Электрическая схема сетевого фильтра. Сетевой фильтр своими руками: схемы и особенности конструкции

Как сделать сетевой фильтр своими руками. Какие схемы использовать для эффективной защиты от помех. Какие компоненты необходимы для сборки сетевого фильтра в домашних условиях. Какие типы сетевых фильтров бывают и в чем их особенности.

Что такое сетевой фильтр и для чего он нужен

Сетевой фильтр — это устройство, предназначенное для защиты электронной аппаратуры от помех, поступающих из электрической сети. Основные функции сетевого фильтра:

• Подавление высокочастотных помех
• Фильтрация импульсных помех
• Защита от скачков напряжения
• Защита от перегрузок по току

Качественный сетевой фильтр позволяет значительно улучшить работу чувствительной электроники, аудио и видеотехники. Он защищает оборудование от выхода из строя из-за проблем в электросети и повышает качество звука и изображения.

Основные схемы сетевых фильтров

Существует несколько основных схем построения сетевых фильтров:

1. Простейшая LC-схема

Простейший сетевой фильтр состоит из дросселя (катушки индуктивности) и конденсатора. Дроссель включается последовательно в разрыв фазного провода, а конденсатор — между фазой и нулем. Такая схема обеспечивает базовую фильтрацию высокочастотных помех.

2. Схема с варистором

Добавление варистора параллельно конденсатору позволяет защитить схему от кратковременных скачков напряжения. При превышении порогового напряжения варистор резко уменьшает свое сопротивление, шунтируя опасный импульс.

3. Многозвенная LC-схема

Использование нескольких LC-звеньев позволяет значительно повысить эффективность фильтрации в широком диапазоне частот. Обычно применяют 2-3 звена фильтра.

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Для самостоятельного изготовления простого, но эффективного сетевого фильтра потребуются следующие компоненты:

• Дроссель с индуктивностью 2-5 мГн
• Конденсаторы X2 емкостью 0,1-0,47 мкФ
• Варистор на 275-300 В
• Предохранитель на 5-10 А
• Сетевой шнур и розетки
• Корпус

Схема сборки:

1. Дроссель включается последовательно в разрыв фазного провода
2. Конденсаторы подключаются между фазой, нулем и землей
3. Варистор ставится параллельно конденсатору между фазой и нулем
4. Предохранитель устанавливается в разрыв фазного провода перед фильтром

Все компоненты монтируются в корпус, оснащенный розетками и сетевым шнуром. При сборке важно обеспечить надежную изоляцию всех соединений.

Особенности конструкции сетевых фильтров

При разработке сетевого фильтра следует учитывать несколько важных моментов:

Выбор компонентов

Необходимо использовать качественные компоненты, рассчитанные на работу в сети 220В. Дроссели должны выдерживать рабочий ток нагрузки. Конденсаторы выбираются с учетом класса X2 или Y2.

Экранирование

Для повышения эффективности фильтрации рекомендуется размещать компоненты в металлическом экранированном корпусе. Это позволит снизить уровень электромагнитных излучений.

Заземление

Обязательно наличие надежного заземления фильтра. Это критически важно для обеспечения безопасности и эффективной работы устройства.

Конструкция дросселя

Для лучшего подавления помех рекомендуется использовать бифилярную намотку дросселя. Это позволяет снизить паразитную емкость обмотки.

Типы сетевых фильтров

По конструктивному исполнению различают следующие основные типы сетевых фильтров:

Сетевые удлинители с фильтром

Наиболее распространенный вариант. Представляет собой удлинитель с несколькими розетками, в котором встроена схема фильтрации. Удобен в использовании, но часто имеет ограниченные возможности фильтрации.

Стационарные фильтры

Устанавливаются стационарно в электрощите или непосредственно возле защищаемого оборудования. Обеспечивают наиболее эффективную защиту за счет возможности использования мощных компонентов.

Встраиваемые фильтры

Компактные модули, предназначенные для встраивания в корпус защищаемого устройства. Часто используются производителями электроники.

Эффективность самодельных сетевых фильтров

Возникает вопрос: насколько эффективны самодельные сетевые фильтры по сравнению с заводскими моделями? Правильно собранный фильтр может обеспечить достаточно высокий уровень защиты. Однако следует учитывать несколько факторов:

• Качество используемых компонентов
• Точность соблюдения схемы и технологии сборки
• Наличие надежного экранирования
• Правильность подключения заземления

При соблюдении всех требований самодельный фильтр вполне может превзойти по эффективности недорогие заводские модели. Однако для получения максимального результата все же рекомендуется использовать профессиональные решения от проверенных производителей.

Меры безопасности при изготовлении сетевых фильтров

Работа с сетевым напряжением 220В требует соблюдения строгих мер безопасности:

• Используйте качественные изолированные инструменты
• Не работайте с подключенными к сети устройствами
• Обеспечьте надежную изоляцию всех соединений
• Используйте компоненты с соответствующими характеристиками
• Обязательно подключайте заземление
• Проводите тестирование собранного фильтра с осторожностью

При отсутствии опыта работы с сетевым напряжением лучше обратиться к специалисту для изготовления или проверки самодельного фильтра.

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 схема электрическая принципиальная

О жутких помехах в наших электросетях и об их убийственном влиянии на работу аудиовидеотехники известно всем, кто любит слушать музыку и смотреть кино. Многие, предварительно приценившись к сетевым кондиционерам производителей Hi-Fi, чаще всего останавливают выбор на недорогих компьютерных фильтрах, после чего считают проблему решенной. Их спектр находится в высокочастотной области десятки — сотни мегагерц , и фильтры, рассчитанные на борьбу с ними, малоэффективны для аудиотехники, для которой самые опасные помехи сосредоточены в диапазоне 0, — 30 МГц. Второй не менее важный момент — энергетические характеристики такого фильтра. Большинство недорогих конструкций рассчитаны на максимальный ток в 10 А, а в пике усилителю, если он работает в классе АВ а таких большинство , этого явно недостаточно. А сабвуфер, а шесть каналов домашнего кинотеатра?

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Сетевой фильтр или удлинитель

Доработка сетевого фильтра-удлинителя

В последние годы ваш HiFi или даже High-End аудио комплекс всё меньше радует детальностью, сочностью и прозрачностью звучания?

Вы подумываете обновить всю систему? Или вы уже подыскиваете качественный сетевой фильтр? Если последнее — вы на верном пути. Электронное или электротехническое устройство является электромагнитно совместимым, если оно не излучает помехи, которые могут помешать работе других устройств поблизости, и в то же время они должны быть устойчивы к помехам, излучаемым соседними приборами.

Один из путей, по которому могут проникать помехи, — это электрическая сеть. Для уменьшения дифференциальных и общих токовых разрядов, способных проникать к устройству от сети, используются сетевые фильтры. В качестве питающего в сети служит напряжение переменного тока, изменяющегося по синусоидальному закону. Но правильная форма сигнала искажается под влиянием пусковых токов, импульсных преобразователей. Появляется гармоническая составляющая. В результате сигнал синусоиды складывается из наложенных на нее сигналов другой частоты.

На него могут влиять также фазные перекосы, переходные процессы от подсадок напряжения и всплесков тока. Такие помехи могут спровоцировать выход из строя чувствительных компонентов электронных схем, помешать приему сигнала. Сетевые фильтры устанавливаются между электросетью и нагрузкой и построены из правильно подключенных пассивных элементов-катушек и конденсаторов. Выход схемы измеряется через конденсатор. При низкой частоте он будет высоким, а при высокой — наоборот.

Сетевые фильтры доступны в различных исполнениях. Одни из них фильтры, готовые к установке на печатной плате. Эти фильтры, обычно в одноступенчатой конфигурации, помещаются в компактный корпус, и их максимальная мощность ограничена. В продаже есть сетевые фильтры, представляющие собой удлинители с рядом розеток. В дорогих устройствах имеются:. В дешевых сетевых устройствах подобного назначения LC-фильтра нет вообще. Производители ограничиваются только варистором, который не способен защитить от помех, вызванных гармониками.

На некоторых устройствах, к примеру, компьютерных БП, фильтры предустановлены, но далеко не на всех. Недорогие модели, как правило, не оснащают фильтрами из соображений экономии. Для того чтобы изготовить сетевой фильтр своими руками, можно воспользоваться готовым дешевым фильтром, просто дополнив его схему. Дополненная схема сетевого фильтра вольт предполагает, что варистор и автоматический выключатель остаются на своих местах, но практически полностью собирается фильтр на RLC-элементах.

Емкость конденсаторов — в диапазоне 0, мкФ при напряжении В, чтобы обеспечить их стабильную работу, когда помехи приводят к повышению напряжения. С одной стороны, нужно высокое сопротивление для лучшей фильтрации.

С другой, это уменьшает выходное напряжение, и увеличиваются теплопотери. Поэтому сопротивления выбираются по подключаемой мощности чем она больше, тем меньше сопротивление. Допустим, при мощности Вт нужен резистор 0,22 Ом. При использовании дросселей с другими параметрами схему сетевого фильтра можно изменить, исключив из нее резисторы.

Для этого используются катушки, обладающие высоким показателем индуктивности мкГн. С такими элементами резисторы не понадобятся, так как сами катушки обеспечат хорошую фильтрацию. Следующая схема собирается не на основе готового сетевого фильтра, а отдельно, на печатной плате.

Все, что нужно, — это несколько конденсаторов и двухобмоточный дроссель. Функционирование схемы во многом зависит от качества наматывания катушки, которое требует соблюдения определенных правил:. Согласно схеме, дроссельные обмотки включаются последовательно, и магнитные поля в них взаимно компенсируются. При прохождении высокочастотного сигнала индуктивное сопротивление обмоток возрастает.

Конденсаторы выполняют свою функцию, закорачивая помехи. Печатная плата по возможности располагается в корпусе из металла либо отгораживается тонкой металлической стенкой. Подходящие провода надо сделать как можно более короткими. Как известно, театр начинается с вешалки, а аудиосистема с розетки. Так вот, что бы разное зло помимо В оттуда не шло, и нужен сетевой фильтр. EMI-фильтры предназначены для подавления высокочастотного шума, возникающего в процессе работы различных устройств.

Эти фильтры получили широкое распространение как элемент, подавляющий высокочастотные наводки в компьютерном оборудовании, периферии, цифровых схемах, аудио-, видеооборудовании и в других цифровых устройств.

Кроме того, эти элементы используются для защиты от электромагнитных помех устройств, работающих в неблагоприятных условиях, таких как салон автомобиля и пр. Покупал 26го марта с купоном и бесплатной доставкой, потом продавец оставил только платную доставку — цена стала кусачей.

Посылка китайцы не заморачивались и просто перетянули пупырку скотчем : Line — вход В. Хорошо видна принципиальная схема с номиналами элементов. Ссылка на сайт производителя, там размеры и характеристики. Ссылка, где я покупал: aliexpress.

Сетевой фильтр — это электрическая схема, реализующая функционал низкочастотного фильтра для цепей питания переменным током В сети бытового назначения.

Суть работы устройства сводится к тому, чтобы отсечь побочные электромагнитные излучения и наводки ПЭМИН , возникающие вследствие облучения электрических проводов бытовой сети питания сторонними радиоизлучающими приборами радиостанции, ретрансляторы, базовые станции для беспроводного Интернета и т. Возникающие в сети питания ПЭМИН могут оказывать губительное влияние на работу других слаботочных приборов цифровой техники, телевизоров, радиоприемников и т.

Кроме того, ПЭМИН могут стать источником утечки конфиденциальной информации, например, в работе спецтехники информация может перехватываться по цепям питания или заземления. Многие часто сталкиваются с сетевыми фильтрами, встроенными в электрический удлинитель.

Недорогие модели удлинителей на самом деле не выполняют заявленных функций фильтров, они лишь обеспечивают защиту от кратковременных перегрузок при повышении напряжения или силы тока короткого замыкания. Помочь такое устройство сможет только, например, от помех, создаваемых разрядом молнии во время грозы.

Устройства, в полной мере реализующие функционал сетевых фильтров стоят гораздо дороже своих упрощенных аналогов. По этой причине возникает вполне закономерное желание изготовить недорогой, но при этом не менее функциональный сетевой фильтр своими руками.

В первую очередь можно переделать под высокочастотную ВЧ фильтрацию купленный недорогой фильтр с варисторной защитой. Такие элементы и схемы выбраны не случайно, так как все комплектующие могут поместиться в старый корпус удлинителя без необходимости монтирования отдельного корпуса на проводе и т. Он выполняет роль нагрузки для конденсатора при отключении питания на конденсаторе может накапливаться свободный заряд, который будет опасен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока.

Его назначение в работе схемы — гашение высокочастотных помех по цепи питания за счет повышения индуктивности проводника, а также поглощения излучений самим ферритом. Это отличное решение для подключения к сети питания цифровой техники.

Возможны и другие реализации сетевого электрического фильтра. В качестве примера можно привести схемы, используемые в технике Pilot. При правильном подборе габаритов элементов и их компоновке можно уместить их в корпусе недорогого варисторного сетевого фильтра. Имеющаяся цепь разрезается контакты от варистора к розеткам, сам варистор оставляется , элементы размещаются в соответствие со схемой и спаиваются.

Прибор напоминает по своему виду удлинитель с кнопкой выключения, отчасти это так, но кроме колодки с розетками и провода внутри расположены и фильтрующие элементы. Они как раз и нужны для защиты от скачков напряжения и фильтрации помех. В самом простом сетевом фильтре внутри стоит варистор. Это полупроводниковый прибор, который при превышении определенного напряжения уходит в состояние пробоя. Его применяют в сетевых фильтрах и блоках питания для защиты от всплесков напряжения.

В зависимости от типа варистора он может погасить импульсы разной величины. Такой вариант исполнения на варисторе самый дешевый, поскольку кроме всплесков напряжения он ничего не фильтрует. Помехи продолжают сочиться в сеть и мешать окружающей и запитанной аппаратуре. Для фильтрации высокочастотных помех широко применяются L, LC и RLC- фильтры, их устанавливают также в сетевых фильтрах и блоках питания.

Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков. По сути это еще один L индуктивный элемент, который нужен для фильтрации высокочастотной составляющей спектра. Это значит, что чем больший варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам. Вот пример сетевого фильтра собранного по этой схеме, но в заводском исполнении. Из вышесказанного следует, что это дешевый прибор, который не фильтрует то, что должен, а лишь гасит импульсы.

Чтобы ваш сетевой фильтр еще и действительно был фильтром помех, необходимо добавить фильтрующий элемент — дроссель. Схемы — это, конечно, хорошо, но как сделать сетевой фильтр из подручных средств?

