Сетевой фильтр схема: Как работают схемы сетевого фильтра: обзор

Содержание

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 см

2. 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/мм

2.

  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.

Схема и конструкция простого сетевого фильтра для радиоаппаратуры

Приведена принципиальная схема простого сетевого фильтра, который поможет защитить от помех радиоэлектронную аппаратуру с питанием от сети переменного тока.

Фильтр состоит из двух конденсаторов и дросселя. Схема очень простая, но тем не менее ее работоспособность во многом зависит от правильности изготовления дросселя 1-2-3-4.

Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех

Рис. 1. Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех.

Ферритовые кольца для изготовления дросселя

Рис. 2. Ферритовые кольца для изготовления дросселя.

Обмотки 1-2, 3-4 дросселя содержат по 15 витков провода МГТФ (провод во фторопластовой изоляции). Можно применить и обычный эмалированный провод диаметром 0,25 - 0,35мм.

Как намотать дроссель для сетевого фильтра

Рис. 3. Как намотать дроссель для сетевого фильтра.

Берем ферритовое кольцо кольцо с диаметром примерно 20 мм, мотаем на него две обмотки в разные стороны и в разном направлении до встречи на другой половине кольца. Принцип намотки показан на рисунке 3. Таким образом обмотки получаются намотаны в разную сторону и каждая на своей половинке ферритового кольца.

Конденсаторы в схеме должны быть рассчитаны на напряжение 400В и больше.

Более совершення схема сетевого фильтра представлена на рисунке 2, здесь предполагается что вместе с питанием 220В у нас есть еще провод заземления. Также присутствует включатель S1 и предохранитель F1, которые служат для включения-отключения питания и защиты от перегрузки по току в нагрузке.

Схема самодельного сетевого фильтра

Рис. 2. Схема более совершенного самодельного сетевого фильтра.

Дроссель изготавливаем по такому же принципу, как и для схемы на рисунке 1. Диаметр провода для дросселя, а также ток для предохранителя и мощность переключателя нужно выбрать исходя из потребляемой мощности в нагрузке.

Изготовив простой фильтр на основе дросселя и конденсаторов можно значительно снизить количество помех.Если же нужна более хорошая фильтрация то придется обратиться к более сложным схемам фильтров с несколькими звеньями фильтрации.

RadioStorage.net.

что делает, схема устройства, для чего предназначен

Поведение напряжения в бытовой электрической сети непредсказуемо. Причин, по которым параметры тока выходят за пределы допустимых отклонений, может быть несколько. Часто – это кратковременные перепады напряжения и помехи, а иногда – систематические нарушения стандартных норм. Вечернее напряжение в сети отличается от утреннего из-за большого количества подключенных приборов. Подключение мощного строительного или домашнего оборудования приводит к импульсным помехам, которые мешают работе аудио- и видеоаппаратуры. Результатом временных и постоянных отклонений напряжения от синусоиды становится ухудшение качества работы и поломки домашней техники. Один из способов избежать неприятностей – подсоединить электроприборы через сетевой фильтр (СФ). Если сказать простыми словами, то сетевой фильтр – это удлинитель с тумблером и встроенным блоком защиты, обеспечивающий пассивную фильтрацию входного напряжения. Рассмотрим подробнее конструктивные варианты разных моделей и выполняемые ими задачи.

Что делает сетевой фильтр и от чего он защищает

Проблемы бытовой электрической сети, с которыми борются различные модели сетевых фильтров:

  • Короткое замыкание. Фаза и ноль соединяются без нагрузки. Такая ситуация возникает при обрыве провода или замыкании, происшедшем в каком-либо приборе. В этом случае сетевой фильтр отключает всю аппаратуру.
  • Помехи. Возникают из-за подключенных к сети приборов с импульсными блоками питания. К такой аппаратуре относятся компьютеры и телевизоры. Высокочастотные помехи не выводят из строя электронику, но ухудшают качество ее работы. На экранах аналоговых телевизоров появляется рябь, искажается изображение, в аудиоаппаратуре появляются посторонние звуки. Посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств.
  • Скачки напряжения. Их могут вызвать приборы с индуктивной нагрузкой, например, холодильники, сварочные аппараты.

Существует еще одна, многим неизвестная, опасность помех. С помощью специальной техники через электромагнитный шум, который передается по нулевому проводнику, находящемуся вне дома или квартиры, можно получить доступ к конфиденциальной информации.

Принцип работы сетевого фильтра

С факторами, искажающими идеальный вид синусоиды переменного напряжения, борются фильтры различных типов:

  • Помехи высокой частоты. Для их ликвидации используют катушки индуктивности. Если в них подается ток высокой частоты, то сопротивление в катушках возрастает, и синусоиды периодов, приводящих к высокочастотным помехам, отсекаются. Достичь максимального эффекта позволяет использование двух катушек, устанавливаемых на фазном и нулевом проводах.
  • Помехи низкой частоты. Бороться с такими помехами помогают активные сопротивления – резисторы. В сетевых фильтрах используются резисторы номиналом 0,5-1,0 Ом. Обычно устанавливаются 2 резистора.

Применение комплекса этих фильтров позволяет избавиться от высокочастотных и низкочастотных помех и в результате получить синусоиду частотой 50 Гц.

Почти все СФ оснащены функцией защиты от скачков перенапряжения. Но сетевые фильтры нужны только при наличии кратковременных импульсов напряжения. От длительного превышения этого параметра они не защищают. Если в данной местности длительно присутствует слишком высокое или слишком низкое напряжение, то рекомендуется установить стабилизатор, поскольку сетевой фильтр в этом случае бесполезен.

