Как я могу уменьшить EMI?

Используйте экранированный кабель витой пары для передачи сигналов КИП. Скручивание проводов уравновешивает влияние электромагнитных помех на оба провода, что значительно снижает погрешность из-за электромагнитных помех. Окружение проводов прибора экраном защищает их от электромагнитных помех и обеспечивает путь для тока, генерируемого электромагнитными помехами, для прохождения через землю.

8. Как работает фильтр электромагнитных помех?

EMI, или электромагнитные помехи, определяются как нежелательные электрические сигналы и могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений…. Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом, чтобы отводить высокочастотный шум от входа фильтра, либо обратно в источник питания, либо в заземление.

9. Как проверить фильтр электромагнитных помех?

Для проверки фильтра электромагнитных помех используйте омметр. Измерьте расстояние от одного контакта того места, где вы подключаете шнур питания (линию) к одной из выходных линий, мимо фильтра электромагнитных помех (нагрузки). Вы должны получить около 0,4 Ом.

10.Что такое фильтрация электромагнитных помех?

При подключении к устройствам или цепям фильтры электромагнитных помех могут подавлять электромагнитный шум, передаваемый через проводимость. Эти фильтры удаляют любой нежелательный ток, проходящий через проводку или кабели, позволяя при этом свободно течь желаемым токам.

Вам также может понравиться

Принцип действия и принцип действия фильтра

Общие области применения фильтра

Классификация электронных фильтров

Что такое цепь фильтра нижних частот?

Важные меры по предотвращению электромагнитных помех — технология фильтрации

Основы и принцип работы сетевого фильтра

Основы сетевого фильтра

Фильтр линии электропередачи, также называемый фильтром линии электропередачи EMI, представляет собой пассивную двунаправленную сеть, электрическое оборудование, которое эффективно фильтрует конкретную частотную точку в линии электропередачи или частоту за пределами конкретной частотной точки.Сетевые фильтры предназначены для защиты от электромагнитных помех (EMI) в сети и представляют собой частотно-избирательную двухпортовую сеть, обычно состоящую из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов. Фактически это своего рода фильтры, которые по принципу работы также могут называться отражательными фильтрами. Он обеспечивает высокий последовательный импеданс и низкий параллельный импеданс в полосе заграждения фильтра, сильно несовпадая между источником шума и его импедансом с импедансом нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные составляющие обратно к источнику шума.

При выборе фильтра линии питания следует учитывать три основных показателя: во-первых, это напряжение и ток, затем — вносимые потери и, наконец, это размер и структура. Поскольку фильтр внутри обычно герметичен, окружающая среда не является главной проблемой. Однако температурные характеристики всех заливочных материалов и конденсаторов фильтра имеют некоторое влияние на характеристики окружающей среды силового фильтра.

Структура фильтра линии электропередачи

Линейные фильтры

обычно представляют собой пассивные фильтры, состоящие из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, без активных компонентов, таких как транзисторы.Согласно характеристикам электромагнитных помех в порте питания, линейный фильтр электромагнитных помех является пассивным фильтром нижних частот, который передает переменный ток в источник питания без затухания и значительно ослабляет электромагнитные помехи, поступающие с переменным током. В то же время он эффективно подавляет электромагнитные помехи, создаваемые силовым оборудованием, чтобы предотвратить его попадание в сеть переменного тока и создание помех другим электронным устройствам.

На рисунке ниже показана типичная схема фильтра линии электропередачи, и легко понять ее структуру.Это пассивная сеть, подходящая как для переменного, так и для постоянного тока с функцией подавления двунаправленных сигналов. Он размещается между электросетью переменного тока и источником питания, что эквивалентно экранированию помех от электромагнитных помех между ними. Такой простой пассивный фильтр играет роль двустороннего шумоподавления, что широко применяется в различных электронных устройствах.

Как показано на рисунке выше, C 1 и C 2 — конденсатор дифференциального режима, обычно называемый конденсатором X, с подходящим выбором емкости от 0.От 01 мкФ до 2,22 мкФ; C 3 и C 4 — это синфазный конденсатор, называемый Y-конденсатором, с емкостью от нескольких нанофарад (нФ) до десятков. Емкость C 3 и C 4 не следует выбирать слишком большой; в противном случае это может привести к такой опасности, как утечка тока из фильтра или даже корпуса. L — синфазный дроссель, представляющий собой пару катушек, скрученных в одном направлении вокруг одного и того же ферритового кольца, с индуктивностью около нескольких миллигенри (мГн). Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазный дроссель имеет больший импеданс и, таким образом, ослабляет сигнал помехи.Для сигнала дифференциального режима (здесь это низкочастотный ток питания) магнитные поля, создаваемые двумя катушками, компенсируются, поэтому функция передачи мощности схемы не изменяется. Обратите внимание, что это одноступенчатая схема фильтра. Если вы хотите получить лучший эффект фильтра, можно использовать двухступенчатый фильтр.