Достаточно просто! Почти всегда у любителя что-нибудь мастерить, можно найти старый ненужный или нерабочий блок питания, в нём есть такой фильтр на входе.

Осталось только его выпаять. На фото он стоит в ближнем к нам углу платы. Это дроссель с двумя обмотками, через одну из них проходит фаза, а через другую ноль, таким образом индуктивность входит в состав сетевого фильтра и снижает уровень помех.

Кстати блок питания может работать и без него, многие китайцы так и делают свои товары, часто это встречается в дешевых БП для компьютера и не только.

Если вы не нашли такого элемента в своих запасах — можно поискать ферритовое колечко с магнитной проницаемостью НМ и обмотать проводом ПЭВ-2 можно смотать с 50 Гц сетевого трансформатора. Намотать на колечко так, как показано на картинке.

Не допускайте межвиткового замыкания и оставляйте зазоры как здесь изображено, иначе получите фейерверк от перемыкании фазы на ноль.

Конденсаторы лучше применять керамические или пленочные. Их можно также достать из блока питания, часто там встречаются в прямоугольном корпусе с острыми углами параллелепипед.

Если есть ненужный БП можно просто отрезать часть платы с фильтром и использовать её.

Простой и эффективный сетевой фильтр. Сетевой фильтр своими руками схема 220в

В наше время, как никогда остро встает проблема электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств РЭС. Количество подключенных к электросети РЭС неумолимо возрастает. Проблема усугубляется еще и тем, что многие РЭС должны функционировать одновременно. Как правило, на должном уровне этому вопросу много внимания уделяется профессиональными разработчиками. Однако далеко не всегда достигается желаемый результат. В бытовых условиях ситуация еще хуже.

схема\радиосхема\фильтр сетевой\Pilot\APC\ Сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, перифери и другой.

Помехоподавляющие фильтры

Фильтрация помех по питанию является важным, хотя и не единственным средством повышения устойчивости работы МК. Это, как правило, первая ступень, которую надо обязательно пройти до конца. Обычно используют пассивные RC- и LC-фильтры, гораздо реже — активные транзисторные фильтры. Если нельзя устранить причину помехи с чего, по идее, и надо начинать анализ , то пытаются устранить следствие, то есть ставят заградительные фильтры Рис. Окончательный вердикт об эффективности того или иного технического решения может дать лишь практика или детальное компьютерное моделирование реальных условий работы. Стоит только отметить, что МК и присоединяемые к нему импульсные узлы, сами могут являться довольно серьёзным источником помех. Экспериментально следует подобрать оптимальные места установки конденсаторов на печатной плате , что позволяет заметно снизить амплитуду пульсаций;. Один из каналов может обслуживать цифровую, а другой канал — аналоговую часть устройства;. Транзистор VT1 усиливает переменную составляющую пульсаций, инвертирует её и частично компенсирует в точке соединения резисторов R2, R4.

Что такое сетевой фильтр и для чего он нужен?

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Широкое распространение в быту различных мощных электрических и электронных устройств с большим потреблением энергии способствует появлению в питающей сети высокочастотных и импульсных помех.

Министерство образования и науки Украины. Запорожский национальный технический университет.

Схема сетевого фильтра

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.

Схема и конструкция простого сетевого фильтра для радиоаппаратуры

Содержание: Конструкция Сетевой фильтр своими руками. Прибор напоминает по своему виду удлинитель с кнопкой выключения, отчасти это так, но кроме колодки с розетками дополнительно расположены и фильтрующие элементы. Они как раз и нужны для защиты от скачков напряжения , фильтрации помех и паразитных гармоник. В самом простом сетевом фильтре внутри стоит только варистор. Это полупроводниковый прибор, который при превышении определенного напряжения превращается в резистор, уходит в короткое замыкание. Вследствие этого, может сработать автоматический выключатель, установленный у вас дома, или, если импульс короткий, то его энергия рассеется варистором в виде тепла. Этот элемент применяют в сетевых фильтрах и блоках питания для защиты от всплесков высокого напряжения.

Анализируя запросы пользователей сети Интернет, касающиеся сетевых фильтров, мы обнаружили, что немалое количество.

Импульсные источники питания, тиристорные регуляторы, коммутаторы, мощные радиопередатчики, электродвигатели, подстанции, любые электроразряды вблизи линии электропередач молнии, сварочные аппараты, и т. Это затрудняет функционирование слаботочной чувствительной аппаратуры, вносит искажения в результаты измерений, вызывает сбои и даже выход из строя как узлов приборов, так и целых комплексов оборудования. По характеру возникновения помехи подразделяют на противофазные и синфазные. Первые образуются как паразитное напряжение между прямым и обратным проводами сети.

На рис. Первоначально это устройство состояло только из автоматического предохранителя FU1, выключателя питания SA1 со встроенной неоновой лампой для подсветки клавиши выключателя. Также в составе удлинителя был варистор RU1. При модернизации фильтра в него был добавлен LC-фильтр L1C2L2L3C4-C9, который уменьшает уровень помех, поступающих от сети на розетки удлинителя, а также понижает взаимные электрические помехи, которые создают подключенные к удлинителю устройства. Резистор R7 разряжает конденсаторы фильтра при отключении устройства от сети.

Для защиты электрических приборов от скачков напряжения необходимо использовать специальные ограничители. Предлагаем рассмотреть, как работают сетевые фильтры, как сделать прибор своими руками, а также какое устройство лучше купить.

Пришла в ремонт партия новеньких сетевых фильтров, вроде ломаться там нечему, но как говорится и на старуху бывает проруха- сломались. Симпатичный такой сетевой фильтр, в руках приятно держать, сделан с умом. Разбираем, чиним, закрываем, обычный китайский брак, экономия на олове у китайцев на высшем уровне — олова практически нет, элементы держатся на честном слове. Следующий пациент уже разбирается и ремонтируется более внимательно. Сетевой фильтр Pilot L. Внешний вид. Корпус выше всяких похвал, в отличие от собратьев, пластик приятен на ощупь.

В последние годы ваш HiFi или даже High-End аудио комплекс всё меньше радует детальностью, сочностью и прозрачностью звучания? Вы подумываете обновить всю систему? Или вы уже подыскиваете качественный сетевой фильтр?

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 i_DM 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 i_CM 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 i_CM 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:

V_p = 230√2 = 325 В.                                       (1)

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

D = t_on/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:

n_co1 = 1/πD = 1/3,14×0,2 = 1,592.              (3)

Далее получаем частоту для этой вершины:

f_co1 = n_co1xf_CLK = 1,592×100 = 159,2 кГц.                     (4)

Отсюда можно определить амплитуду первой гармоники:

с₁ = 2V_p/πn_co1 = (2х325)/(1,592х3,14) = 130 В.          (5)

Предположим, что паразитная емкость C_P 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 V_cm можно определить по формуле:

V_cm = ZхI_cm1 = 25х2,6х10^–3 = 0,065 В.             (7)

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

V_cm = 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 I_R 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.

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

С приходом компьютерной техники в наши дома вошли такие необходимые устройства, как многорозеточные удлинители с сетевыми фильтрами. Многие пользователи не особо задумываются о функции фильтрации сетевого напряжения. «Действительно, работает же, что еще надо?» — говорят они. Их больше интересует внешний вид, а основным критерием выбора сетевого фильтра/удлинителя является количество розеток, толщина и длина питающего сетевого кабеля. Для того чтобы развеять миф о бесполезности сетевого фильтра и доказать, что данный функционал не менее важен, чем, скажем, напряжение питания, мы решили написать эту статью. В ней читатель узнает о том, что такое сетевые фильтры, их виды и предназначение. Вкратце расскажем о принципе работы сетевого фильтра. Потребителям предоставим критерии выбора качественного продукта при покупке фильтра. Юные конструкторы смогут познать азы проектирования подобного рода устройств, а опытным радиолюбителям будет интересны готовые инженерные решения реализации сетевых фильтров. Но прежде чем начать говорить о столь важной вещи, как сетевой фильтр, необходимо уяснить, что такое гармонические искажения в сети.

Вред гармонических искажений в сети

Все устройства, работающие от сети, питаются переменным синусоидальным напряжением с частотой 50 или 60Гц. Блоки питания разрабатываются с учетом этих характеристик. Идеально чистая питающая сеть несет в себе напряжение синусоидальной формы, но на практике наша сеть полна гармонических искажений. Гармонические искажения представляют собой частотные сигналы, накладывающиеся на питающее напряжение и видоизменяющее его. Частота таких помех кратна частоте питающей сети.

Вся силовая электроника бытового и промышленного значения при включении в сеть вносит свои искажения, причем, чем больше нагрузка потребителей, тем больше искажений поступают в сеть. Вызваны они большей частью коммутационными процессами включения и выключения. Искажая частоту питающего напряжения, гармоники приводят к увеличению потерь сети, излишнему перегреву трансформаторов в блоках питания, уменьшают срок службы оборудования. Звуковая техника с трансформаторными блоками питания начинает издавать низкочастотный фон. Сильно искажает чистоту сети мощное коммутационное оборудование: двигателя, сварочные аппараты, старые холодильники, частотные преобразователи, микроволновые печи, газоразрядные лампы. Данные потребители за счет коммутационных процессов полупроводниковых приборов внутри них искажают форму питающего напряжения. Показателем качества сетевого напряжения является коэффициент гармоник КU или THD. Данный коэффициент определяет наличие гармонической составляющей в полезном сигнале. По ГОСТу 13109-97 для напряжения питающей сети 380В. КU не должен превышать 12%. Дальнейшее его повышение ведет к выходу аппаратуры из строя или резкому снижению сроков ее эксплуатации. Уровень гармонической составляющей зависит от мощности питающей сети, мощности подключенных к ней потребителей, вносящих искажения, протяженности и сечения питающей линии от силового трансформатора до потребителя. Ради интереса, обратите внимание, где установлен силовой развязывающий трехфазный трансформатор на вашей улице и представьте, какое количество потребителей подключено к каждой из 3-х его линий. А ведь каждый из них вносит в сеть свои, хоть и мизерные, но искажения. Суммируя все показатели, картина питающего напряжения в сети вырисовывается просто ужасающая. А мы после этого удивляемся: почему у нас так часто ломаются компрессора в холодильниках, или выходят из строя блоки питания старых телевизоров. В промышленности способов борьбы с искаженным питающим напряжением довольно много, но в быту основное применение нашли сетевых фильтры.

Сетевые фильтры. Их предназначение и принцип действия

Сетевые фильтры играют двойную роль. Со стороны питающей сети они препятствуют проникновению гармонической составляющей в блоки питания аппаратуры, либо в домашнюю сеть. С другой стороны они исключают влияние коммутационных процессов оборудования на питающую сеть, защищая ее при этом от гармонических искажений. В простом приближении сетевой фильтр представляет собой последовательно соединенный конденсатор и катушку индуктивности. Эта связка настроена в резонанс частоты паразитной гармоники и подключается параллельно шине питающей сети возле силовых трансформаторов или выпрямительной установки. Существует три типа топологии сетевых фильтров: резонансный шунт, демпфированный фильтр и активный фильтр. На частоте паразитной гармоники конденсатор и дроссель обладают малым сопротивлением, поэтому являются шунтом, препятствующим прохождение частотных помех в сеть. Данный тип фильтрования называется резонансным. Демпфированные фильтры еще называют широкополосными. Их обычно применяют в промышленности, например, в электродуговых печах. При постоянном излучении нагрузкой в сеть существует вероятность, когда частота коммутационных помех сможет совпасть с частотой антирезонанса, поэтому необходимо не только отфильтровать гармоники, но и снизить антирезонанс от нагрузки или другими словами демпфировать их. Погасить многочисленные резонансные помехи можно применив большое количество резонансных шунтов, включенных последовательно, но этот способ экономически не эффективен. Экономический баланс для реализации такого сетевого фильтра между гашением антирезонанса и резонанса можно получить применением демпфированного фильтра второго порядка (рис. слева). Существуют активные сетевые фильтры – довольно сложные и дорогостоящие схемотехнические решения. Их работа основана на генерации противоположного сигнала, относительно помехи, по своей структуре полностью повторяющего ее форму и амплитуду, но в противоположной полярности. Иногда активные фильтры используют в тандеме с пассивными фильтрами. Такое сочетание называют гибридными сетевыми фильтрами.

Критерии выбора сетевого фильтра

Для потребителя, пожалуй, это будет самая интересная часть статьи, в которой мы расскажем, на что обращать внимание при покупке удлинителя с фильтром, либо однорозеточного сетевого фильтра и как не ошибиться с приобретением оного.

Как показывает практика, многие думают, что цена сетевого фильтра является основополагающим фактором его качества. На самом деле это утверждение в корне не верно. Как правило, производитель должен указывать на своих изделиях следующие параметры: количество розеток для подключения источников питания, длину кабеля, предельное значение суммарного тока подключенных потребителей, максимальную мощность нагрузки, максимальный ток и напряжение помехи, рассеиваемую энергию помех. Самые ответственные производители дополнительно в паспорте указывают степень подавления высокочастотных помех в зависимости от частоты, измеряемую в децибелах. Для выбора качественного сетевого фильтра необходимо обращать внимание на наличие в документации значка о том, что фильтр сертифицирован, обратить внимание на толщину соединяемого кабеля. Чем больше диаметр кабеля, тем больше сечение его проводников, а, следовательно, провод будет способен без нагрева передать в нагрузку большую мощность. При этом, чем длиннее кабель, тем больше должна быть его толщина. На хорошем кабеле нанесена его маркировка и сечение токопроводящей жилы. Для мощности в 2кВт сечение должно быть не ниже 0,75мм2. Немаловажным фактором в качестве изготовления сетевого фильтра является наличие утолщения кабеля в месте его входа в корпус. Качественное изделие выполнено из плотного негорючего (!) пластика, который не всегда будет презентабельным на внешний вид, к тому же на его корпусе вы не найдете винтов и отверстий для разборки или креплений к стене. Наличие терморазмыкателя и варистора говорит о наличии защиты от скачков тока и перегрева, но визуально их не видно, так как они встроены в кнопку включения фильтра с припаянным к ее контактам радиоэлементом. Некоторые фильтры изготовляют в защищенном корпусе с наличием защитных шторок от попадания пыли, влаги и грязи. Это, как правило, признак качественного товара. Наличие цветных металлов в контактах фильтра говорит о его высокой энергопроводимости с малым удельным сопротивлением. Подавляющее большинство изделий западных производителей имеют контактные проводники из тонкой промышленной стали с большим удельным сопротивлением. При подключении большой нагрузки к такому «фильтру», корпус быстро нагревается. С таким продуктом пожар вам будет обеспечен! Проверить наличие цветных металлов можно магнитом. При их наличии фильтр магнититься не будет. К сожалению, проверить фильтрующие свойства покупки можно только в домашних условиях при наличии специального оборудования (как минимум индикатора качества сети или осциллографа с делителем).