Устройство сетевых фильтров разной функциональности

Дешевые варианты СФ, по сути, представляют собой «переноску» с защитой от перенапряжения и тумблером «включить-выключить». Защиту от перенапряжения обеспечивает варистор.

Схемы более дорогих сетевых фильтров, включают:

Сетевой фильтр Политрон

  • Встроенные LC-фильтры, представляющие собой катушки индуктивности. Предназначены для борьбы с высокочастотными помехами.
  • Катушки с активным сопротивлением – резисторами. Присутствие этих элементов в схеме сетевого фильтра ликвидирует низкочастотные помехи.
  • Автоматический предохранитель, который отключает электропитание при токовой перегрузке.
  • Металл-оксидные варисторы, которые срабатывают при запредельно высоких напряжениях, которые возможны при грозе, коротком замыкании.
Стандартные номиналы применяемых деталей:
  • Индуктивность катушек – 50-200 мкГн.
  • Емкость конденсаторов – 0,22-1 мкФ.
  • Варисторы – рассчитаны на напряжение до 470 В.

В схему может входить датчик перегрева, который обесточивает устройство при превышении температуры выше установленного значения. Датчик спасает СФ от поломки в случаях, если он находится возле отопительных приборов или к нему подключается слишком высокая нагрузка.

Конструктивные особенности

Основные элементы современного качественного сетевого фильтра:

сетевой_фильтр.jpg

  • Вилка из негорючего ПВХ. В современных устройствах применяют эргономичные вилки улучшенной конструкции, которая обеспечивает простое вытаскивание из розетки.
  • Провод из трех изолированных медных жил в общей оболочки. На месте присоединения провода к корпусу предусмотрена эластичная муфта, которая предохраняет кабель от заломов. Длина провода – 1,5, 1,8, 3,0, 4,0, 5,0, 10,0 м.
  • Корпус. Выполнен из износоустойчивого ABS пластика. Выполняется в белом, светло-сером, сером цветах. В корпусе расположены блоки фильтрации помех, выключатель, терморазмыкатель. Отверстия розеток могут оснащаться защитными шторками, которые предотвращают попадание в них грязи. Защитные шторки также мешают маленьким детям прикоснуться к токоведущим частям.

Виды выключателей:

  • Общие. Отключают от питания сразу все розетки устройства. Этот вариант встречается чаще всего.
  • Индивидуальные. Отключают отдельные розетки.
  • Пульты ДУ. СФ с пультами дистанционного управления встречаются редко и стоят довольно дорого. Удобны для людей с ограниченными физическими возможностями.

Дополнительно в конструкции может присутствовать световой индикатор, чаще всего соединенный с выключателем. Сигнализирует о включенном или выключенном состоянии устройства. Некоторые модели оснащены петлями с обратной стороны корпуса, предназначенными для крепления на стену.

Уровни защиты, обеспечиваемые фильтрами разной функциональности

Условно СФ по степени защиты можно разделить на следующие группы:

  • Базовый уровень (Essential). Стоят недорого, конструктивно просты, применяются для подключения недорогой домашней техники. Отличие недорогих сетевых фильтров от обычных удлинителей – то, что они дают защиту от кратковременных скачков напряжения, принимают удар на себя и отключают аппараты.
  • Продвинутый уровень (Home/Office). Широко используются для приборов, эксплуатируемых дома и в офисе. Представлены на рынке в богатом ассортименте.
  • Профессиональный уровень (Perfomence). Такие сетевые фильтры способны гасить все помехи, поэтому они предназначены для подключения дорогой техники, чувствительной к помехам.

Количество и тип розеток

В современных устройствах предусмотрено от 4 до 8 розеток европейского типа. Такие розетки предназначены для вилок с двумя круглыми штырями. Выпускаются они двух типов – C и F. Розетки C изготавливаются без пластины заземления, в изделиях типа F она присутствует. Пластина заземления повышает безопасность пользования электрическими приборами.

Основные параметры сетевых фильтров

СФ различаются по сечению подводящих проводов. Наиболее распространенные варианты – жилы сечением 0,75 или 1,0 мм2. Таких сечений достаточно, чтобы обеспечить максимальный ток нагрузки в 10 А. Если необходимо обеспечить номинальный ток в 16 А, то приобретают СФ с сечением жил 1,5 мм2.

Выбирая устройство, обращают внимание на максимально допустимую мощность нагрузки, которую можно подключать. Этот показатель равен произведению максимально допустимой величины тока нагрузки и напряжения в сети. Для обеспечения работы компьютеров и периферийных устройств подойдет практически любая модель. А вот перед покупкой сетевого фильтра для бытовой техники необходимо примерно определить суммарную мощность приборов, которые планируется подключать. Если суммарная мощность аппаратуры выше мощности, допустимой для данной модели, то покупать такой СФ не стоит.

Способы усовершенствования схем простых сетевых фильтров

Радиолюбители могут модернизировать сетевой фильтр с выключателем и варистором путем усовершенствования его схемы. 

схема.gif

Для этого необходимо:

  • вскрыть корпус;
  • в параллельные ветви после выключателя и варистора впаять резисторы R1, R2 и индуктивные катушки (дроссели) L1, L2;
  • поочередно замкнуть ветви через конденсатор C1 и резистор R3;
  • концевой конденсатор C2 можно установить между розетками в любом месте. Если внутри корпуса места нет, можно обойтись без него. В этом случае корректируются параметры конденсатора C1.

Рекомендации по выбору деталей:

  • дроссели с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн;
  • конденсаторы – 0,22-1,0 мкФ;
  • резисторы – для нагрузки 500 Вт применяются резисторы 0,22 Ом, R3 не менее 500 кОм.