Принцип работы сетевого фильтра

Обычно используемые цепи фильтров сетевых фильтров имеют пассивную фильтрацию и активную фильтрацию.Основными формами пассивной фильтрации являются емкостная фильтрация, индуктивная фильтрация и комплексная фильтрация (включая инвертированный L-тип, LC-фильтрацию, LC-фильтрацию π-типа и RC-фильтрацию π-типа и т. Д.). Основная форма активной фильтрации — это активная RC-фильтрация, также известная как электронные фильтры. Величина составляющей пульсаций в электричестве постоянного тока представлена ​​коэффициентом пульсаций S: чем больше значение, тем хуже фильтрующий эффект фильтра.

Коэффициент пульсации (S) = максимальное значение основной волны переменного тока составляющей выходного напряжения / составляющей постоянного тока выходного напряжения

Принцип фильтра линии электропередачи

— это сеть адаптации импеданса: чем больше несоответствие импеданса между входной и выходной стороной линейного фильтра и стороной питания и нагрузки, тем более эффективно ослабление электромагнитных помех (EMI).Конкретный принцип работы заключается в следующем. После выпрямления переменного тока диодом направление одноразовое, но сила тока все еще постоянно меняется. Обычно эта пульсация постоянного тока не используется напрямую для питания. Чтобы преобразовать пульсацию постоянного тока в гладкую форму волны, нужно сделать одну вещь — фильтрацию. Другими словами, задача фильтров состоит в том, чтобы максимально уменьшить пульсации выходного напряжения выпрямителя и преобразовать их в почти постоянный постоянный ток.

ATO предлагает вам недорогие, но высококачественные линейные фильтры EMI, однофазные 1A, 3A и 6A, трехфазные 1-ступенчатые и 2-ступенчатые 10A, 20A, 30A…

Рекомендации по установке фильтров EMI

Фильтры электромагнитных помех (EMI) имеют решающее значение для широкого спектра оборудования и устройств. Установка фильтра электромагнитных помех помогает им функционировать должным образом и не дает им мешать работе других устройств. Электромагнитная совместимость (ЭМС) также является ключевым компонентом соответствия международным нормам и многим отраслевым стандартам. Чтобы фильтры электромагнитных помех обеспечивали желаемую производительность, они должны быть установлены правильно.Следование передовым методам установки фильтров электромагнитных помех помогает оптимизировать их работу и обеспечивает безопасные пределы соответствия для устройств.

Рекомендации по установке фильтров электромагнитных помех

Хотя некоторые передовые методы применимы почти ко всем установкам фильтров EMI, процесс установки для каждого фильтра может немного отличаться. Из-за этого различия обязательно проконсультируйтесь с литературой по продукту для фильтра электромагнитных помех при его установке или обратитесь в службу технической поддержки.Имея это в виду, вот некоторые из наиболее важных рекомендуемых методов установки фильтров электромагнитных помех.

Наконечники заземления

Заземление, также называемое заземлением, является важной частью системы и установки фильтра электромагнитных помех, где часто возникают проблемы. Чтобы избежать этих проблем, помните об этих рекомендациях по установке фильтра электромагнитных помех.

Важно помнить, что существует разница между заземлением EMI / системы и защитным заземлением. Защитное заземление — это соединение или проводник, обеспечивающий прохождение токов во время повреждения цепи.На высоких частотах возникают токи помех, а это означает, что обычное защитное заземление не подходит для защиты от электромагнитных помех. Высокий импеданс этих систем может привести к увеличению излучаемых излучений от системы и ее чувствительности к помехам от внешних источников. Для электромагнитных помех необходима система заземления с очень низким импедансом для высокочастотных (ВЧ) сигналов. Основные цели наземного проектирования для EMC

  • Минимизирует перекрестные помехи
  • Минимизирует выбросы
  • Минимизирует восприимчивость

Следующие советы помогут обеспечить надлежащее заземление EMI:

  • Используйте соединения с низким сопротивлением для соединения различных частей системы заземления.Плоские провода, например, имеют более низкое ВЧ полное сопротивление, чем круглые.
  • Убедитесь, что все соединения заземления как можно короче. Рассмотрите возможность использования плоской плетеной заземляющей ленты, поскольку эти компоненты обеспечивают увеличенную площадь поверхности.
  • Используйте наибольшую доступную площадь в качестве заземляющего проводника. Стенка шкафа часто является подходящей поверхностью.
  • Удаление краски с монтажных поверхностей шкафов может помочь достичь соединения с низким сопротивлением.
  • Для обеспечения безопасности и надлежащей работы перед подключением любых проводов убедитесь, что заземление системы питания подключено к точке заземления фильтра.
  • Обязательно изучите и соблюдайте все соответствующие правила техники безопасности, связанные с заземлением.
  • Проверьте все соединения в ваших системах заземления с низким сопротивлением в рамках плановых проверок.

Советы по подключению / подключению фильтра

Фильтрация электромагнитных помех работает в обоих направлениях. Он предотвращает попадание шума в линию электропередачи и предотвращает выход шума, генерируемого внутри системы. Поскольку шум в основном распространяется по линиям электропередач и часто исходит от них, проводка / подключение фильтра становится решающим в процессе установки фильтра EMI.Принятие во внимание передовых методов проводки может помочь уменьшить множество потенциальных проблем EMI.