Устройство сетевого фильтра

На рисунке слева показано устройство, которое обычные покупатели называют «сетевым фильтром». На самом деле внутри находится термовыключатель — кнопка с подсветкой и предохранителем на 10А и обычный варистор, подключенный параллельно контактам питания. Варистор – полупроводниковый резистор, способный в зависимости от величины протекающего через него тока, изменять свое сопротивление с ГОм до единиц Ом с определенного порога, на который он рассчитан В нашем случае он стоит с маркировкой 471KD, т.е. на напряжение 470В. Согласно расчету 220В*2=440В, берем ближайшее значение по номиналу на 470 вольт. В результате, при возникновении импульсных всплесков в сети выше 470В, его сопротивление будет уменьшаться, и он будет работать в качестве разрядника, т.е. рассеивать избыточную энергию. При замене варистора стоит учитывать, что на 250В ставят 391KD, 275В – 431KD, 300В – 471KD. Варисторы выпускаются на напряжение до 20кВ. Таким образом, возвращаясь к нашему устройству, мы видим, что данный удлинитель имеет защиту от кратковременных всплесков напряжения, тепловую защиту от перегрева или от повышенной нагрузки. Называть это устройство «сетевым фильтром» ни в коем случае нельзя, поскольку в нем нет ни единого элемента фильтрации помех сети, за исключением варистора.

Качественный сетевой фильтр должен состоять из множества радиоэлементов, каждый из которых несет в себе определенный функционал. К примеру, вышеуказанный удлинитель можно без труда доработать вполне функциональным сетевым демпферным фильтром, который действительно будет защищать входные питающие цепи домашней аппаратуры от различного рода помех. Схема доработки приведена ниже. Дросселя L1, L2 и неполярные металлопленочные конденсаторы C1, C2 образуют LC фильтр 1-го порядка. По высокочастотным помехам дросселя имеют высокое сопротивление, препятствующее их проникновению в устройства. В то же время по частоте в 50Гц активное и реактивное сопротивление контуров составит доли Ом, что позволит без нагрева элементов проводить через себя полезный сигнал питающего напряжения.

Качественный фильтр, состоящий из множества последовательно стоящих защит:
1. Помехоподавляющие входные конденсаторы, которые устанавливают из расчета максимально допустимых сетевых всплесков. Корпус конденсатора противопожарный. Маркировка на конденсаторе X2 определяет его для сети с номинальным напряжением 250В. Пиковое значение помехи для них 2,5 кВ. X1 для промышленных устройств. Выдерживают помехи в 4кВ.
2. Тороидальный балансировочный дроссель.
3. Термопредохранитель мембранного типа – в случае перегрева мембраны большими токами разъединяет цепь.
4. Мощные дросселя (индукторы) – совместно с VHF конденсатором (6) образуют LC фильтр, подавляющие сетевые помехи.
5. Варисторы – сглаживают импульсные скачки напряжения.

Стоит сказать, что импульсные блоки питания любой современной аппаратуры от монитора, компьютерного ATX блока питания, навороченного телевизора, уже содержат собственный сетевой фильтр. На рисунке представлен фрагмент схемы АТХ блока питания FSP. Некоторые дешевые блоки питания из поднебесной лишены этого важного модуля, что приводит к быстрой поломке не только блока питания, но и компьютера в целом .

Делаем сетевой фильтр своими руками

Задача нашего фильтра не пропустить в устройство дифференциальные и синфазные помехи. Дифференциальные помехи присутствуют в напряжении питания, а синфазные помехи идут между корпусом устройства и обеими шинами питания. Схема простого сетевого фильтра приведена ниже.

Рассмотрим назначение элементов схемы:
F1 – предохранитель, перегорающий (термопредохранитель) при превышении нагрузки
R1 и R2 – сопротивления, снимающие заряд C1
C1 – конденсатор, шунтирующий дифференциальные ВЧ помехи совместно с L1
L1 – фильтрующий дроссель, определяющий частоту среза и рассчитанный на ток нагрузки *1,5
L2 – синфазный трансформатор, устраняющие электромагнитные помехи, наведенные проводом от розетки к нашему фильтру
С2 и С3 – конденсаторы, закорачивающие синфазную помеху на землю. Совместно с L2 образуют синфазный фильтр
С4 и R4 – цепь Цобеля (антизвонная цепочка), устраняющая выбросы противоположного ЭДС самоиндукции при выключении нагрузки.
VDS1 – диодный мост, разрывающий контур заземления, в случае утечки токов внутри корпуса.

В действительности мы привели наиболее простое решение, упускающее многие моменты защиты. Для тех кто желает собрать более серьезное устройство, советуем посмотреть схемы в интернете, где Вы сможете найти их огромное множество.

Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

  Включив однажды в одну сетевую розетку радиоприемник «ВОЛНА-К» и компьютер «Пентагон-128» с дисководом и блоком питания, обнаружилось, что эти устройства оказались плохо совместимыми. Вся компьютерная техника выдавала мощный и широкий спектр радиопомех, так что бедняжка «ВОЛНА» ревела практически в любой точке диапазона от 12 кГц до 23,5 МГц. Помехи были и на TV. Все это и навело на мысль сделать и установить сетевой фильтр, что не помешало бы и в случае эксплуатации любительской радиостанции, но все откладывалось «на потом». Спектр помех был очень широк и решение пришло по аналогии с анодным дросселем в выходном каскаде лампового усилителя мощности. Прикинув коэффициент полезного действия [1] для разных частот, я понял — фильтр должен быть трехсекционным.

  Классический вариант [2] на ферритовом кольце, рис.1 при намотке 10 витков на магнитопроводе 600НН К32х16х6 или 400НН К40х25х7,5 и конденсаторах С1 … С4 = 0,01 мкФ показал худшие результаты. Возможно, из-за малой емкости конденсаторов, которая должна быть как минимум на порядок больше 0,1 … 0,22 мкФ.

  Найти проходные (высокочастотные) конденсаторы такой емкости мне не удалось. Максимальная емкость конденсаторов КТП-3 0,015 мкФ. Бумажные проходные конденсаторы имеют большие величины емкостей, но позволяют эффективно подавлять в основном низкочастотные помехи бытового и промышленного происхождения, проникающие в радиоприемник из сети переменного тока.

  Поэтому потребовалось сделать сделать универсальный сетевой фильтр, который бы не пропускал высокочастотные помехи из сети в радиоприемник или трансивер при приеме и, наоборот, в электрическую есть при передаче. Схема сетевого фильтра приводится на рис.2.

рис.2

  В фильтре используются конденсаторы С1 … С4, С9 … С12 — КПБ — 0,022 мкФ — 500 В С5 … С8, С13 … С14 — КТП-3 — 0,015 мкФ — 500 В (керамические, красного цвета с резьбой М8 — 0,75). Как видно из схемы, керамические и бумажные проходные конденсаторы включены попарно-параллельно. «Неонка» VL1 -индикатор включения фильтра в сеть. Дроссели L1 и L1′ намотаны обычным двойным сетевым проводом, в изоляции (например, от сгоревшего паяльника) 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 семь витков. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель, рис.3.

  Дроссели L1 и L1′ можно намотать и на ферритовом кольце проницаемостью 400 — 2000 НН. Его поперечное сечение выбирается из расчета 0,25 см² на 100 Вт, потребляемой из сети мощности, с целью избежать подмагничивания из-за асимметрии сетевого напряжения. Данные по сечению магнитопровода приводятся с некоторым запасом. В нашем случае мощность равна максимальной (по сечению) и составляет Pmax = 4,2 * 100 / 0,25 = 1680 Вт

  Дроссели L2 — 2′ и L3 — 3′ намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток определяется по формуле Imax = d² j / 1,28 (A) где d — диаметр провода в мм, j — плотность тока в А/мм², которую можно принять 4…6 А/мм².

  При плотности тока 4,5 А/мм² максимальный ток составит Jmax = 1,5² 4,5 / 1,28 = 7,91 A

  Можно допустить, что мощность фильтра может достигать 2000 Вт, так как он рассчитан с некоторым запасом. Для обычной работы такая мощность вряд ли потребуется, но фильтр изготовлен на все случаи жизни.

  Дроссели L2 — 2′ намотаны на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения. Дроссели L3 — 3′ — бескаркасные, содержат по 9 витков и намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм.

  Сетевой фильтр, состоит из трех секций, каждая из которых с некоторым перекрытием работает в определенной области частот — L3 — 3′ в области высоких частот, L2 — 2′ в области средних частот, L1 и L1′ в области низких частот. В целом же, в работе принимают участие все секции фильтра совместно.

  Эскиз фильтра приведен на рис.4. Конструктивно 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. Крепление дросселей осуществляется при помощи стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в котором высверливают иди растачивают соответствующие отверстия.

  Для подключения используются разъемы МРН. К нему подводятся сетевые экранированные провода от трансивера и усилителя мощности и, который, обладая распределенной емкостью, дополнительно снижает высокочастотные наводки. Экранирующие оплетки проводов соединяются с клеммой «земля», а сам фильтр (корпус) коротким толстым проводом (оплетка коаксиального кабеля РК-3) заземляется. Фильтр снабжен обычной сетевой розеткой или розетками для подключения бытовой аппаратуры, например, компьютера и блоков его составляющих.

  Качество работы фильтра кратко можно охарактеризовать следующим образом. Радиоприемник «Волна-К» с подключенным компьютером смог принимать любительские радиостанции на комнатную антенну и были слышны лишь отдельные «попискивания» компьютера с уровнями не более 3-5 баллов.

Литература:
1. Ю. Рогинский «Экранирование в радиоустройствах», 1970
2. Журнал «Радио» №10, 1983 г.

А.Кузьменко
RV4LK
Радио — Дизайн №1-98
Источник: shems.h2.ru

Схемы Подключения Электрических Фильтров — tokzamer.ru

Число и типы предохранителей. Таким образом, чем больших размеров варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам.


Дополненная схема сетевого фильтра Дроссели совместно с конденсаторами являются основными элементами фильтрующей схемы.

Без второго конденсатора можно обойтись, скорректировав параметры первого; Важно!
Схема подключения фильтра Гейзер Престиж обратный осмос. Гейзер Престиж 2 схема подключения Гейзер М

Они приведены ниже на рисунках. Вот тут на арене и появляются сетевые фильтры питания!

Сверх яркий светодиод синего цвета HL1 сигнализирует o наличии напряжения и исправности фильтра, резистор R1 разряжает конденсаторы С1, C2 при отключении фильтра от сети.

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

Фильтры Предназначены для подавления помех. Согласно схеме, дроссельные обмотки включаются последовательно, и магнитные поля в них взаимно компенсируются.

На самом деле не принципиально место установки С2: до контактных компонентов розеток или после, так как их сопротивление крайне низкое и почти не влияет на выходной сигнал. Кроме помех в сети могут присутствовать всплески напряжения и тока, которые также могут повредить дорогостоящую аппаратуру.

КАК РАБОТАЕТ LC ЦЕПЬ — РЕЗОНАНС

Основные параметры сетевых фильтров

Почему это важно? Сетевой фильтр с двухобмоточным дросселем Конденсаторы устанавливаются на входе и выходе схемы. Итак, с этим универсальным фильтром все, надеемся, понятно. Можно использовать и неоновую лампочку, например, ТН-0,2.

Схема простого RC фильтра верхних частот представлена на рис. Попробуйте определить коэффициент усиления на этой частоте по АЧХ на рис.

Фильтры противопоказано подключать друг к другу.

Варистор FNRК можно заменить на любой, имеющий в маркировке символы «20К» или «20N» 20—это диаметр варистора в миллиметрах, — напряжение срабатывания варистора — B.

ПринципиЕшьная схема подавителя высокочастотных помех изображена на рис.

Фильтры Предназначены для подавления помех. И напоследок.

Индуктивность — 10 мкГн и выше; Первые два сопротивления включаются перед дросселями для ограничения помех между варистором и конденсаторами.
Фильтры в источниках питания для электронной …

Сетевой фильтр: типовая схема

При правильной сборке любого сетевого фильтра качество сигнала заметно возрастет. Устройство сетевого удлинителя — подавителя помех мех 4, закрытый крышкой из изоляционного материала.

Плавное изменение коэффициента затухания в соответствии с 14 показывает, что в полосе задерживания фильтр не является идеальным. Например, фильтр-удлинитель рис.

Оно также снижает уровень сетевых помех, создаваемых холодильными агрегатами при включении и выключении.

Важно обеспечить правильную фазировку обмоток. Но другие, не столь значительные скачки сигнала могут немного уменьшаться за счет падения напряжения на резисторах. При этом работа блока питания компьютера, монитора, аудиосистемы и других устройств имеет импульсный характер. Из ЛАЧХ хорошо видно как подавляется сигнал на высоких частотах.

Самое неприятное то, что амплитуда напряжения помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку.

Сетевой фильтр своими руками

На рис. Варистор лучше всего смонтировать так, чтобы его при необходимости можно было заменить, не вынимая монтажную плату из корпуса. Эти фильтры, обычно в одноступенчатой конфигурации, помещаются в компактный корпус, и их максимальная мощность ограничена. Поэтому изготовление устройства, которое может продлить или даже спасти жизнь дорогостоящей аппаратуре, является очень выгодным занятием. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Схема простейшего режекторного фильтра и качественные зависимости для него приведены на рис. Оси катушек расположены под углом 90 градусов. АЧХ полосового фильтра имеет две частоты среза, которые располагаются слева и справа от резонансной частоты f0, и также определяются на уровне — 3 дБ относительно максимального значения коэффициента усиления.

Их немного, в пример можно привести молниевый разряд. Поверх нее намотана обмотка, содержащая 7 витков провода. То есть, при постоянном токе, оно имеет одно значение, а при токах высокой частоты — совсем другое, отличающееся во много раз. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2. Подпишись на Twitter!
Электрические фильтры. Емкостной сглаживающий фильтр

Конструкция

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу удобнее всего разрезную на защелках — рис.

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.

Как же эту ситуацию предотвратить? К сетевому фильтру подключен шнур электросети 7.