Схемы подключения сетевого фильтра к электрической сети

Во многих современных моделях СФ провод заземления не имеет связи с внутренней схемой, кроме заземляющих контактов евророзеток и евровилки. Это прогрессивное решение, которое обеспечивает важное преимущество. При функционировании от сети с заземлением все розетки СФ заземляются, как положено. Если в сетевой розетке «земля» отсутствует, то все розетки СФ объединяются между собой по заземляющему контакту. Сам сетевой фильтр при этом не заземлен. Рассмотрим, что же может случиться при разных вариантах подключения компьютера и его периферийных устройств:

  • Подключение к заземленной сети питания. Это идеальный вариант, поскольку при пробоях или повреждении изоляции любого из устройств «лишнее» напряжение направляется в провод заземления.
  • Подключение к сети без заземления. В этом случае корпуса компьютера и периферийных устройств связаны только слаботочным интерфейсным кабелем. При возникновении разности потенциалов появляются уравнивающие токи, которые при течении от большего потенциала к меньшему приводят к сгоранию входных и выходных портов устройств.
  • Подключение к сети без заземления через СФ с розетками, объединенными по заземляющему контакту. В этом случае выравнивающие токи пойдут через заземляющие контакты евророзеток и порты останутся невредимыми.

Сетевой фильтр с индикацией подключения фазы | РадиоГазета

Сетевой фильтрАвтор: главный редактор «РадиоГазеты».

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

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

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

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

И приводится фотография (извиняюсь за качество):

Фазировка сетевой вилки

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

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

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

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

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

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

сетевой фильтр

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

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

Сетевой фильтр от помех

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

Сетевой фильтр от помех

или от неисправного DVD-плеера или других маломощных устройств:

Сетевой фильтр от помех

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

Сетевой фильтр от помех

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

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

сетевой фильтр вч-помех

Конструктивно такой фильтр легко определить по двум фильтрующим дросселям:

фильтр компьютерного БП

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

Выглядит это примерно так:

Фильтр вч-помех

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

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

индикатор включения фазы

Увеличение по клику

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

 

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

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

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

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

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

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

Определить правильное подключение фазы можно :

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

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

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».

Похожие статьи:


Сетевые фильтры Pilot и APC. Схемы

материалы в категории

Схемы сетевых фильтров Pilot и APC

Сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, перифери и другой электронной аппаратуры от импульсных перенапряжений и выбросов тока, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования высокочастотных помех, распространяющихся по сетям электропитания импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов.

Схема сетевого фильтра Pilot L

 

Технические данные сетевого фильтра Pilot L


Номинальное напряжение/частота...........................220 В/50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Ослабление импульсных помех
Импульсы 4 кВ, 5/50 нс...................................не менее 10 раз
Импульсы 4 кВ, 1/50 мкс..................................не менее 4 раз
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 2.5 кА
Макс. поглощаемая энергия................................80 Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....700 В
Ослабление высокочастотных помех
0,1 МГц..................................................5 дБ
1 МГц....................................................10 дБ
10 МГц ..................................................30 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................2 ВА

Схема сетевого фильтра Pilot Pro


 Технические данные сетевого фильтра Piliot Pro


Номинальное напряжение/частота...........................220 В/50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Ослабление импульсных помех
Импульсы 4 кВ, 5/50 нс...................................не менее 30 раз
Импульсы 4 кВ, 1/50 мкс..................................не менее 6 раз
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 8 кА
Макс. поглощаемая энергия................................300 Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....600 В
Ослабление высокочастотных помех
0,1 МГц..................................................20 дБ
1 МГц....................................................40 дБ
10 МГц ..................................................20 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................15 ВА

фильтр сетевой APC E25-GR схема

Основное отличие фильтра: вместо конденсатора [1мкФ 250В] установлен конденсатор [0,33мкФ 275В].
В качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень, у каждой катушки свой. Оси катушек взаиморасположены под углом 90 градусов. Уменьшение емкости - в 3 (три !) раза меньше потребляемая мощность в сравнении с Pilot Pro. Ещё добавили схему детектора защитного заземления.

Основные технические данные сетевого фильтра APC E25-GR


Номинальное напряжение/частота...........................220-240V ,50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Пропускаемое напряжение 
(режим “фаза – ноль” при напряжении 6 кВ – 
категория А, тест кольцевой волны)......................<15%
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 40кА
Макс. поглощаемая энерги ( один 10х 100мкс импульс)......1400Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....600 В
Фильтрация радиочастотных и электромагнитных помех
(режим “фаза – ноль”, 100 кГц-10 МГц)....................20-70 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................6 ВА

Сетевой фильтр из ЭЛТ-монитора 📺 Схема и фото деталей • Крабовые Ручки

Однажды хочется/нужно сделать сетевой фильтр для защиты какого-нибудь маломощного самодельного электронного устройства от помех в электросети. Также верно и обратное: такой фильтр защищает электросеть (и все подключённые к ней другие приборы) от помех-шума, создаваемого импульсным блоком питания (или мотором) данного прибора.

И тут вспоминаешь, что таких фильтров было уже миллион выброшено на помойку, т. к. они были во всех ЭЛТ-мониторах и телевизорах (90-х и начала 2000-х), видео- и аудио-магнитофонах, хороших компьютерных блоках питания и т. п. Так что его можно вытащить из чего-нибудь ещё случайным образом не выброшенного, или же собрать обратно из ранее вытащенных деталек… вот только схема нужна. А также фотографии-описание используемых деталей, т. к. они все тут специфические: конденсаторы должны быть специализированными шумоподавляющими, катушки-дроссели имеют встречную намотку и т. п.