  • Разделяйте провода питания и управления. Убедитесь, что провода питания и управления не проложены параллельно. Если кабели должны пересекаться, убедитесь, что они пересекаются под прямым углом или как можно ближе к нему.
  • Проложите провода как можно ближе к панели.
  • Убедитесь, что входной и выходной проводники фильтра разделены.
  • Держите входные и выходные провода разделенными.
  • При необходимости используйте экранированную проводку, особенно со стороны, которая должна быть защищена от излучаемого шума.
  • Убедитесь, что экран экранированных кабелей заделан с обоих концов.

Советы по монтажу фильтра электромагнитных помех

Кабели и проводка внутри системы, включая кабели входного питания, могут действовать как антенна для высокочастотных шумов (10 МГц и выше), излучая их по воздуху, а также собирая их. Это может создать серьезную проблему для уменьшения как излучаемых, так и высокочастотных кондуктивных помех.Шум с более высокой частотой (10 пФ МГц и выше), отфильтрованный схемой фильтра, может возвращаться на другую сторону (кабели) через излучаемую моду. Это делает установку фильтра весьма критичной. Соблюдение следующих рекомендаций по установке фильтра электромагнитных помех может обеспечить надлежащую работу фильтра электромагнитных помех:

  • Установите фильтр в таком месте, где требуется самая короткая длина кабеля.
  • Если целью является уменьшение шума, установите фильтр как можно ближе к источнику электромагнитных помех, будь то привод, источник бесперебойного питания, инвертор или другой компонент.Чем дальше, тем больше проводов доступно для распространения шума.
  • Для обеспечения соответствия требованиям EMI установите фильтр как можно ближе к точке подачи питания (POE).
  • Крепление фильтра к корпусу в точке подачи питания на переборке с надлежащим экранированием, обеспечивающее хорошую изоляцию ввода-вывода.
  • Если монтаж на переборке невозможен, сделайте провода / кабели на входе фильтра как можно короче и при необходимости экранируйте входные кабели.
  • Для приложений MIL используйте разъем класса MIL, установленный непосредственно на корпусе фильтра, и закрепите его на переборке на шасси.
  • Экранируйте выходной кабель фильтра, если он улавливает шум изнутри системы.
  • Прокладывайте кабели вдали от известных источников шума в системе.
  • По возможности устанавливайте фильтр непосредственно на заземленную металлическую панель. Корпус фильтра действует как заземление, и его установка непосредственно на пластину заземления позволяет избежать прокладки заземляющих проводов и создать хорошее заземление с низким импедансом для защиты от электромагнитных помех.
  • Убедитесь, что питание всех цепей в системе подается со стороны выхода фильтра и нет неотфильтрованного питания.

Советы, связанные с номинальным током фильтра электромагнитных помех

Чтобы определить требования к номинальному току для фильтра, рассмотрите максимальные характеристики номинального тока для системы, к которой он подключен. Это максимальный среднеквадратичный (RMS) ток или номинальная мощность в лошадиных силах нагрузки, которая будет подключена к фильтру. Если присутствует прерыватель, фильтр всегда должен быть рассчитан на соответствие или превышение номинала прерывателя.

Вы можете подключить некоторые типы фильтров параллельно для достижения более высоких значений тока.Чтобы этот подход работал, вам необходимо использовать идентичные модели фильтров, а соединение должно позволять фильтрам равномерно распределять ток. Обязательно соблюдайте Национальный электротехнический кодекс (NEC) и все местные электротехнические нормы на протяжении всего процесса.

Преимущества использования передовых методов установки фильтров электромагнитных помех

Предыдущие руководства по установке фильтров электромагнитных помех и передовые методы могут дать много преимуществ, в том числе:

  • Соответствующая установка помогает свести к минимуму распространение помех и снизить их восприимчивость.
  • Помогает в достижении соответствия стандартам и нормам, ответственность за которые в конечном итоге лежит на установщике.
  • Следование передовым методам установки фильтров электромагнитных помех обычно снижает общие затраты на соблюдение нормативных требований за счет сокращения затрат на повторные испытания и оптимизации решения.

Фильтры электромагнитных помех от Astrodyne TDI

Astrodyne TDI занимается проектированием, разработкой и поставкой высококачественных фильтров электромагнитных помех для широкого спектра применений, включая коммерческое, промышленное, медицинское и военное, на протяжении более 50 лет.Наши решения по фильтрам электромагнитных помех могут помочь в улучшении характеристик электромагнитных помех ваших устройств и в соответствии с соответствующими стандартами электромагнитной совместимости.

Мы предлагаем как стандартные, так и индивидуальные фильтры электромагнитных помех. Мы тесно сотрудничаем с вами, чтобы определить идеальные решения по фильтрации электромагнитных помех для ваших приложений, и предлагаем широкий спектр типов фильтров, от небольших однофазных фильтров до промышленных трехфазных устройств. У нас есть инженерный и конструкторский опыт для разработки индивидуальных решений по фильтрам электромагнитных помех, которые помогут вашему оборудованию соответствовать применимым требованиям.