При всем этом показатель цены, что якобы, чем дороже, тем лучше и качественней, в данной ситуации значения не имеет. Подходящие провода надо сделать как можно более короткими. Фильтр верхних частот без изменения передает сигнал верхних частот, а на низких частотах обеспечивает затухание сигналов.

Интернет магазин

Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Одни из них фильтры, готовые к установке на печатной плате.

Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются. 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. 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. 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. Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков.

Самодельные сетевые фильтры Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Tweets by qrzru Схема простого сетевого фильтра для бытовой техники Сетевые фильтры стали неотъемлемым обязательным аксессуаром оргтехники и некоторой бытовой техники и приборов. Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R Петельку на конце нужно разрезать, в идеале — сразу мотать двумя параллельными проводами. А если учесть, что у многих есть несколько ненужных, неработоспособных приборов, то выходит, что запчасти буквально валяются у нас под ногами.

К сетевому фильтру подключен шнур электросети 7. Сетевой фильтр Uniel S GSP4 Принцип работы сетевого фильтра В качестве питающего в сети служит напряжение переменного тока, изменяющегося по синусоидальному закону. Эта деталь представляет собой ферритовый сердечник и медную лакированную проволоку, намотанную вокруг него.
Как правильно подключить УЗО? Схемы подключения.

Сетевые входные фильтры

— что внутри коробки и почему?

JM Woodgate BSc(Eng) C.Eng MIET SMIEEE FAES HonFInstSCE

JM Woodgate and Associates
[email protected] www.jmwa.demon.co.uk

 

В наши дни принято покупать входные сетевые фильтры в виде металлических коробок с четырьмя или пятью выводами. Можно сверяться со списками поставщиков и запрашивать советы, но часто без особых размышлений вызывается тот же фильтр, который использовался для предыдущего продукта.В конце концов, фильтр есть фильтр.
Ну нет, не все одинаковые. Давайте рассмотрим, что мы просим фильтр делать. В настоящее время это очень важно, поскольку требования ЭМС распространяются как вверх с 40-й гармоники частоты сети, так и вниз с исторического нижнего предела «высокочастотных излучений» в 150 кГц. Для некоторых продуктов уже существуют требования вплоть до 9 кГц, и теперь в стандарте CISPR 11/EN 55011 для «промышленного, научного и медицинского» оборудования или в новой Директиве по радиооборудованию нет ограничений по низким частотам.
Хотим мы этого или нет (но чаще всего хотим), фильтр воздействует как на энергию, поступающую из энергосистемы (проблема помехоустойчивости), так и на энергию, выходящую из изделия и поступающую в энергосистему (проблема излучения). Для обоих потоков у нас есть два режима: дифференциальный режим, при котором между двумя проводниками питания появляется напряжение, и общий режим, при котором оба проводника имеют одинаковое напряжение относительно местной земли. В случае трехфазного трехпроводного питания конфигурация фильтра более сложна, но для трехфазного четырехпроводного питания каждая фаза рассматривается как одна фаза.Примеры можно увидеть по адресу:
http://www.filterconcepts.com/three_phase/3f_series.html

То, как мы можем ослабить эти потоки, зависит от импеданса их источника. Ясно, что подключение конденсатора к источнику с низким импедансом для шунтирования тока не имеет особого смысла, потому что все еще доступно много тока, и столь же бесполезно подключать катушку индуктивности последовательно с источником с высоким импедансом. На самом деле это пример гораздо более общей концепции.
Полезно думать об энергии, а не о напряжении или токе.Энергия является продуктом мощности и времени и представляет собой «электричество», за которое мы платим. Фильтр может работать двумя способами; он мог поглощать нежелательную поступающую энергию или отказываться ее принимать. Существуют поглощающие или рассеивающие фильтры (например, использующие индукторы с сердечником из железной пыли), но энергия проявляется в виде тепла, и его количество часто слишком велико, чтобы его можно было принять. Таким образом, большинство фильтров являются «отражающими»; они отказываются принимать поступающую энергию и толкают ее обратно к источнику.
Они делают это, имея входной импеданс, сильно отличающийся от импеданса источника.«Теорема о максимальной мощности» гласит, что оптимальная передача энергии происходит, когда сопротивления источника и нагрузки (входное сопротивление фильтра) равны, а их реактивные сопротивления равны и противоположны (т.е. одно индуктивное, другое емкостное). Но наш отражающий фильтр требует наихудшей передачи мощности, которую мы можем получить, поэтому сопротивления должны быть очень разными, и, если возможно, оба реактивных сопротивления имеют одинаковый знак.
Так каково сопротивление сети электропитания? Комитеты по стандартам ЭМС проделали большую работу по этому сложному вопросу.Мы знаем, что на частоте сети для обычных настенных розеток оно должно быть в диапазоне от 0,1 Ом до 1 Ом из соображений падения напряжения, но это учитывает только сопротивление проводника. В сети также есть то, что можно представить как последовательную катушку индуктивности с потерями, и эта модель работает достаточно хорошо примерно до 9 кГц. В Европе «среднее» значение близко к 800 мкГн, хотя оно приближается к среднему значению от нуля и до бесконечности, если мы учтем все выбросы, включая длинную сельскую воздушную передачу.«Средние» значения для других энергосистем можно найти в IEC TR 60725.
Сеть, представляющая полное сопротивление цепей 230 В, 50 Гц, 16 А в Европе от 2 кГц до 9 кГц, приведена в IEC 61000-4-7 и показан ниже на рисунке 1, но новая и более точная сеть находится в стадии разработки.

Рисунок 1. Искусственная сеть питания на ток 16 А и ниже
(из IEC 61000-4-7)

Для частот выше 9 кГц у нас есть информация о «сетях стабилизации импеданса линии» (LISN) или «искусственных сетях электроснабжения» (AMN) в CISPR 16-1-2/EN 55016-1-2.Для диапазона от 9 кГц до 150 кГц дается импеданс 5 Ом последовательно с 50 мкГн с параллельным сопротивлением 50 Ом, а для диапазона от 150 кГц до 30 МГц дается импеданс 50 Ом параллельно с 50 мкГн. Теперь есть третья сеть, для частот от 150 кГц до 100 МГц, которая составляет 50 Ом параллельно с 5 мкГн последовательно с 1 Ом. Однако некоторые из этих значений являются «традиционными» и снова имеют тенденцию быть средними от нуля до бесконечности. Тем не менее, их использование не приводит к каким-либо предложениям изменить их на том основании, что что-то другое явно лучше.
Однако импеданс любой конкретной настенной розетки не определен и может даже варьироваться в зависимости от того, какие другие нагрузки подключены к той же цепи и как настроена сеть питания в это время суток. Таким образом, мы хотим, чтобы наш фильтр был очень терпим к импедансу источника и, например, не демонстрировал какого-либо резонансного поведения в сочетании с каким-либо вероятным реактивным сопротивлением источника.
Полное сопротивление нагрузки может быть очень проблематичным. Очень часто это двухполупериодный выпрямитель, поэтому он крайне нелинейный. Из опыта проблем ЭМС в полевых условиях мы знаем, что цепь от конденсатора фильтра до «выхода» сетевого фильтра прозрачна, потому что, если конденсатор высыхает так, что его емкость падает до гораздо более низкого значения, высокочастотные излучения от процессов внутри цепей изделия значительно увеличиваются по амплитуде, обычно более чем на 20 дБ.
Примечание для проектировщиков: рассмотрите возможность использования высокотемпературной (105°C или даже 135°C) детали с большим номинальным пульсирующим током для борьбы с этим эффектом. Также может помочь параллельный конденсатор емкостью 100 нФ.
Имеются два источника высокочастотной энергии, которые распространяются от изделия к энергосистеме; пики коммутации от диодов выпрямителя и любые высокие частоты, генерируемые цепями в изделии, которые можно смоделировать как напряжение, последовательное с эффективным сопротивлением нагрузки выпрямителя.Также может быть активная схема коррекции коэффициента мощности, предшествующая стороне переменного тока выпрямителя.
Для «традиционного» диапазона частот от 150 кГц и выше предполагается, что источники (электросеть и выпрямитель или что-либо в изделии) имеют высокое полное сопротивление, поэтому в фильтре должны быть установлены конденсаторы между проводниками под напряжением, чтобы обеспечить низкий импеданс для энергии дифференциального режима и равные значения от каждого проводника до земли, чтобы сделать это для энергии синфазного режима. Таким образом, простые фильтры
для продуктов с низким энергопотреблением имеют модифицированную π-конфигурацию (строго O-конфигурацию, поскольку в обеих «ветвях» имеются катушки индуктивности), как показано на рис. 2.Катушки индуктивности довольно специфичны и называются «синфазными дросселями». Две обмотки, как показано, находятся на одном сердечнике, обычно ферритовом, и обмотки имеют одинаковое направление, как показано «фазирующими точками». Таким образом, для синфазных токов, которые текут в одном и том же направлении в двух обмотках, индуктивность высока, но для токов дифференциального режима, включая ток питания, индуктивность мала, но она не должна быть очень маленькой, поэтому что в сочетании с конденсаторами он также ослабляет высокочастотные дифференциальные токи.Конденсатор на входе служит для дополнительного ослабления дифференциальных токов, независимо от направления их протекания. Параллельный резистор предназначен для разрядки конденсатора, чтобы не оставлять штыри вилки под напряжением, если сетевой шнур отключен от настенной розетки. Как показано в цепях трехфазного фильтра, доступ к которым осуществляется по вышеуказанной ссылке, провод заземления может проходить через фильтр с помощью отдельного индуктора.

Рис. 2. Простой входной сетевой фильтр

Синфазные токи (нежелательные излучения или входящие помехи) протекают в одном направлении в двух обмотках, поэтому эффективное сопротивление намного выше.Конденсаторы на выходе пытаются ослабить синфазные напряжения, сохраняя при этом баланс импеданса для дифференциального режима. «Попытка», потому что их значения должны быть ограничены, чтобы не вызвать недопустимую величину тока в заземлении. Это довольно серьезная проблема, когда к одной и той же наземной сети подключено большое количество устройств, каждый из которых потребляет всего миллиампер или около того. В Америке изделия, подключенные к напряжению 240 В, пропускают равные и противоположные токи заземления от двух проводников под напряжением, поэтому не вносят вклад в общий ток заземления.(Это связано с тем, что система распределения 120–0–120 В, причем напряжение в одном токоведущем проводе инвертировано по отношению к другому, так что между токоведущими проводниками напряжение составляет 240 В.)
Эта конфигурация действительно подходит для частоты, где полное сопротивление сети и нагрузки относительно высокое, потому что конденсаторы имеют тенденцию закорачивать источники, но это не работает для источников с низким импедансом, а также на частотах значительно ниже 150 кГц, которые только сейчас попали в центр внимания ЭМС. , сопротивление сети и нагрузки совсем не высокие.Поэтому необходимо что-то большее, по крайней мере, на входе, когда необходимо контролировать низкочастотную энергию дифференциального режима, а импеданс источника ниже.
Решение состоит в том, чтобы добавить отдельные катушки индуктивности в каждую «ветвь» фильтра перед параллельным конденсатором. Теперь низкий импеданс источника питания соответствует высокому импедансу катушек индуктивности, и поток энергии ограничивается. Это решение, вероятно, будет востребовано в будущем, поскольку требования к устойчивости к низким частотам, которые уже включены в базовые стандарты ЭМС, но широко не упоминаются в стандартах на продукцию и будущих стандартах на излучение, становятся нормативными требованиями.
Такая же катушка индуктивности, вероятно, потребуется на выходе фильтра, если в качестве нагрузки используется что-либо, например инвертор, производящий выбросы в диапазоне от 2 кГц до 150 кГц, как это делают многие. Таким образом, небольшие металлические ящики, которые мы используем в настоящее время, вполне могут увеличиться в размерах (и, конечно же, в стоимости) в ближайшие несколько лет.
Необходимо очень осторожно относиться к опубликованным спецификациям затухания фильтра. Они часто измеряются с резистивным источником и нагрузкой 50 Ом, что легко сделать, но далеко не реалистично.Многие производители также публикуют результаты при других условиях, таких как источник 0,1 Ом и нагрузка 100 Ом и наоборот, как описано в Приложении C Международного стандарта CISPR 17/EN 55017 (которое включает испытательные установки не только для комплектных фильтров). но и для отдельных компонентов), но это не обязательно намного более реалистично. И это не полностью объясняет, как тестировать. В нем указывается, что характеристики фильтра могут меняться в зависимости от протекающего тока сетевой частоты, но не уточняется, что затухание в дифференциальном режиме (напряжение между L и N на выходе, деленное на соответствующее напряжение на входе) должно действительно измерять с симметричными радиочастотными сигналами, тогда как синфазное затухание следует измерять с несимметричными (т.е. одна сторона заземлена/заземлена). Но стандартные LISN имеют только выходы L и N, выход которых представляет собой синфазное напряжение плюс или минус половина напряжения дифференциального режима.
На рис. 3 показана установка для измерения затухания в дифференциальном режиме в симметричной конфигурации. Устройства подачи сетевого напряжения и нагрузки не показаны.

Рис. 3. Измерение затухания в дифференциальном режиме в симметричной конфигурации

Использование этой конфигурации правильно показывает влияние паразитных емкостей внутри узла фильтра.
На рис. 4 показана установка для измерения синфазного затухания. Опять же, схемы подачи сетевого напряжения и нагрузки не показаны.

Рис. 4 Измерение синфазного затухания

Ни в одной из этих установок не показаны трансформаторы, необходимые для проведения испытаний 0,1 Ом/100 Ом.
Действительно необходимо измерять характеристики фильтра в изделии, в котором он будет использоваться, даже если для проведения реалистичных измерений требуется некоторая изобретательность. Необходимо принять решение, включать ли стандартную сеть стабилизации импеданса линии (LISN), которая предполагает, что питание от сети «выглядит как» 50 Ом на высоких частотах, или использовать репрезентативное питание без сети.

Сетевые фильтры | DIY-Аудио-Небеса

домой
вернуться к учиться
вернуться к блоки питания

опубликовано: 17 июня 2015 г., последнее редактирование: 16 марта 2017 г.

Сетевые фильтры

Сетевые фильтры обычно используются в электронном оборудовании для предотвращения попадания нежелательных сигналов в сеть , когда оборудование производит загрязнения. Это в основном вызвано переключающими компонентами в SMPS, электронными трансформаторами, используемыми в КЛЛ, светодиодном и галогенном освещении.Этим печально известны диммеры, а также средства управления электродвигателями (стиральные машины, кухонная техника). Эти фильтры предназначены для обеспечения соответствия этих устройств определенным правилам о излучении . Обычно количество используемых компонентов сведено к минимуму, чтобы они могли просто пройти все тесты с наименьшими вложениями в детали.