Схема и фотографии деталей сетевого фильтра из ЭЛТ-монитора LG 14 дюймов. Как сделать правильный сетевой фильтр

Сетевой фильтр питания из ЭЛТ монитора LG

Итак, вот сетевой фильтр + выпрямитель из монитора LG 14″ 520Si 1999 г. Сверху на картинке [можно увеличить в 2 раза] детали расположены в таком порядке, как они были распаяны на плате. Далее воссозданная схема. Далее фотки деталек и надписей на них крупным планом. Далее, под картинкой, текстовое описание всех деталей. Сетевой фильтр тут, по существу, до резистора R2 и диодного моста, но дальше ещё есть конденсаторы C5 и C7, которые тоже зачем-то нужны.

Описание деталей

  1. R1. Резистор 470 кОм, 0.5 Вт.
  2. F1. Предохранитель T3.15A250V. На 3.15 ампер, 250 вольт.
  3. C1, C2. Конденсаторы MKP 220n 275V~ X2. MKP — металлизированный полипропиленовый, 220 нФ, 275V~ — предназначен для работы в сети переменного тока с напряжением 275 вольт, X2 — шумоподавляющий, класса безопасности X2 [подробнее, что означают эти X1-X2-Y1-Y2 и другие значки на корпусе конденсатора; на английском].
  4. T1. Как бы трансформатор в жёлтом, 6200TLE001B, — дроссель: встречная намотка 2-х одинаковых обмоток на едином сердечнике, индуктивность каждой — 20.0 мГн, диаметр провода — 0.45 мм.
  5. C3, C4, C7. Конденсаторы 222M X1Y2 250V~: 2.2 нФ (2200 пикофарад), предназначен для работы в сети переменного тока с напряжением 250 вольт, X1Y2 — шумоподавляющий, «безопасный», подробнее тут: KEMET Safety Disc Capasitors.
  6. L1. Отрезок проволоки в ферритовой цилиндрической бусине.
  7. T2. Тороидальная катушка индуктивности, 509DNYa1G, дроссель: встречная намотка 2-х одинаковых обмоток (каждая на своей половине ферритового кольца), индуктивность каждой — 2.4 мГн, диаметр провода — 0.35 мм.
  8. R2. Резистор 4R7 5W — 4.7 Ом, 5 Вт.
  9. VDS1. D2SBA60 — диодный мост из 4-х диодов на 600V 1.5A каждый.
  10. C5. Конденсатор 472M X1Y2 250V~: 4.7 нФ.
  11. R3. Резистор 560 кОм, 0.25 Вт.
  12. C6. Конденсатор электролитический 220 мкФ, 400 вольт.

P. S. Чаще сетевые фильтры (в мониторах, компьютерных БП и др.) устроены проще: Простой сетевой фильтр, возможно своими руками.


DIY Сетевой фильтр с сетевым фильтром

surge protector pcb
Плата защиты от перенапряжения

Я Это произошло, когда на мой портативный компьютер попала волна молнии, которая сильно повредила его - я осознал важность устройства защиты от перенапряжения . Скачок пришелся через коаксиальный кабель к модему, а затем к моему компьютеру через кабель LAN.Тогда я использовал RJ45 для Интернета. Затем я переключился на Wi-Fi, думая, что скачки напряжения больше не повредят моему компьютеру. Но они по-прежнему представляют реальную угрозу для моих электронных устройств. Я потерял много других устройств, таких как модем, множество адаптеров и т. Д., Из-за скачков напряжения в линиях электропередач. Коаксиальные кабели и многие другие сети используют электрические столбы для распределения. Поэтому они наиболее уязвимы для ударов молнии. Молния, непосредственно поражающая электрический столб, может привести к тому, что большое количество энергии пройдет через линии электропередач и другие близлежащие кабели к вашим домам и устройствам, подключенным на конце, до заземления, что приведет к неработоспособному повреждению вашего оборудования.В связи с этим во многих странах действуют правила, которые законодательно предписывают установку устройств защиты от перенапряжения (SPD) как в жилых, так и в промышленных сетях распределения электроэнергии и связи.

Существует много методов подавления скачков напряжения, в том числе металлооксидные варисторы (MOV), диоды подавления переходных процессов (TVS) и газоразрядные трубки (GDT). Все они работают на разных принципах, но в сочетании обеспечивают максимальную защиту.

littlefuse mov
ТС 275L40 от Littlefuse

Линейный фильтр

Сетевой фильтр - это пассивная цепь, состоящая в основном из пассивных компонентов, таких как конденсатор, катушка индуктивности и т. Д.Он используется для ограничения или подавления электрического шума, создаваемого устройством или входящего в него. EMI (электромагнитные помехи) или RFI (радиочастотные помехи) в основном генерируются электронными устройствами, работающими на высоких частотах с недостаточным экранированием и фильтрацией, а также другими индуктивными нагрузками. SMPS (адаптеры питания), электронные дроссели и другие индуктивные нагрузки вносят значительный вклад в генерируемые электромагнитные помехи. Типичный фильтр электромагнитных помех, используемый для линии питания переменного тока, выглядит следующим образом.

emi filter circuit
Базовая конструкция фильтра электромагнитных помех

Есть два типа шума; общий для живых и нейтральных проводов, называемый синфазным или CM, и шум дифференциального режима (DM), который проявляется как разность напряжений между L и N. CX1 - это конденсатор X-класса. Конденсатор с номиналом X (поперек линии) представляет собой металлизированный пленочный конденсатор (также называемый коробчатым конденсатором), рассчитанный на высокое напряжение переменного тока, например 230 В переменного тока.Они могут выдерживать большие переходные процессы, обладают свойством самовосстановления и вряд ли вызовут короткое замыкание даже после отказа. Их значения обычно находятся в диапазоне от 0,1 мкФ и выше, что зависит от диапазона частот для ослабления. CX ослабляет шум DM путем закорачивания, а L CM подавляет шум CM. Дроссели всегда должны быть рассчитаны на требуемый ток. Типичный синфазный дроссель состоит из тороида из феррита и двух медных катушек с одинаковой намоткой. Каждая катушка соединена последовательно с каждым проводом.SWG (стандартный калибр) провода выбирается для обеспечения требуемого тока. Значение индуктивности синфазного дросселя (L CM ) может составлять 2-10 мГн.