В дополнение к фильтрам электромагнитных помех у нас также есть обширный ассортимент и инвентарь источников питания для различных приложений.

Чтобы узнать о наших решениях по фильтрам электромагнитных помех и других возможностях, свяжитесь с нами или запросите ценовое предложение сегодня.

Зачем нужен фильтр линии электропередачи и где его разместить? | SCHURTER

Модуль входа EMCInletMedicalPower

В настоящее время практически невозможно выполнить требования стандартов EMC. Компоненты Schurter EMC помогут вам в этом.

Это архивная статья, опубликованная 08.01.2019. Некоторая информация может быть устаревшей и соответствовать текущему состоянию. Пожалуйста, свяжитесь с нами в случае заинтересованности.

Schurter предлагает широкий спектр компонентов ЭМС:

● Модули ввода питания с фильтром для токов от 0,5 до 20A.
● Фильтры ЭМС (1-фазный, 3-фазный переменного и постоянного тока). Самый маленький, 1-фазный, 6A / 250VAC FMLB-09 5500.2031, имеет размеры 50x45x28,6 мм и вес 116 г.Один из самых больших — 3-фазный, 1100A / 520VAC FMAC-0974-K152I с размерами 590x230x200 мм и весом 47 кг.
● Дроссели с компенсацией тока (1-фазные и 3-фазные) для токов от 0,4 до 50A.

Большинство модулей ввода питания оснащены системой блокировки V-Lock. Разъем питания оснащен штифтом, который блокируется с выемкой в ​​модуле ввода питания и, таким образом, надежно предотвращает случайное выдергивание шнура.

Дополнительную информацию обо всех компонентах Schurter EMC можно найти в обзорах PEM, фильтров и дросселей.

Зачем нам нужен сетевой фильтр?

В настоящее время в электронном оборудовании обычно используется импульсный источник питания и быстрая цифровая схема. Такие устройства генерируют высокочастотные напряжения и токи при нормальной работе. Без фильтра линии электропередачи практически невозможно выполнить требования стандартов ЭМС.

Две основные функции фильтра линии питания:
● Предотвращение попадания высокочастотных сигналов, генерируемых в устройстве, во входную линию питания.
● Предотвращение попадания высокочастотных сигналов в систему распределения питания переменного тока (помехи) в оборудование.

В настоящее время оборудование информационных технологий (ITE) должно соответствовать требованиям стандарта на излучение EN55032 и стандарта помехоустойчивости EN55035 .

EN55032 определяет пределы кондуктивных помех на сетевых клеммах в диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГц и излучаемых помех в диапазоне от 30 МГц до 1 ГГц.

Линейные фильтры Schurter оптимизированы для диапазона частот от 150 кГц до 30 МГц, где они обеспечивают наилучшее затухание, но в то же время они также имеют затухание около 20 дБ на частоте 400 МГц, что помогает уменьшить излучение антенны, создаваемое шнуром питания.

Нормативы на кондуктивное излучение предназначены для контроля излучения от системы распределения электроэнергии переменного тока общего пользования, которое возникает из-за высокочастотных токов, возвращаемых обратно в линию электропередачи. Обычно эти токи слишком малы, чтобы создавать помехи другим изделиям, подключенным к той же линии электропередачи, однако они достаточно велики, чтобы вызвать излучение линии электропередачи и, возможно, стать источником помех, например, для AM-радио.

(Например, EN 55032 требует кондуктивных помех от устройств класса A ≤ 60 дБмкВ = 1 мВ в диапазоне частот от 500 кГц до 30 МГц.)

Сетевой фильтр также эффективно ослабляет непрерывные радиочастотные помехи во время испытаний в соответствии с EN 55035 §4.2.2.3, где среднеквадратичный радиочастотный сигнал 3 В в диапазоне от 150 кГц до 10 МГц, от 3 до 1 В в диапазоне от 10 МГц до 30 МГц и 1 В в диапазоне от 30 МГц до 80 МГц. вводится в линию электропередачи.

В сочетании с защитой от перенапряжения фильтр также помогает пройти испытания в соответствии с EN 55035 §4.2.4 — быстрые электрические переходные процессы и EN 55035 §4.2.5-скачки.

Где разместить сетевой фильтр?

Эффективность фильтра в равной степени, если не больше, зависит от того, как и где он установлен, и от того, как подводятся провода к фильтру, чем от электрической конструкции фильтра.На рисунке ниже показаны три распространенные проблемы , связанные с установкой сетевого фильтра, значительно снижающего его эффективность.

1. Фильтр не устанавливается близко к точке, где линия питания входит в корпус. Открытая линия электропередачи (антенна) может улавливать шум от электрических и магнитных полей внутри корпуса.
2. Провод, соединяющий фильтр с корпусом, имеет большую индуктивность, что снижает эффективность Y-конденсаторов в фильтре.Производитель собирает Y-конденсаторы так, чтобы соединение с крышкой имело минимальную индуктивность.