Сетевые фильтры также используются в электронном оборудовании для предотвращения влияния мусора, который может присутствовать в сети .Это будет зависеть от того, для чего предназначено устройство и как оно может и не может «отказаться» при определенных обстоятельствах. В этом случае фильтр предназначен для улучшения помехоустойчивости этого устройства. Другими словами, мусор в сети снижается по амплитуде (НЕ удаляется!), так что он достигает уровней, при которых влияние не обнаруживается или остается ниже минимально необходимых пределов.

Выше схематическая диаграмма очень распространенного фильтра , который имеет хорошее подавление как синфазного, так и дифференциального «шума».Для интересующихся фильтрами краткое описание работы такого фильтра.
Подробнее СХЕМЫ ЗДЕСЬ .

Он состоит из 3 MOV ( Металлооксидные варисторы ), которые могут «рассеивать» короткие пики, преобразовывая их в ТЕПЛО. RV1 от Line и Neutral для поглощения пиков дифференциального режима (имеются в виду пики между Live и Neutral). Также 2 MOV ( RV2 и RV3 ) от обеих линий электропередач (нейтральной и активной) на землю.Они предназначены для поглощения пиков, которые присутствуют между обеими линиями электропередач и землей ( общий режим ) или когда они присутствуют только от одной линии электропередач к земле. При использовании RV2 и RV3 существует риск, заключающийся в том, что ЕСЛИ они выйдут из строя и станут проводящими, или если они сработают, земля «поднимется» при разомкнутом заземляющем соединении (без присмотра, вставив его в неисправную сетевую розетку с заземлением или в розетку с заземлением). незаземленной розетке), поэтому его можно применять ТОЛЬКО в том случае, если вы уверены, что заземление выполнено и работает должным образом, особенно когда заземляющий провод используется для подключения к оборудованию, предназначенному для заземления.
По этой причине предохранитель имеет большое значение, в частности, для фильтра, использующего MOV, даже если цепь за фильтром уже переплавлена. !
Убедитесь, что предохранитель установлен на «Запаздывающий» или «Медленный», а номинал основан на нагрузке после фильтра.

C1 и C4 (как минимум класса X2) используются для фильтрации дифференциального режима «шума» намного выше частоты сети, L1 тоже помогает.Однако L1, предназначен для фильтрации синфазных помех . Это шум между линиями электропередач и землей. C2 и C3 являются дополнительными компонентами, которые отводят шум, который уже значительно ослаблен L1, еще больше, отправляя эти сигналы на землю . Для тех, кто в DIY …. C2 и C3 ДОЛЖНЫ быть конденсаторами класса Y типа , они должны выдерживать очень высокие напряжения, по крайней мере, такие же высокие, как пиковые напряжения RV2 и RV3.Очень важно для вашей безопасности ! Резистор R1 ничего не делает для работы фильтра, а предназначен только для разрядки конденсаторов фильтров, когда сеть отключена.

В обоих случаях производители , а не пойдут на крайние меры, чтобы получить наилучшую возможную производительность, поскольку компоненты фильтра дороги, а производители хотят, чтобы затраты были минимальными, а прибыль максимальной. Вместо этого они используют минимально возможные и самые дешевые компоненты в своих фильтрах, чтобы пройти тесты, которые они должны пройти, чтобы быть допущенными к продаже.Не все компании (особенно дешевые китайские бренды) одинаково добросовестно относятся к этому и могут наплевать на правила и просто печатать маркировку, как если бы они на ней тестировались и/или экономить на деталях на реально выпускаемых устройствах. Им это сойдет с рук из-за того, как можно интерпретировать определенные правила. Поэтому производители будут использовать минимальное количество деталей, чтобы они могли пройти тесты.

Это означает, что вся бытовая техника не должна влиять друг на друга. НО когда (несколько) устройств соединены вместе или не соединены вместе правильно обстоятельства могут измениться и пределы, которые в противном случае не были бы достигнуты, могут быть «нарушены». По этой причине в аудио, особенно в аналоговом аудио, и присутствуют слабые сигналы, некоторое влияние может быть при обстоятельствах А, но может не присутствовать при обстоятельствах Б. Также возможно, что «установка А» может прекрасно работать с человеком А, но это та же самая «установка А» может быть сопряжена со всевозможными проблемами для человека Б.В НЕКОТОРЫХ, но, конечно, не во всех случаях это можно списать на главные обстоятельства. В таких случаях сетевой фильтр может предотвратить влияние или понизить его до уровня, при котором его больше не слышно.

Неправильные обстоятельства, которые могут ЛЕГКО произойти, когда оборудование, имеющее 3-штыревую вилку (заземленную/заземленную), подключено к 2-контактной розетке. В этом случае большая часть встроенного фильтра больше не работает (правильно), и вы даже можете почувствовать покалывание при прикосновении к металлическим частям этого устройства или даже получить небольшой толчок.Так что… имейте в виду… оборудование с 3-контактными вилками ДОЛЖНО быть подключено к 3-контактным розеткам. Оборудование с 2-контактными вилками (те, которые используются в оборудовании с двойной изоляцией) можно использовать в ОБОИХ типах сетевых розеток.

В НА ЭТОЙ СХЕМЕ есть несколько предложений по самодельному сетевому фильтру для различных условий, таких как 3-контактные и 2-контактные сетевые вилки.

При работе с сетевым напряжением всегда обеспечивайте безопасность , используйте соответствующие предохранители и следите за тем, чтобы нельзя было прикасаться к частям, находящимся под напряжением.Здравый смысл и доза опыта пригодятся.

домой
вернуться к учиться
вернуться к блоки питания

 

Нравится:

Нравится Загрузка…

Сетевые фильтры — часть 1

Сетевые фильтры — часть 1 — Простые пассивные фильтры

---

---

Введение

---

В идеале сетевое напряжение, обеспечиваемое вашими настенными розетками, должно быть (в Великобритании) чистой синусоидой 50 Гц со среднеквадратичным значением около 240 вольт.Увы, на практике напряжение будет меняться, и это может сопровождаться помехами. Это может привести к нежелательным эффектам, таким как слышимые удары или скрежещущие звуки из таких источников, как холодильники или термостаты центрального отопления. Некоторые энтузиасты аудио могут не слышать явных щелчков или жужжания, но беспокоятся о том, что качество звука, которое они слышат, незаметно «ухудшается» из-за присутствия нежелательных радиочастотных помех (радиочастотных помех). Таким образом, сформировался значительный коммерческий рынок, предлагающий различные типы сетевых фильтров.кондиционеры и т. д., чтобы удовлетворить пожелания любителей аудио.

В идеальном мире все производители оборудования, являющегося источником помех, исправили бы свои действия и не было бы проблем с радиопомехами. В противном случае, по моему собственному мнению, решение этой проблемы в первую очередь является обязанностью разработчиков и производителей аудио-аудиооборудования. Проще говоря, если РЧ-помехи или всплески не являются исключительно сильными, аудиооборудование должно быть в состоянии их отклонить. Однако на практике обстоятельства и уровни помех сильно различаются.Таким образом, неизбежно, что в некоторых случаях может потребоваться сетевая фильтрация, чтобы помочь блокировать проникновение радиочастотных помех, пиков и т. д. в систему HiFi или AV.

К сожалению, существует множество запутанных «решений», от причудливых сетевых кабелей и фильтров различных типов до устройств, восстанавливающих чистое сетевое питание. Используемые методы и затраты охватывают широкий диапазон. Некоторые методы могут быть очень эффективными, в то время как другие могут быть бесполезными. Это может затруднить для аудио-энтузиастов решение о том, какое из возможных «решений» стоит рассмотреть.

Основная (каламбур!) цель этого исследования состоит в том, чтобы рассмотреть некоторые основы сетевой фильтрации и помочь энтузиастам звука разобраться в заявлениях производителей и продавцов. Тем самым расчистить путь к принятию разумных решений и соответствующего выбора. Поскольку я живу в Соединенном Королевстве (ОК, в Шотландии!), я рассмотрю ситуацию там. Некоторые детали будут отличаться в других странах, но многое из того, что изложено ниже, будет по-прежнему применяться — с учетом различных напряжений сети, устройств заземления и т. д.

Базовая пассивная фильтрация радиопомех

---

В Великобритании ситуация осложняется различными факторами. Одним из них является то, что питание от сети обычно подается по трехпроводной схеме «фаза + нейтраль + земля». Но для ясности я сначала проигнорирую это осложнение и предположу, что у нас есть простое двухпроводное подключение к сети. Я также начну с рассмотрения базовых фильтров, в которых используются распространенные типы пассивных компонентов, таких как катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы. Во многих конструкциях сетевых фильтров используются специальные материалы или устройства, например.г. ферритовые устройства, но я рассмотрел их использование на другой веб-странице.

На рис. 1 показаны две очень простые схемы, которые можно использовать для снижения уровня радиопомех, достигающих блока питания (блока питания) такого устройства, как аудиоусилитель. У одного есть катушка индуктивности последовательно с проводом под напряжением. Другой имеет конденсатор между «фазой» и «нейтралью» в качестве «шунта» для радиочастотных колебаний. Для простоты мы можем сначала рассматривать блок питания как резистивную нагрузку, потребляющую некоторый ток, а сеть — как источник переменного тока с собственным выходным сопротивлением в настенной розетке.Изучив поведение в этих простых ситуациях, мы можем перейти к рассмотрению последствий других осложнений, возникающих в практических случаях.

Каждое из устройств, показанных на рисунке 1, действует как то, что инженеры назвали бы фильтром нижних частот «первого порядка». Этот «порядок» можно рассматривать как указание на количество задействованных элементов, зависящих от частоты, т. е. один индуктор в одном случае и один конденсатор в другом.

Для примера я решил использовать катушку индуктивности 10 мкГн для последовательной индуктивности в одном фильтре и конденсатор 100 нанофарад в другом.Эти значения были выбраны просто для иллюстрации некоторых аспектов поведения систем. На практике мы вполне могли бы выбрать совершенно другие значения по причинам, которые станут яснее позже!

На рис. 2 показаны частотные характеристики двух фильтров, если бы у нас была настенная розетка с выходным сопротивлением (источником) на ВЧ 5 Ом. Результаты приведены для выбора двух возможных значений ВЧ импеданса БП – 5 Ом и 500 Ом. Как и выше, эти значения были выбраны исключительно для примера.

Глядя на частотные характеристики на рис. 2, мы видим, что если блок питания имеет низкий ВЧ-импеданс, то последовательная катушка индуктивности дает наибольшее подавление ВЧ-помех (сплошные синие линии). Однако, если блок питания имеет высокий ВЧ-импеданс, то шунтирующий конденсатор (красная пунктирная линия) обеспечит наилучшее подавление помех. Из этого примера мы можем видеть, что выбор того, какой фильтр можно считать «лучшим», может зависеть от того, какое значение импеданса блока питания представляет собой ВЧ.

Теперь мы можем взглянуть на рисунок 3. Он аналогичен рисунку 2, но в этом случае предполагалось гораздо более высокое сопротивление источника ВЧ для настенной розетки (100 Ом).Сравнивая рисунки 2 и 3, вы можете видеть, что кривые были перестроены. Теперь шунтирующий конденсаторный фильтр дает наибольшее подавление ВЧ как для 5-омного, так и для 500-омного входного ВЧ-импеданса блока питания. Конечно, на практике можно ожидать, что настенная розетка будет иметь выходное сопротивление намного меньше 100 Ом при частоте 50 Гц. Но на более высоких частотах импеданс розетки может быть выше. Следовательно, нам необходимо учитывать влияние высокого импеданса настенной розетки на более высоких частотах.

Увы, обычно мы понятия не имеем, какое значение ВЧ импеданса будет у сетевой розетки.Это, вероятно, будет варьироваться в зависимости от частоты и от одного сокета к другому. Это также может измениться, когда предметы в другой комнате (или по соседству) подключены или включены. Во-вторых, мы также понятия не имеем, какой ВЧ-импеданс могут иметь блоки питания нашего аудиооборудования. Действительно, что еще хуже, многие блоки питания могут иметь ВЧ-импеданс, который меняется в течение каждого сетевого цикла. А в таких случаях, как усилители мощности звука, также может варьироваться в зависимости от громкости воспроизводимой музыки. Все это означает, что если мы используем такие простые фильтры, как показанные на рис. 1, мы не можем заранее знать, насколько хорошо они будут работать, или какие значения компонентов фильтра могут быть оптимальными! И это без учета дополнительных сложностей, связанных с наличием трехпроводной сети и т. Д… Что еще хуже, есть и другие факторы, которые следует учитывать…

Индуктивный фильтр означает, что у нас есть катушка индуктивности, включенная последовательно с сетью. Это означает, что сетевой ток частотой 50 Гц также должен проходить через индуктор. Теперь индуктивность 50 мкГн представляет собой последовательное сопротивление всего в несколько миллиом на частоте 50 Гц, так что это вряд ли будет проблемой. Но приведенный выше пример фильтра предназначен только для уменьшения радиопомех на частотах выше звукового диапазона. Если бы мы хотели, чтобы фильтр блокировал щелчки и треск на слышимых частотах, нам пришлось бы выбрать катушку индуктивности гораздо большего размера.Это увеличило бы последовательное сопротивление на частоте 50 Гц и, следовательно, могло бы повлиять на подачу сетевого питания на блок питания.

Шунтирующий емкостной фильтр потребляет ток частотой 50 Гц из настенной розетки, даже если блок питания аудиооборудования выключен. Опять же, при емкости 100 нанофарад потребляемый ток будет небольшим. Но, как указано выше, мы могли бы захотеть использовать большую емкость — и, следовательно, потреблять больше тока 50 Гц — если бы мы хотели, чтобы фильтр помогал подавлять щелчки и удары звуковой частоты, а не только РЧ-помехи.Следовательно, хотя простые фильтры, подобные приведенным выше примерам, могут помочь подавить радиочастотные помехи, они далеки от идеала. К счастью, мы можем улучшить производительность фильтра, используя более сложные механизмы.