common mode chokes
Синфазные дроссели

CY1 и CY2 - это конденсаторы с номиналом Y (байпасные), размещенные между каждой линией и землей («реальная твердая земля»).Обычно это недорогие конденсаторы с огнестойким покрытием. Подключенные между линиями и землей, они шунтируют сигналы дифференциального шума (I CMN ) на землю. Резистор, подключенный параллельно к CX1, называется отводом, который необходим для безопасного разряда конденсаторов X, чтобы он никому не повредил после отключения его от сети. Это дорогостоящие резисторы с номинальной мощностью не менее 1 Вт. Согласно некоторым стандартам, отводящие резисторы требуются для полной разрядки всех конденсаторов в течение одной минуты или меньше.Типичные значения варьируются от 100 КБ до более 1 млн. На приведенном выше рисунке не показаны дроссели DM или MOV. Следующий делает то, что я сконструировал для себя.

Схема

ac line filter surge protector schematic Схема сетевого фильтра и устройства защиты от перенапряжения
- Просмотр PDF

В нем нет TVS-диодов или GDT, потому что я не мог их купить, поскольку они не были доступны.MOV - это очень быстрые и эффективные подавители переходных процессов, которые могут выдерживать очень большой ток. Имеет высокое сопротивление при низких напряжениях ( рабочее напряжение ). Но когда напряжение поднимется выше , напряжение фиксации сопротивление упадет, и MOV будет шунтировать избыточный ток. Я использовал 275L40 от Littlefuse , два из которых параллельны между L и N, L к земле и N к земле. Распараллеливание MOV повысит защиту. В качестве прокачки я использовал резистор 3,3 МОм 1 Вт.Для дросселей DM я использовал катушки, восстановленные от старых компьютерных блоков питания. Дроссель CM был изготовлен путем наматывания изолированного медного провода 19 SWG на ферритовый тороидальный сердечник. Для байпаса я выбрал конденсаторы с номиналом Y 4,3 нФ от Epcos. Одна вещь, о которой я забыл упомянуть, это предохранитель. Хотя предохранитель является самым медленным из всех защитных устройств, он является обязательным дополнением.

Припаял все к перфорированной плате с толстыми гусеницами. Чтобы установить схему, я купил распределительную коробку из ПВХ и немного изменил ее, добавив держатель предохранителя, переключатель DPDT и розетку питания.Готовая сборка выглядела так.

finished surge protector
Готовый сетевой фильтр

Изображения

Все фотографии сняты на Moto G2.

surge protector pcb
surge protector wiring
surge protector soldering
surge protector pcb
surge protector wiring
surge protector ac onncector
surge protector switch and fuse
surge protector wiring
finished surge protector


Я также сделал спецификацию, чтобы наклеить на коробку.

surge protector spec sticker Распиновка модуля GPS
MT3329

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Этот проект касается цепей и компонентов высокого напряжения . Необходимо соблюдать осторожность при работе с высоким напряжением переменного тока, поскольку это может вас убить. Не прикасайтесь к цепям или их частям при подключении к сети переменного тока или сразу после отключения.Всегда проверяйте, чтобы такие компоненты, как конденсаторы, полностью разряжались после отключения от сети. Компоненты с недооцененными характеристиками могут взорваться или вызвать возгорание при подключении к сети переменного тока высокого напряжения. Если у вас нет опыта работы с высокими напряжениями, не пробуйте ничего из этого самостоятельно. Вы были предупреждены!

Не полагайтесь только на сетевые фильтры или ожидайте, что они защитят ваши устройства от ударов молнии. Сетевые фильтры не смогут защитить ваши устройства от прямого удара молнии.По возможности всегда отключайте свои устройства от источника питания или других сетей до того, как случится молния. Не трогайте и не пытайтесь отсоединить какие-либо устройства, телевизионные кабели, телефонные кабели и т. Д., Когда поблизости горит молния. При работе с электрическими приборами надевайте защитные перчатки и обувь.

Ссылки

  1. Сетевой фильтр - Википедия
  2. Линейный фильтр - Википедия
  3. Конденсаторы классов X и Y - Википедия
  4. Конденсаторы подавления электромагнитных помех - Википедия

Отметка времени

Дата публикации: 22:44, 20-04-2016, среда
Последнее обновление: 15:07, 18-01-2019, пятница

Комментарии

.Фильтр

Pi - обзор, работа, конструкция, применение и советы по проектированию

Фильтры

обычно используются в силовой и звуковой электронике для подавления нежелательных частот. Существует множество различных типов фильтров, используемых в конструкциях электронных схем в зависимости от области применения, но основная концепция всех них одна и та же, то есть для удаления нежелательных сигналов. Все эти фильтры можно разделить на два типа - активных фильтров и пассивных фильтров. Активный фильтр использует один или несколько активных компонентов с другими пассивными компонентами, в то время как пассивные фильтры изготавливаются исключительно с использованием пассивных компонентов.Мы уже подробно обсуждали эти фильтры:

В этом руководстве мы изучаем другой новый тип фильтра, называемый Pi Filter, который очень часто используется в схемах источников питания. Мы уже использовали Pi-Filter в некоторых из наших предыдущих конструкций источников питания, таких как эта схема SMPS 5 В 2 А и схема SMPS 12 В 1 А. Итак, давайте подробно рассмотрим, что это за фильтры и как их создавать.