3. Емкостная связь возникает между зашумленной проводкой источника питания к фильтру и линией питания переменного тока.

На следующем рисунке показан правильно установленный сетевой фильтр.

Фильтр устанавливается там, где линия переменного тока входит в корпус, чтобы предотвратить попадание электромагнитного поля на фильтруемую линию питания. Металлический корпус теперь также блокирует любую емкостную связь между входным кабелем фильтра и линией питания с фильтром.

Фильтр установлен таким образом, что металлический корпус фильтра находится в прямом контакте с корпусом устройства, что устраняет любую дополнительную индуктивность, последовательно подключенную к внутренним Y-конденсаторам. Любой провод между корпусом фильтра и корпусом снижает эффективность фильтра из-за его индуктивности.

Провода между фильтром и источником питания должны быть проложены близко к корпусу, чтобы свести к минимуму любые наводки. Не прокладывайте входные провода фильтра рядом с выводами выходного постоянного тока, так как это максимизирует связь паразитных емкостей.Входные провода также следует держать вдали от сигнальных кабелей (особенно цифровых кабелей), и их нельзя прокладывать над печатной платой цифровой логики или рядом с ней.

Дополнительным усовершенствованием схемы, показанной выше, является установка источника питания рядом с фильтром линии питания.

Приведенный выше факт указывает на преимущества сетевого фильтра со встроенным разъемом для шнура питания переменного тока.

Эта конфигурация требует установки фильтра там, где шнур питания входит в корпус и где металлический фланец фильтра привинчен или приклепан к корпусу (на неокрашенной проводящей поверхности), чтобы Y-конденсаторы были должным образом заземлены.

Для получения дополнительной информации о продукции Schurter свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Не пропустите эти статьи

Вам нравятся наши статьи? Не пропустите ни одного из них! Вам не о чем беспокоиться, мы организуем вам доставку.

меня интересует

Дата публикации 08.01.2019.
При размещении статьи на своем веб-сайте просьба указывать ее источник: https: //www.soselectronic.com / article / schurter / why-do-we-need-a-power-line-filter-and-where-to-place-it-2261

Схема фильтра

— обзор

17.5.1 Low-Pass, High Вспомогательные средства для проектирования проходных и полосовых фильтров

В этой главе вы познакомились с ошеломляющим разнообразием схем фильтров. Невозможно (ну, это было бы очень сложно) создать единую схему, которая могла бы реализовать все типы фильтров. Вместо этого я оставлю вас с единственной схемой универсальной схемы фильтра (ну, фильтр нижних частот, верхний проход и полосовой фильтр) (рис.17.22).

Рисунок 17.22. Схема универсального фильтра.

Полные сопротивления общего назначения, или «Z», могут быть резисторами или конденсаторами, в зависимости от выбранной топологии фильтра. Не все компоненты будут установлены для каждого фильтра. Некоторые из них могут быть резисторами 0 Ом, другие могут быть «разомкнутыми», не установленными.

Эта одиночная схема может реализовывать каскады низких, высоких и полосовых частот. Хотя двухполюсные фильтры Саллена – Ки могут быть реализованы, зачем беспокоиться, если у вас может быть и три полюса с такой же легкостью?

Как и в случае с усилением и смещением, я написал вспомогательное средство для проектирования фильтров, которое также доступно на сопутствующем веб-сайте.На рис. 17.23 показан снимок экрана.

Рисунок 17.23. Калькулятор универсальных фильтров.

Нужно немного пояснить. Когда калькулятор впервые появляется, все импедансы и единицы измерения будут пустыми, в отличие от снимка экрана выше. Чтобы использовать калькулятор, сначала вам нужно знать, какой фильтр вы разрабатываете: низкочастотный, высокочастотный или полосовой. Эти три типа доступны в раскрывающемся меню в поле «Тип фильтра». Затем есть ряд полей, которые зависят от типа создаваемого вами фильтра: Для (тип фильтра), введите (значение) серию строк.Например, для всех типов фильтров LP, HP и BP требуется частота. Для низких и высоких частот это будет частота среза –3 дБ. Для полосы пропускания это будет центральная частота. Итак, для всех фильтров введите частоту. Поскольку это фильтр нижних частот, единственные оставшиеся решения, которые вам нужно принять, — это последовательность конденсаторов (E6, E12 или E24) и значение начального резистора, которое будет масштабировать конденсаторы. Нажмите кнопку «Рассчитать», и появятся значения компонентов.

Если вместо этого вы выберете фильтр верхних частот, вы заметите, что конденсаторы и резисторы поменялись местами слева направо.Конечно, для фильтров верхних частот вы выбираете промежуточный конденсатор вместо затравочного резистора. Семь номиналов резисторов внизу, от Ro до R 2 , одинаковы для фильтров нижних и верхних частот, 0 Ом или разомкнутый. Эти маршруты позволяют настроить универсальную схему и печатную плату на трехполюсную топологию фильтра Саллена – Ки. Это кардинально меняется, если вместо этого вы выбираете «полосовой пропуск». Z1 становится равным 0 Ом, Z5 и Z6 становятся разомкнутыми, и некоторые значения резисторов внизу заполняются, другие используются для настройки схемы для модифицированной конфигурации Делияниса.