На рис. 4 показан пример более сложного фильтра, в котором используются три частотно-зависимых компонента (два конденсатора и одна катушка индуктивности). В этом случае фильтр также включает несколько резисторов последовательно с конденсаторами. Такое последовательное соединение конденсатора и резистора обычно называют «снаббером».Добавленный резистор помогает более четко определить поведение на ВЧ. Это также позволяет фильтру поглощать часть нежелательной радиочастотной энергии. Поведение этого нового фильтра по подавлению радиочастотных помех показано на рис. 5 с использованием тех же значений для предполагаемых РЧ-импедансов настенной розетки и блока питания, что и на рисунках 2 и 3. Если вы сравните рисунок 5 с рисунками 2 и 3, вы увидите, что эффект фильтра теперь менее чувствителен к значениям импеданса сетевой розетки и блока питания. Следовательно, одно из преимуществ более сложного фильтра состоит в том, что на практике он с большей вероятностью будет работать так, как предполагалось! Наклон увеличения подавления с частотой также имеет тенденцию быть более крутым, чем для планов 1-го порядка.Таким образом, мы можем ожидать, что он будет более эффективно подавлять высокочастотные радиочастотные помехи. Дорогие коммерческие фильтры могут включать большее количество конденсаторов и катушек индуктивности, чтобы получить более высокое подавление и снизить чувствительность к ВЧ-сопротивлениям сети и блока питания. На рис. 6 показан возможный пример схемы, которую можно использовать. Обратите внимание, что в этом случае между фазой и нейтралью, а также между фазой и землей и между нейтралью и землей имеются демпферы RC.

На практике хорошо спроектированные фильтры этого общего типа могут обеспечить значительное подавление радиопомех.Но они по-прежнему будут иметь тенденцию производить два побочных эффекта, упомянутых выше, то есть вводить некоторое последовательное сопротивление в тракте 50 Гц и вызывать протекание некоторого тока «утечки», даже когда блок питания аудиосистемы выключен. И выбор значений компонентов, достаточно больших для подавления помех звуковой частоты, а также радиочастотных помех, может привести к тому, что эти побочные эффекты станут неприемлемо высокими.

С точки зрения фильтрации преимущество устройств, показанных на рис. 6, заключается в том, что они имеют тенденцию «связывать» активный, нейтральный и заземленный вместе на РЧ.Это приведет к блокированию любых различий в потенциале между любым из трех проводов на РЧ. Недостатком является то, что шунтирующие конденсаторы имеют тенденцию создавать утечку на землю с частотой 50 Гц. В то время как в простых двухпроводных схемах (фаза-нейтраль), как показано на рисунках 1 и 4, любой ток частотой 50 Гц через конденсаторы влияет только на фаза и нейтраль.

К сожалению, утечка тока на заземляющий провод может стать проблемой безопасности при использовании трехпроводной сети в Великобритании. Это связано с тем, что неправильное заземление заземляющего провода может привести к появлению напряжения 50 Гц на любой «заземленной» металлической конструкции.Это также может привести к срабатыванию датчика, который отключает питание от сети при обнаружении тока заземления. Следовательно, величина емкости, которую мы можем использовать между живым или нейтральным проводом и землей, ограничена. По этой причине, как правило, проще и безопаснее просто фильтровать пару «фаза-нейтраль», если речь идет об использовании шунтирующих компонентов. Следовательно, в Великобритании более практичная схема может выглядеть как схема, показанная на рис. 7. Она (без заземляющего провода) также больше подходит для сетевой фильтрации в местах, где отсутствует заземляющий провод.Недостаток заключается в том, что он не обеспечивает фильтрации каких-либо помех, из-за которых активный и нейтральный потенциалы изменяются вместе (т. е. «общий режим») относительно потенциала земли.

На практике реальная конструкция может быть аналогична схеме, показанной на рис. 6, но использовать гораздо меньшие конденсаторы для шунтов на землю, чтобы свести к минимуму утечку на землю на частоте 50 Гц. Это может работать не так хорошо, как использование больших емкостей, но дает некоторую фильтрацию, избегая проблем с безопасностью. Кроме того, на практике компоненты, используемые в сетевых фильтрах, необходимо выбирать с осторожностью, чтобы обеспечить их соответствие стандартам безопасности, которые являются юридическими требованиями для сетевых приложений.

Как я объяснил в начале исследования на этой веб-странице, здесь я рассмотрел только использование стандартных пассивных компонентов RCL. Цель состоит в том, чтобы дать общее представление о том, как работают фильтры, и о различных связанных с ними требованиях. Использование специальных материалов и устройств рассматривается на другой веб-странице, на которую вы можете перейти, нажав на значок «Далее» ниже.

Джим Лесурф
24 марта 2010 г.

---

---

Основы работы с фильтрами электромагнитных помех. Принципы работы и неправильная установка

Ⅰ Введение

1.1 Определение фильтра электромагнитных помех

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

Фильтр электромагнитных помех является обычным электрическим элементом в источниках питания. В этом видео мы знакомим его и изучаем его схему.

Каталог

---

1.2 Источники электромагнитных помех

Электромагнитные помехи — это электронные помехи, которые мешают электрическим сигналам и снижают целостность сигнала. Каждое подключение к электрическому или электронному устройству 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 генерируется вдоль линии электропередач и передается на оборудование по линии электропередачи.Фильтры электромагнитных помех — это устройства или внутренние модули, предназначенные для уменьшения или устранения шумовых помех.

 

1.3 Синфазный шум и дифференциальный шум

Рис. 1. Синфазная и дифференциальная схемы

С помощью этой характеристики фильтра электромагнитных помех прямоугольный групповой 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: один и тот же шум на двух (или более) линиях электропередач можно рассматривать как шум линий электропередач на землю.

2) дифференциальный режим: Шум между линиями электропередач.

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

 

1.4 Зачем нужны фильтры электромагнитных помех?

Электромагнитная совместимость ( EMC ) является важным показателем для измерения качества электронных продуктов, и он все чаще становится ключевым при разработке электронных продуктов.В процессе проектирования энергосистемы введение конструкции с электромагнитной совместимостью может улучшить общую помехоустойчивость энергосистемы, продлить срок службы системы и обеспечить безопасность использования. Следовательно, фильтр электромагнитных помех представляет собой устройство, обеспечивающее хорошую электромагнитную совместимость.

 

Ⅱ   Принцип адаптации фильтров электромагнитных помех

Цепи фильтров, обычно используемые в фильтрах источников питания, представляют собой пассивную фильтрацию и активную фильтрацию.Основными формами пассивной фильтрации являются емкостной фильтр, фильтр индуктивности и комплексный фильтр (включая инвертированный L-тип, LC-фильтр, фильтр LCπ-типа и фильтр RCπ-типа и т. д.). Основной формой активного фильтра являются активные RC-фильтры, также известные как электронные фильтры. Величина пульсирующей составляющей в постоянном токе представлена ​​коэффициентом пульсации S. Чем больше значение, тем хуже эффект фильтрации.

Коэффициент пульсации (S) = основной максимум выходного напряжения AC-составляющая / DC-составляющая выходного напряжения

Конкретный принцип работы заключается в следующем: после того, как переменный ток выпрямляется диодом, направление остается неизменным, но ток все еще постоянно меняется.Этот пульсирующий постоянный ток обычно не используется напрямую для питания радио. Поэтому необходимо преобразовать пульсирующий постоянный ток в гладкий волновой постоянный ток, который является фильтрующим. Другими словами, задача фильтрации состоит в том, чтобы максимально уменьшить флуктуационную составляющую выпрямленного выходного напряжения и преобразовать его в практически постоянное питание постоянного тока.

В соответствии с характеристиками электромагнитных помех порта питания фильтр электромагнитных помех может передавать мощность переменного тока к источнику питания без затухания.Это не только значительно снижает электромагнитные помехи при передаче переменного тока, но также эффективно подавляет электромагнитные помехи, создаваемые источником питания, предотвращая их попадание в сеть переменного тока и создание помех другим электронным устройствам.

Это пассивная сетевая структура, подходящая для источников питания переменного и постоянного тока и имеющая функцию двустороннего подавления. Вставка его между электросетью переменного тока и источником питания эквивалентна добавлению блокирующего барьера между шумом электромагнитных помех электросети переменного тока и источником питания, то есть двустороннему подавлению шума, поэтому он широко используется в различных электронных продуктах. .

С учетом характеристик электромагнитных помех от клемм питания разработан фильтр электромагнитных помех. Обычно это селективная двухполюсная 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 задерживания фильтра, что приводит к серьезному рассогласованию с импедансом источника шума и импедансом нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные компоненты обратно в источник шума.

 

Ⅲ   Принципы работы

На следующем рисунке представлена ​​типичная принципиальная схема фильтра электромагнитных помех: C1 и C2 представляют собой дифференциальные конденсаторы, обычно называемые X-конденсаторами, емкость которых часто составляет от 0,01 мкФ до 0,47 мкФ; Y1 и Y2 — это синфазные конденсаторы, обычно называемые конденсатором Y, емкость не должна быть слишком большой, как правило, 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 тока помех магнитные поля, генерируемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а катушка синфазных дросселей имеет большой импеданс для ослабления сигнала помех. 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.

 

Рис. 2. Типовая принципиальная схема фильтра электромагнитных помех

Чтобы судить о том, хороший фильтр ЭМП или нет, необходимо понимать его рабочие показатели. Основные параметры: номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сопротивление изоляции, выдерживаемое напряжение, рабочая температура, вносимые потери и т. д. Наиболее важными из них являются вносимые потери. Вносимые потери часто обозначают «IL», иногда их также называют вносимым затуханием. Этот индикатор является основным индикатором работы фильтра электромагнитных помех.Обычно это 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 электромагнитных помех

Ⅳ Классификация фильтров электромагнитных помех

Существует два основных типа фильтров электромагнитных помех: проводимые электромагнитные помехи и излучаемые электромагнитные помехи. Кондуктивные электромагнитные помехи проходят через проводники, такие как провода, а излучаемые электромагнитные помехи распространяются по воздуху. В высокоскоростных печатных платах высокочастотные сигнальные линии, выводы интегральных схем, различные разъемы и т. д. могут стать источниками излучаемых помех, которые могут излучать электромагнитные волны и влиять на нормальную работу систем или подсистем.

 

Ⅴ

Выбор

Поэтому 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 должно соответствовать требованиям к продукту, а ток утечки не может быть слишком большим. Можно выбрать фильтр электромагнитных помех с соответствующей системой сертификации. Определите его объем и форму в соответствии с фактическим применением.Когда вносимые потери велики, способность подавления высока и т. д.

В дополнение к этому необходимо учитывать некоторые детали. Например, некоторые фильтры электромагнитных помех относятся к военному классу, а некоторые — к промышленному. Некоторые из них предназначены для бытовой техники, некоторые — для инверторов, а некоторые — для медицинского оборудования. Только когда объект определен, можно выбрать подходящий. Пока основные условия соблюдены, цена является ключевым фактором для рассмотрения.

 

Ⅵ

Установка

1. Фильтр электромагнитных помех не может иметь электромагнитную связь.

1) Линии электропередач слишком длинные.

2) Линии электропередач расположены слишком близко.

Обе установки неверны. Суть проблемы в том, что между входным проводом фильтра и его выходным проводом существует явный путь электромагнитной связи. Таким образом, сигнал электромагнитных помех, присутствующий на одном конце фильтра, не подвергается подавлению фильтром и напрямую передается на другой конец фильтра без затухания.Следовательно, входные и выходные линии фильтра должны быть эффективно разделены в первую очередь.

Кроме того, если два вышеуказанных типа фильтров питания установлены внутри экрана устройства, сигнал электромагнитных помех на внутренних цепях и компонентах устройства будет напрямую связан с внешней частью устройства из-за генерируемого сигнала электромагнитных помех. излучением на клемме (силовой) фильтра. Следовательно, экранирование устройства теряет подавление электромагнитных помех, создаваемых внутренними компонентами и цепями.Конечно, если на фильтре (источнике питания) есть сигнал электромагнитных помех, он также будет связан с компонентами и цепями внутри устройства из-за излучения, тем самым нарушая подавление сигнала электромагнитных помех.

2. Не связывайте кабели вместе.

В общем, при установке фильтра электромагнитных помех в электронном устройстве или системе будьте осторожны, чтобы не связать вместе провода между силовой частью и стороной нагрузки, потому что это, несомненно, усугубляет электромагнитную связь между ними, вызывая плохое подавление сигналов электромагнитных помех.

3. Старайтесь избегать использования длинных заземляющих проводов.

Инвертор или двигатель желательно подключать к выходу фильтра электромагнитных помех на длине не более 30 см. Поскольку слишком длинная линия заземления означает большую индуктивность и сопротивление заземления, это может серьезно повредить фильтру подавления синфазных помех. Лучшим методом является крепление экрана фильтра к корпусу на входе питания устройства с помощью металлических винтов и звездчатых пружинных шайб.

4.Входная линия и выходные линии должны быть разделены.

Наличие расстояния не означает параллельное подключение, так как это снизит производительность фильтра.

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

Металлический корпус фильтра инвертора и корпус корпуса должны быть хорошо соединены, а также провода заземления.

6. Линии подключения должны быть витой парой.

Входные и выходные соединительные линии желательно выбирать экранированные витые пары, которые могут эффективно устранить некоторые высокочастотные помехи.

 

Часто задаваемые вопросы об основах фильтрации электромагнитных помех

1. Что такое фильтр электромагнитных помех?

Фильтры электромагнитных помех

или фильтры электромагнитных помех, также называемые фильтрами радиопомех или фильтрами радиочастотных помех, представляют собой эффективный способ защиты от вредного воздействия электромагнитных помех.

 

2. Что вызывает электромагнитные помехи?

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

 

3. Для чего используется фильтр электромагнитных помех?

Большая часть электроники содержит фильтр электромагнитных помех либо в виде отдельного устройства, либо встроенного в печатные платы. Его функция заключается в уменьшении высокочастотного электронного шума, который может создавать помехи для других устройств. В большинстве стран существуют нормативные стандарты, которые ограничивают количество излучаемого шума.

 

4.Что такое фильтр электромагнитных помех постоянного тока?

Фильтр

обеспечивает подавление помех в обоих направлениях, защищая ваши линии постоянного тока от шума, создаваемого конкретным оборудованием, или защищая ваше чувствительное оборудование от шума, исходящего от источника питания постоянного тока или других нагрузок.

 

5. Где разместить фильтр электромагнитных помех?

Фильтр электромагнитных помех для линии электропередачи или электросети размещается в точке ввода 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 взаимозаменяемо. EMI на самом деле представляет собой любую частоту электрического шума, тогда как RFI представляет собой определенное подмножество электрического шума в спектре EMI. … Излучаемые электромагнитные помехи аналогичны нежелательным радиопередачам, исходящим от линий электропередач.

 

7.Как я могу уменьшить электромагнитные помехи?