Pi-фильтр

Фильтр

Pi - это тип пассивного фильтра, который состоит в основном из трех компонентов, кроме традиционных двухэлементных пассивных фильтров.Строительное расположение всех компонентов создает форму греческой буквы Pi (π), отсюда и название Pi section Filter .

В большинстве случаев фильтры Pi используются для применения фильтра нижних частот, но возможна и другая конфигурация. Основными компонентами Pi-фильтра являются конденсатор и катушка индуктивности, что делает его LC-фильтром . В приложении фильтра нижних частот фильтр Pi также называется входным фильтром конденсатора, поскольку конденсатор остается поперек входной стороны в конфигурации нижних частот.

Фильтр Pi как фильтр нижних частот

Фильтр Pi - отличный фильтр нижних частот, который намного больше отличается от традиционного фильтра LC Pi. Когда фильтр Pi предназначен для низких частот, выходной сигнал остается стабильным с постоянным коэффициентом k.

Конструкция фильтра нижних частот с использованием конфигурации Pi довольно проста. Схема фильтра Pi состоит из двух конденсаторов, соединенных параллельно, за которыми следует катушка индуктивности, образующая форму Pi, как показано на изображении ниже

Low Pass Filter using PI Filter Configuration

Как видно на изображении выше, он состоит из двух конденсаторов, которые подключены к земле с помощью промежуточной катушки индуктивности.Поскольку это фильтр нижних частот, он обеспечивает высокий импеданс на высокой частоте и низкий импеданс на низкой частоте. Таким образом, он обычно используется в линии передачи для блокировки нежелательных высоких частот.

Конструкция и значения компонентов расчета фильтра Pi могут быть получены из приведенного ниже уравнения для разработки фильтра Pi для вашего приложения.

  Частота среза (fc) = 1 / ᴫ (LC)  1/2  
  Значение емкости (C) = 1 / Z  0ᴫfc  
  Значение индуктивности (L1) = Z  0  / fc 
  Где Z  0  - характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза. 

Фильтр Pi как фильтр высоких частот

Так же, как фильтр нижних частот, пи-фильтры также могут быть настроены как фильтр верхних частот. В таком случае фильтр блокирует низкую частоту и пропускает высокую частоту . Он также выполнен с использованием двух типов пассивных компонентов, двух катушек индуктивности и одного конденсатора.

В конфигурации фильтра нижних частот фильтр сконструирован так, что два конденсатора включены параллельно с катушкой индуктивности между ними, но в конфигурации фильтра верхних частот положение и количество пассивных компонентов полностью противоположны.Вместо одной катушки индуктивности здесь используются две отдельные катушки с одним конденсатором.

High Pass Filter Using PI Filter Configuration

Вышеупомянутое изображение схемы фильтра Pi показывает фильтр в конфигурации фильтра верхних частот, не говоря уже о конструкции, которая также выглядит как символ Pi. Конструкция и значения компонентов фильтра Pi могут быть получены из следующего уравнения -

Частота среза (fc) = 1 / 4ᴫ (LC)  1/2 
Значение емкости (C) = 1 / 4Z  0ᴫfc 
Значение импеданса (L1) = Z  0  / 4ᴫfc
Где Z  0  - характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза.

Преимущества Pi-фильтра

Высокое выходное напряжение
Выходное напряжение на пи-фильтре достаточно высокое, что делает его подходящим для большинства приложений, связанных с мощностью, где требуются фильтры постоянного тока высокого напряжения.

Низкий коэффициент пульсаций
Сконфигурирован как фильтр нижних частот В целях фильтрации постоянного тока Pi-фильтр является эффективным фильтром для фильтрации нежелательных пульсаций переменного тока , исходящих от мостового выпрямителя.Конденсатор обеспечивает низкое сопротивление по переменному току, но высокое сопротивление по постоянному току из-за влияния емкости и реактивного сопротивления. Из-за этого низкого импеданса на переменном токе первый конденсатор фильтра Pi обходит пульсации переменного тока, исходящие от мостового выпрямителя. Обойденные пульсации переменного тока попадают в индуктивность. Катушка индуктивности сопротивляется изменениям тока и блокирует пульсации переменного тока, которые фильтруются вторым конденсатором. Эти несколько этапов фильтрации помогают обеспечить плавный выход постоянного тока с очень низкой пульсацией на фильтре Pi.

Простота проектирования в радиочастотных приложениях
В контролируемой радиочастотной среде, где требуется более высокочастотная передача, например, в диапазоне ГГц, высокочастотные Pi-фильтры легко и гибко устанавливать на печатной плате, используя только следы печатной платы . Высокочастотные фильтры Pi также обеспечивают на помехоустойчивость на больше, чем кремниевые фильтры. Например, кремниевый чип имеет предел устойчивости к напряжению, тогда как пи-фильтры, изготовленные с использованием пассивных компонентов, обладают гораздо большей устойчивостью к скачкам и жестким промышленным условиям.

Недостатки Pi-фильтра

Более высокие значения мощности индуктора
За исключением радиочастотной конструкции, Большой ток через фильтр Pi не рекомендуется , поскольку ток должен проходить через индуктор. Если этот ток нагрузки относительно высок, то мощность индуктора также увеличивается, что делает его громоздким и дорогим. Кроме того, высокий ток через катушку индуктивности увеличивает рассеиваемую мощность на катушке индуктивности, что приводит к снижению эффективности.