Кроме того, справа от калькулятора появятся схемы и примечания к схеме. Они меняются в зависимости от топологии. Для правильного масштабирования резисторов и конденсаторов с вашей стороны потребуется некоторый опыт. Все конденсаторы должны быть из диэлектрика 1% NPO / COG, если это возможно, особенно если фильтр должен выдерживать разные температуры. Хотя конденсаторы NPO / COG более высокого номинала становятся все более распространенными, обычно пределом является 10000 пФ, а все, что выше 1000 пФ, обычно является большим, дорогим и труднодоступным.Любой ценой не поддавайтесь искушению использовать 5% конденсаторы, особенно в полосовом фильтре. Выберите допуск 1% и примите это решение вместе с отделами материально-технического снабжения и производства.

Чтобы еще больше облегчить ваш дизайн, я сделал макет платы по схеме универсального фильтра выше. Он предназначен для размещения одиночных операционных усилителей SO-8 и резисторов 1206 для поверхностного монтажа. Реализован одинарный слой печатной платы. Герберы также доступны на сопутствующем веб-сайте (рис.17.24).

Рисунок 17.24. Универсальный фильтрующий картон.

Вы можете использовать этот подход для реализации универсальной компоновки на печатной плате. Это может быть сделано, когда должны использоваться несколько ступеней фильтрации, и неясно, действительно ли данному алгоритму цифрового процессора сигналов нужна функция верхних частот или функция нижних частот, или может ли приложение получить выгоду от двух этапов одного. типа, например.

Символы электронных фильтров — электрические и электронные символы

Символы электронных фильтров

Общий частотный фильтр

Это общий символ, представляющий частотный фильтр.Частотный фильтр — это электронная схема, которая отклоняет или ослабляет определенные частоты и разрешает другие частоты. Этот символ представляет только частотный фильтр в целом, но не конкретный тип.

Фильтр верхних частот

Фильтр этого типа пропускает только высокочастотный сигнал, а блокирует или ослабляет низкочастотные сигналы, известный как фильтр верхних частот.

Символ представляет две волны (сигналы), то есть нижний и верхний сигнал, аналогичные низкой и высокой частоте соответственно.Нижний пунктирный сигнал обозначает блокировку низкой частоты.

Фильтр нижних частот

Фильтр нижних частот блокирует или ослабляет любой высокочастотный сигнал и позволяет низкочастотному сигналу называется фильтром нижних частот. Символ обозначает блокировку высокой частоты.

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр блокирует как низкие, так и высокие частоты, но позволяет использовать частоту между низкой и высокой частотой. Допустимый диапазон частот формирует полосу, поэтому его называют полосовым фильтром.Символ показывает, что верхний и нижний сигнал заштрихованы (заблокированы), в то время как промежуточный сигнал проходит.

Фильтр отклонения полосы

Фильтр отклонения полосы или ограничивающий полосовой фильтр также известен как режекторный фильтр. Этот фильтр, как следует из его названия, блокирует или отклоняет определенную полосу частот. Частоты выше или ниже этой конкретной полосы проходят без какого-либо затухания.

Переменный короткополосный фильтр

Это тип полосового режекторного фильтра с переменным диапазоном частот.Отклоняемую полосу частот можно изменить с помощью специальной функции, обычно ручки для изменения значений компонентов внутри схемы.

Полосовой фильтр с переменной центральной частотой

Это тип полосового фильтра с переменной центральной частотой. Центральная частота — это центральная точка между низкой и высокой угловой частотой. Изменение центральной частоты изменяет полосу фильтра.

Полосовой фильтр с регулируемой селективностью

Полосовой фильтр такого типа имеет опцию переменной избирательности, которая позволяет фильтру изменять допустимую полосу частот путем изменения угловых частот.

Ниже приведен список символов электронных фильтров, которые объяснены выше.

Другие электрические и электронные символы:

3 способа уменьшить шум источника питания

Эта статья является частью TechXchange: Углубление в EMI, EMC и шум

Шум — постоянная проблема в энергоснабжении. дизайн питания. Хотя существуют ограничения FCC на электромагнитные помехи (EMI), излучаемые в воздух, а также на кондуктивный шум, который ваша конструкция вводит обратно на свой вход, ваша первая проблема с шумом — это достаточно низкий уровень шума на ваших выходах.