Используйте экранированный кабель с витой парой для передачи измерительных сигналов. Скручивание проводов уравновешивает влияние электромагнитных помех на оба провода, что значительно снижает ошибку из-за электромагнитных помех. Окружение проводов прибора экраном защищает их от электромагнитных помех и обеспечивает путь для протекания тока, генерируемого электромагнитными помехами, в землю.

 

8. Как работает фильтр электромагнитных помех?

Электромагнитные помехи, или электромагнитные помехи, определяются как нежелательные электрические сигналы и могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений…. Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом для отвода высокочастотного шума от входа фильтра либо обратно к источнику питания, либо к заземлению.

 

9. Как проверить фильтр электромагнитных помех?

Для проверки фильтра электромагнитных помех используйте омметр. Измерьте расстояние от одного контакта шнура питания (линия) до одной из выходных линий после фильтра электромагнитных помех (нагрузка). Вы должны получить около 0,4 Ом.

 

10.Что такое фильтрация электромагнитных помех?

При подключении к устройствам или цепям фильтры электромагнитных помех могут подавлять электромагнитные помехи, передаваемые через проводимость. Эти фильтры удаляют любой нежелательный ток, протекающий по проводке или кабелям, в то же время позволяя желаемому току свободно течь.

 

Вам также может понравиться

Принцип и функция фильтра

Общие области применения фильтра

Классификация электронных фильтров

Что такое схема фильтра нижних частот?

Важные меры по предотвращению электромагнитных помех — технология фильтрации

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производители	Категория	Описание
Произв.Номер детали: BC32740TA	Сравните: Текущая часть	Производители: Fairchild	Категория:BJT	Описание: Trans GP BJT PNP 45V 0.8A 3Pin TO-92 Боеприпасы
№ производителя: BC32740BU	Сравните: BC32740TA VS BC32740BU	Производители: Fairchild	Категория:BJT	Описание: ПНП 625 мВт 50 В 800 мА эпитаксиальный кремниевый транзистор со сквозным отверстием — ТО-92
ПроизводительНомер детали:BC327-25ZL1G	Сравните: BC32740TA VS BC327-25ZL1G	Производители: ON Semiconductor	Категория:BJT	Описание: ТО-92 ПНП 45В 0.8А
№ производителя: BC327-40ZL1G	Сравните: BC32740TA VS BC327-40ZL1G	Производители: ON Semiconductor	Категория:BJT	Описание: ТО-92 ПНП 45В 0.8А

%PDF-1.3 % 1 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 2 0 объект > ручей конечный поток эндообъект 3 0 объект > эндообъект 5 0 объект 0 эндообъект 6 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект [33 0 Р 34 0 Р 35 0 Р 36 0 Р 37 0 Р 38 0 Р 39 0 Р 40 0 ​​Р 41 0 Р 42 0 Р 43 0 Р 44 0 Р 45 0 Р 46 0 Р 47 0 Р 48 0 Р 49 0 Р 50 0 Р 51 0 Р 52 0 Р 53 0 Р 54 0 Р] эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект [58 0 Р 59 0 Р 60 0 Р 61 0 Р 62 0 Р 63 0 Р 64 0 Р 65 0 Р 66 0 Р 67 0 Р 68 0 Р 69 0 Р 70 0 Р 71 0 Р 72 0 Р] эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект [76 0 Р 77 0 Р 78 0 Р 79 0 Р 80 0 Р 81 0 Р 82 0 Р 83 0 Р 84 0 Р 85 0 Р 86 0 Р 87 0 Р 88 0 Р 89 0 Р 90 0 Р] эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект [94 0 Р 95 0 Р 96 0 Р 97 0 Р 98 0 Р 99 0 Р 100 0 Р 101 0 Р 102 0 Р 103 0 Р 104 0 Р 105 0 Р 106 0 Р 107 0 Р 108 0 Р] эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект [112 0 R 113 0 R 114 0 R 115 0 R 116 0 R 117 0 R 118 0 R 119 0 R 120 0 R 121 0 R 122 0 Р 123 0 Р 124 0 Р 125 0 Р 126 0 Р] эндообъект 24 0 объект > эндообъект 25 0 объект [130 0 Р 131 0 Р 132 0 Р 133 0 Р 134 0 Р 135 0 Р 136 0 Р 137 0 Р 138 0 Р 139 0 Р 140 0 Р 141 0 Р 142 0 Р 143 0 Р 144 0 Р] эндообъект 26 0 объект > эндообъект 27 0 объект [148 0 R 149 0 R 150 0 R 151 0 R 152 0 R 153 0 R 154 0 R 155 0 R 156 0 R 157 0 R 158 0 Р 159 0 Р 160 0 Р 161 0 Р 162 0 Р] эндообъект 28 0 объект > эндообъект 29 0 объект [166 0 Р 167 0 Р 168 0 Р 169 0 Р 170 0 Р 171 0 Р 172 0 Р 173 0 Р 174 0 Р 175 0 Р 176 0 Р 177 0 Р 178 0 Р 179 0 Р 180 0 Р] эндообъект 30 0 объект > эндообъект 31 0 объект [184 0 Р 185 0 Р 186 0 Р 187 0 Р 188 0 Р 189 0 Р 190 0 Р 191 0 Р 192 0 Р 193 0 Р 194 0 Р 195 0 Р 196 0 Р 197 0 Р 198 0 Р] эндообъект 32 0 объект > эндообъект 33 0 объект > ручей д конечный поток эндообъект 34 0 объект > ручей д конечный поток эндообъект 35 0 объект > ручей д конечный поток эндообъект 36 0 объект > ручей д конечный поток эндообъект 37 0 объект > ручей д конечный поток эндообъект 38 0 объект > ручей д конечный поток эндообъект 39 0 объект > ручей (@[email protected]`F@Q с! «PcH6q

Важность фильтрации для источников питания

Импульсные источники питания (SMPS) могут генерировать синфазные и дифференциальные шумовые токи, которые отводятся к нагрузке и обратно к источнику питания, создавая как кондуктивные, так и излучаемые помехи. важно фильтровать не только сторону нагрузки, но и линии электропередач и сам SMPS Высококачественные SMPS и другое электрическое или электронное оборудование (например, частотно-регулируемые приводы, солнечные инверторы) значительно выигрывают от подавления электромагнитных помех (безопасных) конденсаторов и фильтры электромагнитных помех.Защитная пленка и фильтр электромагнитных помех KEMET предлагают надежные решения для энергетического, автомобильного, промышленного, потребительского и медицинского применения и многого другого.

Использование X- и Y-конденсаторов для обеспечения безопасности и подавления электромагнитных помех

Шум дифференциального режима можно изучить и понять, взглянув на схему, компоновку печатной платы или монтажную схему цепи SMPS. Синфазный шум является нежелательным, трудным для понимания и часто связан с физикой токов, протекающих вокруг паразитной емкости или другого, казалось бы, случайного источника, который становится более сложным в мощной электронике.

Синфазный шум может вернуться обратно в линию электропередачи, когда оборудование подключено к местной электросети или сети переменного тока. Чтобы предотвратить распространение шума на другое оборудование, подключенное к линии переменного тока (силовой), между линией переменного тока и выпрямителем в SMPS помещается фильтр электромагнитных помех (ЭМП). Конденсаторы фильтруют линию электропередачи, отделяя ее от любого синфазного шума, который может быть создан SMPS, и подавляют электромагнитные помехи.

Конденсаторы

класса X и класса Y обычно предназначены для фильтрации шума от линии электропередачи переменного тока (сети), которая питает электрическое и электронное оборудование.Они обозначаются как X-конденсаторы (C _X ) или Y-конденсаторы (C _Y ) в зависимости от типа шума, который они помогают фильтровать. C _X , расположенный между линией и нейтралью, препятствует тому, чтобы SMPS вносил помехи дифференциального режима. C _Y — конденсаторы подключаются между линией электропередачи и основной заземляющей пластиной или шасси SMPS и отфильтровывают синфазные помехи. X- и Y-конденсаторы расположены в фильтре электромагнитных помех перед выпрямляющим каскадом в SMPS.Защита SMPS от сети переменного тока и наоборот добавляет как фильтрацию электромагнитных помех, так и безопасность.

Рис. 1. Пленочная технология KEMET предлагает полное семейство решений для конденсаторов, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к каждому каскаду SMPS. Для получения более подробной информации см. https://www.kemet.com/en/us/applications/filtering.html

. Y-конденсаторы

обычно изготавливаются из металлизированной полипропиленовой пленки, пропитанной бумаги или керамического диэлектрика. Металлизированные пленочные и бумажные конденсаторы обладают отличными свойствами самовосстановления и могут восстанавливаться после короткого замыкания и избегать более критических катастрофических отказов, как правило, выходя из строя как цепь с открытым режимом.Напротив, керамические конденсаторы могут стать нестабильными в зависимости от температуры и времени и не обладают свойствами самовосстановления. Керамические конденсаторы также склонны к короткому замыканию. Поскольку электромагнитные помехи всегда были основной проблемой при преобразовании мощности или интеграции различных систем, фильтрация является основным инструментом в наборе инструментов проектировщика.

Рисунок 2: Фильтр электромагнитных помех (вверху) имеет пленочные конденсаторы C _X и C _Y . Внизу показана форма сигнала до и после фильтрации с помощью конденсаторов подавления электромагнитных помех или фильтра электромагнитных помех.

После выпрямления переменного напряжения конденсаторы являются еще одним ключевым компонентом в SMPS. «Идеальная» конструкция имеет коэффициент мощности 1,0 и, следовательно, может потреблять всю энергию, которая может быть ему подведена. Предварительные регуляторы с коррекцией коэффициента мощности (PFC) повышают эффективность за счет повышения коэффициента мощности и помогают уменьшить содержание гармоник на входе тока. Конденсаторы компенсируют потери активной мощности из-за индуктивных нагрузок. Схема PFC компенсирует всякий раз, когда формы сигналов напряжения и тока не совпадают по фазе, снижая уровень гармонических искажений.Так как ККМ также требует использования полупроводниковых коммутационных устройств, он требует вместе с входным фильтром ЭМП применение дополнительных фильтрующих (защитных) конденсаторов ЭМП.

Преимущества внешней фильтрации

Коммутационная или импульсная схема является сердцем SMPS. Транзисторы включаются и выключаются на высоких частотах, создавая чистую форму волны переменного тока с желаемой частотой и уровнями напряжения и тока. SMPS обеспечивает высокую эффективность при низком уровне рассеивания тепла.Однако действие переключения вносит пульсации, переходные процессы и шум в целом. Еще один фильтрующий каскад на выходе ИИП необходим для качественного питания нагрузки.

Импульсный источник высокого класса будет иметь выходной каскад, поскольку пульсации выходного напряжения схемы переключения являются неотъемлемыми. Другие области также могут вносить шум (например, паразитная емкость), влияние которого можно увидеть на выходных сигналах SMPS.

Емкостной фильтр сглаживает дополнительные импульсы в выходном каскаде, благодаря чему на нагрузку подается практически постоянное напряжение постоянного тока.Выходной фильтр заряжается до пика входного напряжения, наблюдаемого на CF (положительная часть входа). Когда входное напряжение выходного каскада падает ниже 0 В, конденсатор разряжается на нагрузку. Скорость, с которой он разряжается, зависит от постоянной времени RC, которая формируется сопротивлением нагрузки и конденсатором.

Некоторые приложения требуют точности и менее устойчивы к шуму, например, в медицинских, промышленных и потребительских приложениях. Шум на шине питания чувствительного оборудования может привести к неожиданным результатам в случайные моменты.В некоторых случаях это может стоить жизни или огромных денежных потерь продукции при производстве, например, если шум воздействует на оборудование в критический момент. Перед покупкой всего нового оборудования или заменой блока питания простой в установке и заранее спроектированный фильтр электромагнитных помех может помочь решить проблемы электромагнитных помех при гораздо меньших затратах и ​​более быстрой конструкции. KEMET предлагает широкий выбор фильтров EMI/RFI.

Новый сертифицированный cUL/ENEC/CQC конденсатор подавления электромагнитных помех F862-V054 X2

Конденсатор

KEMET F862-V054 идеально подходит как для входной фильтрации электромагнитных помех, так и для каскадов коррекции коэффициента мощности импульсных источников питания или любых конструкций с аналогичными требованиями.F862-V054 также соответствует критериям приложений, требующих более высокого уровня безопасности и долговременной стабильности в суровых условиях. Этот конденсатор обладает отличными тепловыми преимуществами благодаря исключительно высокой эффективности самовосстановления и устойчивости к ионизации благодаря своей специальной конструкции, устойчивой к высоким температурам и влажности.

Отличные результаты испытаний на температурно-влажностное смещение (THB) имеют решающее значение для определения адекватных характеристик в реальных условиях эксплуатации в суровых условиях окружающей среды.Пленочные конденсаторы, такие как KEMET F862-V054, идеально подходят для работы в различных суровых условиях, используемых в автомобильных гибридных/электрических бортовых зарядных системах, микроинверторах солнечной энергии и интеллектуальных измерителях мощности.

Рис. 3: Внутренняя конструкция F862-V054 X2

Конденсаторы

F862-V054 класса X2 изготовлены из металлизированной полипропиленовой пленки, залитой самогасящейся смолой (см. рис. 3 выше). Они соответствуют AEC-Q200 Совета по автомобильной электронике и имеют класс IIB (по тесту THB при 85°C, 85% R.H. 310 В переменного тока, 500 часов) в соответствии с последним стандартом IEC. Они рассчитаны на 310 В переменного тока/630 В постоянного тока и имеют диапазон рабочих температур от -40°C до +110°C.

Новый сертифицированный cUL/ENEC, SMP253 Y2, подавление электромагнитных помех SMD, конденсатор из пропитанной бумаги

SMP253 — единственный в отрасли бумажный конденсатор SMD, сертифицированный по классу безопасности Y2. Конденсаторы типа Y во входном каскаде фильтра ослабляют синфазный шум, излучаемый устройством в сеть/линию электропередач или наоборот.

SMP253 обеспечивает высочайшую производительность и надежность существующих конденсаторных технологий в корпусе устройства поверхностного монтажа (SMD) и идеально подходит для массовой сборки небольших портативных устройств. Конденсаторы типа Y, подключенные от одной ветви фазы линии электропередачи к земле (подключенной к шасси), должны выдерживать переходные процессы без сбоев, которые могут вызвать короткое замыкание или высокий ток утечки. Удары молнии — прекрасный пример того, почему в перезаряжаемой бытовой электронике нужны фильтры, защищающие ее от грязного питания, ударов молнии и всего, что передается по общедоступной линии электропередачи переменного тока.