Входной конденсатор большой емкости
Другой серьезной проблемой фильтра Pi является большое значение входной емкости. Для фильтров Pi требуется высокая емкость на входе, что становится проблемой в приложениях с ограниченным пространством. Также дорогостоящие конденсаторы увеличивают стоимость конструкции.

Плохое регулирование напряжения
Pi-фильтры не подходят там, где токи нагрузки нестабильны и постоянно меняются. Pi-фильтры обеспечивают плохую стабилизацию напряжения при сильном дрейфе тока нагрузки.В таком случае рекомендуется использовать фильтры с L-образным сечением.

Применение фильтров Pi

Преобразователи мощности

Как уже говорилось, Pi-фильтры являются отличным фильтром постоянного тока для подавления пульсаций переменного тока. Из-за такого поведения фильтры Pi широко используются в конструкциях силовой электроники, таких как преобразователь переменного тока в постоянный, преобразователь частоты и т. Д. Однако в силовой электронике Pi-фильтры используются в качестве фильтра нижних частот, и мы уже разработали схему источника питания для фильтра Pi. для нашей конструкции ИИП на 12 В 1 А, как показано ниже.

PI Filter Power Supply Circuit

Обычно Pi-фильтры напрямую подключаются к мостовому выпрямителю, а выход Pi-фильтров называется высоковольтным постоянным током. Выходное напряжение постоянного тока высокого напряжения используется для схемы драйвера блока питания для дальнейшей работы.

Эта конструкция, от диода мостового выпрямителя до драйвера, работает иначе, чем , работающая в Pi-Filter . Во-первых, этот фильтр Pi обеспечивает плавный постоянный ток для работы без пульсаций всей схемы драйвера, что приводит к низкой пульсации выходного сигнала от конечного выхода источника питания, а другой - для , изолирующего основные линии от высокого частота коммутации в цепи драйвера.

Правильно сконструированный сетевой фильтр может обеспечить синфазную фильтрацию (фильтр, который отклоняет шумовой сигнал, как если бы это был независимый одиночный проводник) и дифференциальную фильтрацию (дифференцируя шум с двумя частотами переключения, особенно высокочастотный шум, который может быть добавлен). в сеть) в источнике питания, где фильтр Pi является важным компонентом. Пи-фильтр также называется фильтром Power Line , если он используется в приложении Power Electronics.

Заявление РФ

В приложении RF фильтры Pi используются в разных операциях и в разных конфигурациях. Например, в ВЧ-приложениях согласование импеданса является огромным фактором, и фильтры Pi используются для согласования импеданса между ВЧ-антеннами и перед ВЧ-усилителями. Однако в максимальных случаях, когда используется очень высокая частота, например, в диапазоне ГГц, фильтры Pi используются в линии передачи сигнала и разработаны с использованием только дорожек печатной платы.

PCB Trace based Filters

На изображении выше показаны фильтры на основе трассировки печатной платы, где трасса создает индуктивность и емкость в приложениях с очень высокой частотой. Помимо линии передачи, фильтры Pi также используются в устройствах радиочастотной связи, где имеют место модуляция и демодуляция. Pi-фильтры предназначены для целевой частоты для демодуляции сигнала после приема на стороне приемника. Pi фильтры верхних частот также используются для обхода целевых высоких частот в касках усиления или передачи.

Советы по проектированию Pi-фильтра

Чтобы спроектировать правильный фильтр Pi, необходимо компенсировать правильную тактику проектирования печатной платы для бесперебойной работы, эти советы перечислены ниже.

В силовой электронике

  • Толстые трассы требуются в схеме фильтра Pi.
  • Изолируйте фильтр Pi от блока питания.
  • Расстояние между входным конденсатором, катушкой индуктивности и выходным конденсатором необходимо закрыть.
  • Заземляющая пластина выходного конденсатора должна быть напрямую подключена к схеме драйвера через соответствующую заземляющую пластину.
  • Если конструкция состоит из зашумленных линий (таких как линия считывания высокого напряжения для драйвера), которые необходимо подключить к высоковольтному постоянному току, необходимо подключить трассу перед конечным выходным конденсатором фильтров Pi. Это улучшает помехоустойчивость и инжекцию нежелательного шума через схему драйвера.

В цепи РФ

  • Выбор компонентов является основным критерием для приложения RF.Переносимость компонентов играет важную роль.
  • Небольшое увеличение дорожки на печатной плате может вызвать индуктивность в цепи. При выборе катушки индуктивности следует уделить должное внимание, учитывая индуктивность следа печатной платы. При проектировании следует использовать правильную тактику для уменьшения паразитной индуктивности.
  • Необходимо минимизировать паразитную емкость.
  • Требуется закрытое размещение.
  • Коаксиальный кабель
  • подходит для ввода и вывода в радиочастотном приложении.
.

Основы и принцип работы сетевого фильтра

Основы сетевого фильтра

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

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

Структура фильтра линии электропередачи

Сетевые фильтры

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

На рисунке ниже показана типичная схема фильтра линии электропередачи, и легко понять ее структуру. Это пассивная сеть, подходящая как для переменного, так и для постоянного тока, с функцией подавления двунаправленных сигналов. Он размещается между электросетью переменного тока и источником питания, что эквивалентно экранированию помех от электромагнитных помех между ними.Такой простой пассивный фильтр играет роль двустороннего шумоподавления, что широко применяется в различных электронных устройствах.
Power Line Filter Structure Schematic
Как показано на рисунке выше, C 1 и C 2 - это конденсатор дифференциального режима, обычно называемый конденсатором X, с подходящим выбором емкости от 0,01 мкФ до 2,22 мкФ; C 3 и C 4 - это синфазный конденсатор, называемый Y-конденсатором, с емкостью от нескольких нанофарад (нФ) до десятков. Емкость C 3 и C 4 не следует выбирать слишком большой; в противном случае это легко может привести к утечке тока из фильтра или даже корпуса.L - синфазный дроссель, который представляет собой пару катушек, скрученных в одном направлении вокруг одного и того же ферритового кольца, с индуктивностью около нескольких миллигенри (мГн). Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазный дроссель имеет больший импеданс и, таким образом, ослабляет сигнал помехи. Для сигнала дифференциального режима (здесь это низкочастотный ток питания) магнитные поля, создаваемые двумя катушками, компенсируются, поэтому функция передачи мощности схемы не изменяется.Обратите внимание, что это одноступенчатая схема фильтра. Если вы хотите получить лучший эффект фильтра, можно использовать двухступенчатый фильтр.