Пульсация и шум

Некоторые инженеры различают пульсации на выходе и шум на выходе. Оба явления представляют собой нежелательный сигнал, наложенный на чистый идеальный выходной сигнал постоянного тока (рис. 1) . Источником пульсаций является периодическая входная частота, а также частота переключения управляющей микросхемы. Источник переменного / постоянного тока будет иметь входную частоту 50, 60 или, возможно, 400 Гц. Независимо от того, насколько хороша коммутационная микросхема, которую вы используете, небольшая часть этой частоты будет просачиваться через схему переключения.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216e18» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Электронный дизайн Сайты Электронный дизайн com Files Рисунок 1 Элемент шума источника питания14pp «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/11/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Figure_1_Power_supply_noise_Element14 max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

1.В самом общем смысле шум источника питания представляет собой комбинацию нежелательных периодических пульсаций и всплесков в сочетании со случайным шумом от устройств или внешних источников. (Предоставлено Element14 / Newark)

Величина пульсации, относящейся к входу, будет регулироваться линейными правилами вашего дизайна. Это похоже на концепцию коэффициента отклонения источника питания (PSRR) — какую часть входного сигнала линейный регулятор пропускает на выход. Это не только функция микросхемы управления, но и работа всей схемы.

PSRR 60 дБ означает, что любое отклонение на входе будет ослаблено на 1000 на выходе. Первичный способ улучшить регулирование линии — увеличить коэффициент усиления цепи управления. Чем выше коэффициент усиления контура управления, тем меньше ошибка на выходе; входная пульсация — это еще одна ошибка, с которой должен справиться цикл. Вы также можете использовать входные конденсаторы большего размера, которые уменьшат пульсации на входной шине постоянного тока, поэтому PSRR контура управления будет применяться к меньшему отклонению.

Поверх любой собственной пульсации на выходе будет случайный шум, генерируемый опорным напряжением управляющей микросхемы и всеми другими источниками теплового, дробового и фликкер-шума. Есть три распространенных способа справиться с этим шумом, которые также часто помогают с рябью:

Фильтрация

Вы можете использовать фильтр для удаления шума из источника питания так же, как вы используете фильтры для удаления шума из сигнала. Действительно, вы можете рассматривать выходные конденсаторы как часть фильтра, которая реагирует на выходное сопротивление цепи источника питания.Увеличение значения выходной емкости снизит шум.

Имейте в виду, что конденсаторы имеют как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), так и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL) (рис. 2) . Выбор конденсаторов с более низким ESR и ESL снизит шум, но будьте осторожны, некоторые схемы питания используют ESR для подачи сигнала ошибки для обратной связи. Если вы его радикально уменьшите, например, заменив электролитические конденсаторы на керамические, вы можете сделать ваш блок питания нестабильным.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216e1a» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Электронный дизайн Сообщество сайтов Электронный дизайн com Файлы Рисунок 2 Модель крышки Lt Wiki org «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/11/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Figure_2_Cap_model_LTWiki.org_ = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

2. Конденсаторы содержат много паразитных элементов, как показано на этой эквивалентной схеме Spice.Lser и Rser на этой схеме представляют эквивалентную последовательную индуктивность (ESL) и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Элементы Cpar, Rpar и RLshunt обычно незначительны в большинстве схемотехнических приложений. (Любезно предоставлено LTWiki.org)

В дополнение к естественной выходной емкости источника питания вы можете добавить последовательную катушку индуктивности и еще один конденсатор фильтра для дальнейшего снижения выходного шума (рис. 3) . Катушка индуктивности пропускает постоянный ток с незначительными потерями, обеспечивая при этом высокочастотный импеданс, на который конденсатор может реагировать, чтобы отфильтровать шум.По сути, вы увеличиваете выходное сопротивление высокочастотного источника питания, чтобы его можно было более эффективно фильтровать с помощью конденсаторов меньшего размера.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216e1c» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Электронный дизайн Com Sites Electronicdesign com Файлы Рисунок 3 RLC Low Pass svg Wikimedia «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/11/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Figure_3_RLC_low_pass.svg_Wikimedia.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

3. Чтобы снизить уровень шума шины питания от нагрузки (R L ), вы можете сделать L-C фильтр нижних частот. (С любезного разрешения Викимедиа)

Проблема с добавлением LC-контуров заключается в том, что они имеют собственную резонансную частоту. Таким образом, это может сделать вашу подачу нестабильной или вызвать неприемлемый сигнал после переходных изменений нагрузки. Если источник питания обеспечивает низкие токи, вы можете использовать резистор вместо катушки индуктивности.Это создаст термин потерь постоянного тока, но резистор также добавляет демпфирование к вашему выходному фильтру.

Одним из фильтров, используемых для переключения пиков и других высокочастотных выходных шумов, являются ферритовые шарики. Магнитная связь с выходной дорожкой или проводом и валиком ослабит шум. Другим источником выходного шума может быть электромагнитная связь с внешним миром. Здесь используется экранирование для защиты цепи питания от внешних воздействий.

Также обратите внимание, что дорожки на вашей печатной плате имеют индуктивность, и вам может потребоваться адаптировать ее с помощью плоскостей питания и ширины дорожек.Использование витой пары — хороший способ снизить индуктивность, чтобы предотвратить звон и выбросы. Добавление любого фильтра может увеличить время запуска и переходный отклик вашей системы. Если вы отключаете и выключаете питание, чтобы выполнить измерение, а затем выключаете, эффективность фильтрации придется согласовывать с требуемым временем запуска.