Рисунок 4: Внутренняя конструкция SMP253 Y2

Конденсаторы

SMP253 изготовлены из бумаги, пропитанной эпоксидной смолой, в качестве диэлектрического материала (см. рис. 4 выше). Такая конструкция сводит к минимуму риск образования внутренних воздушных карманов. Такие карманы могут начать ионизацию, которая со временем окислит металлизацию в конденсаторе, что приведет к потере емкости. Во влажных условиях водяной пар может усилить процесс окисления и ускорить потерю емкости.Однако этот тип конденсаторной технологии не демонстрирует такого явления. Наоборот, поглощение воды приведет к увеличению емкости из-за вклада более высокой диэлектрической проницаемости воды.

Рис. 5: Испытание на ускоренный срок службы, температурно-влажностное смещение (85°C/85% R.H.) для различных пленочных технологий подавления электромагнитных помех. Пример: Бумага: SMP253 Y2; для тяжелых условий эксплуатации: полипропилен F862-V054 X2; Стандарт: Полипропилен R46 X2.

Во время ускоренного испытания на срок службы при смещении температуры и влажности (рис. 5) бумажный диэлектрик SMP253 поглощает водяной пар с более высокой диэлектрической проницаемостью, чем конденсаторы других технологий, что приводит к увеличению значения емкости.И наоборот, конструкция для тяжелых условий эксплуатации (синяя линия на рис. 5) является четким представлением производительности технологии F862-V054 X2 PP, поддерживая очень стабильное низкое падение значения емкости в аналогичных суровых условиях испытаний в течение продолжительных часов.

KEMET SMP253 Y2 поддерживает функции безопасности, фильтрации и обработки переходных процессов для снижения электромагнитных помех в низкопрофильном корпусе. SMP253 обладает лучшими характеристиками безопасности среди Y-конденсаторов благодаря превосходным свойствам самовосстановления, которые могут предотвратить катастрофические сбои.Для критических и требовательных приложений, таких как военные и медицинские, которые также требуют высокой производительности, значение емкости должно оставаться постоянным независимо от того, как долго он должен непрерывно работать. SMP253 очень стабилен при воздействии импульсных переходных процессов напряжения, разработан для максимальной надежности и безопасности, и он начинает терять минимальное значение емкости только после более чем 11 лет непрерывной работы.

Новый сертифицированный cUL и ENEC фильтр электромагнитных помех FLLE2-(P, Q, R, S, U)

Пять серий KEMET FLLE2 (P, Q, R, S, U) представляют собой внешние фильтры электромагнитных помех, которые были разработаны специально для развязки синфазных и дифференциальных помех от оборудования, загрязняющего общие соединения.Внешние фильтры FLLE2 очищают шум, создаваемый SMPS, от влияния на другое оборудование через линию питания переменного тока. Серия FLLE2-(P,..,U) представляет собой универсальные внешние однофазные фильтры с высоким коэффициентом затухания, что увеличивает запас для производственных вариаций между системами. Характеристики FLLE2 делают их идеальными для промышленного или медицинского применения.

Рисунок 6: Пример конфигурации цепи для серий FLLE2-P и FLLE2-U (самое низкое и максимальное затухание)

Серия FLLE2 рассчитана на 300 В переменного/постоянного тока со стандартными номинальными токами от 1 А до 32 А (при 40°C).Ассортимент из пяти серий фильтров предлагает повышенные характеристики вносимых потерь, выбор среднего, высокого и сверхвысокого уровня затухания, а также версии медицинского класса для обеспечения нулевого тока утечки. Существует также вариант с гибкими проводными соединениями.

Фильтры — это как предоплаченная страховка на случай устранения проблем с оборудованием позже. Однако качество компонентов фильтра может повлиять на фактические результаты. Высокоэффективную фильтрацию можно обеспечить с помощью качественных компонентов от KEMET.

Фильтр FLLE2-(P, Q, R, S, U), конденсаторы SMP253 и F862-V054 обеспечивают качество, определяющее отрасль, для множества приложений, требующих безопасных вариантов фильтрации. Узнайте больше, посетив https://www.kemet.com/en/us/applications/filtering.html.

Сетевой фильтр

: последний барьер в импульсном блоке питания

Мотивация сетевого фильтра

Импульсные источники питания (SMPS) вызывают кондуктивные помехи, поскольку они генерируют напряжение радиопомех на стороне сети.Это может создавать помехи для другого оборудования, питаемого от сети. Сетевые фильтры помогают подавить генерируемое напряжение радиопомех. Их можно легко спроектировать из пассивных компонентов, таких как сетевые дроссели с компенсацией тока и конденсаторы X/Y. В этой статье рассматривается конструкция однофазного сетевого фильтра.

Паразитный ток на входе ИИП

Паразитные токи приводят к напряжению радиопомех через импедансы. На рис. 1 показано протекание основного тока паразитных токов в ИИП.

Рисунок 1: Паразитные токи на входе SMPS

Первоначально со стороны сети протекает высокочастотный активный ток (i _DM ) с частотой импульсов импульсного стабилизатора, что приводит к дифференциальным помехам. Вызванные быстрыми процессами переключения полупроводниковых компонентов, обычно полевых МОП-транзисторов, высокочастотные колебания возникают в сочетании с паразитными эффектами. В принципе, ток дифференциального режима течет от линии электропередачи (L) через выпрямительный мост, затем по первичной обмотке изолирующего трансформатора, по МОП-транзистору и по нейтральному проводнику (N) обратно в сеть.МОП-транзистор установлен на радиаторе для охлаждения. В свою очередь, он подключается к проводу защитного заземления (PE). Здесь возникает емкостная связь между радиатором и стоком MOSFET, что создает синфазные помехи. Синфазный ток с емкостной связью (i _CM ) теперь течет по PE обратно к входу SMPS, где он снова соединяется через паразитную емкость как на L, так и на N. Теперь i _CM течет, как показано на . Рисунок 1 , по обеим линиям электросети, через выпрямительный мост к МОП-транзистору, где он снова паразитно связан через радиатор с PE.

Ожидаемый спектр помех

На участке сток-исток подается выпрямленное сетевое напряжение. Пиковый уровень выпрямленного сетевого напряжения соответствует:

В качестве примера был использован SMPS с частотой импульсов 100 кГц. Для этой частоты импульсов синхронизирующий сигнал соответствует T = 10 мкс. Длительность импульса 2 мкс. Исходя из этого, можно сначала определить рабочий цикл:

Предполагая, что ток через выпрямительный мост имеет трапециевидную форму, можно приблизительно определить спектр ЭМС без сетевого фильтра и без дальнейшего преобразования Фурье.Сначала требуется первая угловая точка объемлющей амплитудной спектральной плотности:

Первая угловая частота спектральной плотности объемлющей амплитуды аналогична этому: 

Амплитуда первой гармоники может быть определена следующим образом: 

Исходя из предположения, что паразитная емкость связи (C _P ) между ИП и землей составляет 20 пФ, теперь можно определить синфазный ток первой гармоники:

Напряжение радиопомех измеряется с помощью сети стабилизации импеданса линии (LISN) и тестового приемника ЭМС.Из-за параллельного соединения входного импеданса 50 Ом тестового приемника ЭМС и выходного импеданса 50 Ом LISN общий импеданс (Z) составляет 25 Ом. Теперь можно рассчитать измеренное напряжение радиопомех (V _CM ):

Преобразование в децибел-микровольты дает: 

Результатом расчета является то, что можно ожидать высоких помех. Например, здесь можно использовать стандарт семейства продуктов EN 55022 для оценки излучения помех.В диапазоне частот от 0,15 МГц до 0,5 МГц он определяет допустимый уровень квазипиковых взвешенных помех от 66 дБмкВ до 56 дБмкВ. На рис. 2 показан результат измерения напряжения кондуктивных радиопомех этого ИИП без сетевого фильтра.

Рисунок 2: Напряжение радиопомех ИИП без сетевого фильтра

Измерение показывает, что сетевой фильтр абсолютно необходим.

Конструкция сетевого фильтра

На рис. 3 показана схема простого однофазного сетевого фильтра.Würth Elektronik предлагает различные модели сетевых дросселей, например серию WE-CMB, для создания сетевых фильтров. Сетевой дроссель в основном состоит из марганцево-цинкового кольцевого сердечника, на котором расположены две геометрически разделенные обмотки, намотанные в противоположных направлениях. На рис. 4 показана конструкция WE-CMB. В этом случае WE-CMB действует как фильтрующая катушка, противодействующая току и уменьшающая его амплитуду. Синфазный дроссель с как можно более низкой частотой собственного резонанса (SRF) в самом низкочастотном диапазоне должен быть выбран, потому что используемый здесь SMPS переключается с очень низкой частотой импульсов.Низкий SRF вызывает сильное затухание в низкочастотном диапазоне.

Рисунок 3: Однофазный сетевой фильтр Рисунок 4: Дизайн WE-CMB

На рис. 5 показана характеристическая кривая ослабления для WE-CMB размера XS с индуктивностью 39 мГн в системе 50 Ом.

Рисунок 5: Затухание WE-CMB XS 39 мГн

В затухании всегда проводится различие между подавлением синфазного сигнала (черная линия) и подавлением дифференциального режима (красная пунктирная линия).В синфазном режиме линейный дроссель WE-CMB достигает максимального затухания на частоте 150 кГц. Однако затухание падает с увеличением частоты. Требуются другие конденсаторы X/Y, поскольку сетевой фильтр должен подавлять помехи до 30 МГц. Конденсатор X размещается как до, так и после сетевого фильтра, чтобы блокировать дифференциальные помехи со стороны сети и SMPS. Благодаря своей индуктивности рассеяния WE-CMB в сочетании с конденсатором X образует фильтр нижних частот, который уменьшает дифференциальные и последующие синфазные помехи.В качестве примера здесь были выбраны два конденсатора X емкостью 330 нФ. Их SRF составляет примерно 2 МГц.

Из соображений безопасности со стороны сети параллельно конденсатору X должен быть установлен резистор для разрядки конденсатора, если SMPS отключен от сети. Перед сетевым фильтром также следует разместить варистор, чтобы кратковременные перенапряжения в сети замыкались накоротко. Для этого идеально подходят дисковые варисторы Würth Elektronik серии WE-VD.Также следует учитывать защиту от перегрузки, такую ​​как предохранитель, который всегда следует размещать перед варистором. Защита срабатывает в случае короткого замыкания варистором. Конденсаторы Y необходимы для дальнейшего подавления синфазных помех. В сочетании с WE-CMB они образуют угловую частоту (f ₀ ), которая определяется уравнением колебаний Томсона:

Для достижения уровней ниже допустимого уровня помех 66 дБмкВ (на частоте 150 кГц) требуется затухание на 40 дБ.Это соответствует двум декадам в логарифмическом представлении. Одна десятая частоты импульсов используется в качестве коэффициента для угловой частоты или дальнейшего расчета Y-конденсаторов. Теперь уравнение колебаний преобразуется и используется для определения емкости по оси Y: 

.

Поскольку требуются два конденсатора Y, расчетное значение делится на 2. Конденсаторы Y проводят синфазные помехи от SMPS обратно к PE. В зависимости от типа устройства допустимы только токи утечки от 0,25 мА до ≤3.5 мА допустимы; нельзя использовать емкость со значением более 4,7 нФ. По этой причине были выбраны два конденсатора Y со значением E12 2,2 нФ. На Рисунке 6 показан результат измерения с этим сетевым фильтром.

Рисунок 6: Напряжение радиопомех с сетевым фильтром

С включенным фильтром результат проверки напряжения радиопомех положительный. Разрыв между соответствующими пределами помех и квазипиковыми и средними измерениями на частоте 150 кГц составляет более 10 дБ, и этот запас значительно увеличивается по всему диапазону частот.

Оптимизация сетевого фильтра

Также возможно дальнейшее увеличение отношения сигнал/помеха в низкочастотном диапазоне. Для этого два конденсатора Х по 330 нФ заменены на два конденсатора Х по 1,5 мкФ. На рис. 7 показано измерение оптимизированного сетевого фильтра.

Рисунок 7: Напряжение радиопомех с оптимизированным сетевым фильтром

Изменение емкости вызывает снижение напряжения радиопомех примерно на 15 дБ в низкочастотном диапазоне.Было достигнуто большее отношение сигнал/помеха и разработан хороший сетевой фильтр.

Ошибка из-за подачи с помощью сетевого дросселя

В начале часто пытаются использовать только конденсаторы X и Y для подавления помех, чтобы обойтись без синфазного дросселя. Однако это противоречит принципу противодействия току помех сетевого фильтра путем добавления фильтрующего элемента с высоким импедансом. В качестве эксперимента было измерено напряжение радиопомех с использованием того же фильтра без синфазного дросселя. На рис. 8 показано измерение.

Рис. 8: Напряжение радиопомех с сетевым фильтром без WE-CMB

 

Как и ожидалось, помеховое излучение в низкочастотном диапазоне сильно возрастает без сетевого дросселя WE-CMB. На частоте 200 кГц квазипиковое значение показывает значение примерно 78 дБмкВ, а среднее значение показывает значение 60 дБмкВ. Допустимый уровень помех превышается до 600 кГц как по квазипиковому, так и по среднему измерению.Сетевой фильтр без сетевого дросселя не подходит.

Дополнительный дифференциальный фильтр

Если подавления дифференциального режима с помощью конденсаторов WE-CMB и X недостаточно, помогает дополнительный фильтр дифференциального режима, состоящий из двух катушек, соединенных последовательно. На рис. 9 показана конструкция.

Рисунок 9: Сетевой фильтр с WE-CMB и WE-TI HV

Катушки Würth Elektronik WE-TI HV и WE-PD2 HV или серии WE-SD идеально подходят для подавления дифференциального режима.Серия WE-UKW рекомендуется в случае высокочастотных помех. Здесь снова можно использовать уравнение колебаний Томсона для расчета катушек. Если от каждой катушки требуется затухание 40 дБ/декаду, расчет следует производить с угловой частотой, равной одной десятой частоты импульсов.

Уже использованное значение X конденсаторов X можно использовать для расчета катушки: 

Поскольку катушки дифференциального тока соединены последовательно, расчетное значение делится на 2.Следующим большим значением индуктивности высоковольтного преобразователя WE-TI будет 470 мкГн. При выборе дифференциальной катушки следует убедиться, что ее номинальный ток (I _R ) значительно превышает номинальный ток входа SMPS.

Результат сетевого фильтра

В заключение, сетевого фильтра для импульсных источников питания без синфазного дросселя недостаточно.