Принцип работы сетевого фильтра

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

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

Принцип действия фильтра линии питания

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

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

.

Проектирование и расчеты схемы простого LC фильтра нижних частот »Электроника

Соображения по конструкции, схема и формулы для 3-полюсного ЖК-фильтра нижних частот с постоянным k для ВЧ приложений.


Фильтр постоянного K Включает:
Фильтр постоянного k Простая конструкция LC LPF Конструкция LC HPF Конструкция полосового фильтра LC

Основы фильтра включают: : RF фильтры - основы Характеристики фильтра Основы проектирования ВЧ-фильтров Конструкция фильтра высоких и низких частот Постоянный k-фильтр Фильтр Баттерворта Фильтр Чебычева Фильтр Бесселя Эллиптический фильтр


Часто бывает сложно разработать простой ЖК-фильтр нижних частот, поскольку вычисления могут быть трудными для выполнения или таблицы нормализованных значений могут быть недоступны.

Несмотря на то, что в Интернете есть несколько калькуляторов фильтров, с уравнениями для простого фильтра легко работать, и они дают представление о работе фильтра.

Generic 3 pole LC RF low pass filter

Основы проектирования ФНЧ

Фильтры нижних частот используются в большом количестве приложений. В частности, в радиочастотных приложениях фильтры нижних частот изготавливаются в форме LC с использованием катушек индуктивности и конденсаторов. Обычно они могут использоваться для фильтрации нежелательных сигналов, которые могут присутствовать в полосе частот выше желаемой полосы пропускания.Таким образом, этот вид фильтра принимает только сигналы ниже частоты среза.

Фильтры нижних частот обычно состоят из нескольких секций. Они могут иметь конфигурацию Pi (Π) или T. В фильтре Π секции каждая секция имеет одну последовательную катушку индуктивности и конденсатор на земле с каждой стороны.

Стандартный 3-полюсный Π LC фильтр нижних частот RF

Сетевой фильтр нижних частот T имеет один конденсатор между линией RF и землей, а в сигнальной линии есть две катушки индуктивности, по одному конденсатору с каждой стороны.Т-образная секция не всегда так удобна, потому что даже при наличии дополнительных секций все равно требуется больше индукторов, которые дороже покупать или требуют отдельной обмотки.

Generic 3 pole T LC RF low pass filter Стандартный 3-полюсный Т-ЖК фильтр нижних частот ВЧ

Уравнения конструкции фильтра нижних частот

Существует множество различных вариантов фильтра, которые могут использоваться в зависимости от требований с точки зрения пульсации в полосе, скорости, с которой достигается окончательный спад, и т. Д. Здесь используется тип константы-k, что дает некоторые управляемые уравнения :

L = Z0π fc Генри

C = 1Zo π fc Фарады

fc = 1πL C Гц

Где:
Z 0 = характеристическое сопротивление в омах
C = емкость в фарадах
L = индуктивность в единицах Генри
f c = частота среза в герцах

Дополнительные детали конструкции

Есть несколько идей и указателей, которые можно учесть при разработке и реализации конструкции фильтра нижних частот.

  • Каскадные секции для большего спада: Чтобы обеспечить больший наклон или спад, можно каскадировать несколько секций фильтра нижних частот. При этом фильтрующие элементы из соседних секций можно комбинировать. Например, если два Т-образных фильтра подключены каскадом, и каждая Т-образная секция имеет индуктор 1 мкГн в каждой ветви Т, их можно объединить в смежных секциях и использовать индуктор 2 мкГн.
  • Выбор компонентов: Выбор компонентов для любого фильтра, и в данном случае для конструкции фильтра нижних частот, важен.Следует использовать компоненты с жесткими допусками, чтобы гарантировать получение требуемых характеристик. Также необходимо проверить температурную стабильность, чтобы гарантировать, что компоненты фильтра не изменяются значительно с температурой, тем самым изменяя производительность.
  • Расположение фильтра: Необходимо соблюдать осторожность при размещении фильтра. Это следует делать не только для частот полосы пропускания, но, что более важно, для частот в полосе заграждения, которые могут значительно превышать частоту среза фильтра нижних частот.Емкостная и индуктивная связь являются основными элементами, которые ухудшают характеристики фильтра. Соответственно, вход и выход фильтра должны быть разделены. Следует использовать короткие провода и дорожки, компоненты из соседних секций фильтра должны быть разнесены. При необходимости используются экраны, а на входе и выходе используются качественные разъемы и коаксиальный кабель.

Эти уравнения дают очень простой метод разработки трехполюсного фильтра нижних частот.Хотя они могут не обеспечивать точного требуемого отклика, например, Бесселя, Чебышева и т. Д., Они, тем не менее, очень просты в использовании и представляют собой идеальное решение для большинства конструкций фильтров нижних частот. Рисунки или даже сами уравнения также можно преобразовать, чтобы получить конструкцию фильтра верхних частот.

Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника
Вернуться в меню тем радио.. .

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о