Обход

Возможно, менее очевидно, но вы также можете уменьшить шум за счет правильного обхода управляющих микросхем в вашей конструкции источника питания.Обход микросхем, которые питаются от источника питания, не уменьшит шум в источнике питания, но он будет уменьшен на выводах питания микросхем. Когда вы обходите микросхемы в цепи питания, используйте обычные рекомендации по размещению конденсатора рядом с выводами питания и используйте керамические конденсаторы, предпочтительно для поверхностного монтажа, которые имеют низкие значения ESR и ESL. Обратите внимание, что физический размер конденсатора будет определять его эффективность в такой же степени, как и его значение (рис. 4) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216e1e» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Электронный дизайн Com Sites Electronicdesign com Файлы Рисунок 4 Частота импеданса режима переключения «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/11/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Figure_4_switchmode_impedance_frequency.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed]} caption =

4. Как и следовало ожидать, на низких частотах импеданс конденсатора на 270 мкФ ниже, чем у версии на 10 мкФ. На частоте 1 МГц конденсатор на 10 мкФ имеет более низкий импеданс из-за собственного резонанса из-за паразитной индуктивности. Вам нужно посмотреть на кривые импеданса конденсаторов различных размеров, чтобы убедиться, что вы получаете наименьшее сопротивление на частотах, которые вы пытаетесь фильтровать.(Предоставлено Johanson Dielectrics)

Пострегулирование

Хороший, но дорогой способ уменьшить шум блока питания — это установить второй малошумящий стабилизатор на выходе блока питания. Это часто связано с линейным регулятором с малым падением напряжения (LDO). Это уменьшит любую пульсацию на выходе на порядок или больше. Еще лучше, вы можете добавить RC или LC фильтр после LDO, чтобы еще больше уменьшить шум. Шум линейного регулятора часто выражается как среднеквадратичное значение в одном или нескольких диапазонах частот.Если вам нужен очень точный источник питания с малым дрейфом, вы можете использовать эталонную микросхему вместо стабилизатора LDO.

Следует помнить о частотных диапазонах, в которых наблюдается шум. Усилители также имеют подавление подачи питания, и это подавление значительно уменьшается на высоких частотах. К сожалению, PSRR линейных регуляторов также значительно ухудшается на высоких частотах (рис. 5) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216e20» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Электронный дизайн Сайты Электронный дизайн com Файлы Рисунок 5 Ldo Psrr Analog Devices «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/11/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Figure_5_LDO_PSRR_Analog_Devices.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed]-} caption

5. Регулятор LDO имеет намного лучший коэффициент подавления напряжения питания (PSRR) на низких частотах. Эталонный PSRR доминирует на низких частотах, тогда как усиление внутреннего контура обеспечивает PSRR на средних частотах. На высоких частотах выходные конденсаторы преобладают над PSRR, и кривая подобна кривой, показанной на рисунке 4.(Любезно предоставлено Analog Devices)

Однако такой высокочастотный шум намного легче удалить с помощью LC- или RC-фильтрации, так что еще не все потеряно. Целостный подход состоит в том, чтобы удалить шум на входе коммутатора, а затем обойти его и убедиться, что ваша переключающая микросхема имеет низкий уровень шума. После этого выберите линейный стабилизатор LDO с низким уровнем шума, чтобы вы могли добавить выходной фильтр. Вам следует проверить PSRR микросхем, которые вы запитываете, и пересечь его с PSRR линейного регулятора, чтобы удалить как можно больше шума в полосе частот вашей схемы.Затем спроектируйте фильтр, чтобы удалить достаточно высокочастотного шума для достижения ваших целей по шуму на пути прохождения сигнала.

Бонус

Фильтрация, байпас и пострегулирование — три основных способа снижения шума источника питания, но есть и менее используемые методы. Один из них — использовать батарею для питания вашей схемы. Батареи являются источником питания с очень низким уровнем шума по сравнению с импульсными или даже линейными преобразователями.

Другая уловка доступна, если вам нужны только нечастые измерения.Вы можете на мгновение отключить импульсный стабилизатор и использовать большие запоминающие конденсаторы для питания вашей схемы во время измерения. Последний трюк — синхронизировать переключатель-регулятор с получением измерения, чтобы оно происходило в одной и той же точке пульсации и другого периодического шума источника питания. Это похоже на синхронизацию нескольких импульсных источников питания. В этом случае вы пытаетесь устранить любую частоту биений, созданную разными частотами переключения.

Независимо от того, страдает ли вас пульсация, шум или частота биений, эти методы позволят вам снизить уровень шума вашей энергосистемы до уровня, достаточно низкого для ваших нужд.Когда вы дойдете до 18- и 24-битных измерений и цифро-аналогового преобразования (ЦАП), получение как можно более чистых шин питания имеет важное значение для получения доступной производительности от используемых вами микросхем.

Прочтите больше подобных статей на TechXchange: Углубляясь в EMI, EMC и шум

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *