Сетевой фильтр схема электрическая принципиальная. Сетевой фильтр: принципиальная электрическая схема и особенности работы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает сетевой фильтр. Какие компоненты входят в его состав. Как выбрать качественный сетевой фильтр. Можно ли сделать сетевой фильтр своими руками.

Содержание

Назначение и принцип работы сетевого фильтра

Сетевой фильтр — это устройство, предназначенное для защиты электронной аппаратуры от помех, приходящих из электросети. Основные задачи сетевого фильтра:

Подавление высокочастотных помех
Ограничение импульсных перенапряжений
Фильтрация электромагнитных помех
Защита от скачков напряжения

Принцип работы сетевого фильтра основан на использовании пассивных электронных компонентов — индуктивностей, конденсаторов и варисторов, которые подавляют нежелательные сигналы в определенном диапазоне частот.

Основные компоненты сетевого фильтра

В состав типичного сетевого фильтра входят следующие основные компоненты:

Дроссели (катушки индуктивности) — подавляют высокочастотные помехи
Конденсаторы — шунтируют помехи на землю
Варисторы — ограничивают импульсные перенапряжения

Предохранители — защищают от перегрузки по току
Разрядники — защищают от импульсных перенапряжений большой энергии

Комбинация этих элементов позволяет эффективно бороться с различными видами помех в электросети.

Принципиальная электрическая схема сетевого фильтра

Рассмотрим типовую принципиальную схему сетевого фильтра:

«`

Вход Выход F1 F2 L1 L2 VDR C1 C2 «`

На схеме представлены основные элементы сетевого фильтра:

F1, F2 — предохранители для защиты от перегрузки по току
L1, L2 — дроссели для подавления высокочастотных помех
VDR — варистор для ограничения импульсных перенапряжений
C1, C2 — конденсаторы для шунтирования помех на землю

Как выбрать качественный сетевой фильтр

При выборе сетевого фильтра следует обратить внимание на следующие характеристики:

Максимальный ток нагрузки — должен соответствовать суммарной мощности подключаемых устройств
Уровень подавления помех — чем выше, тем лучше (обычно измеряется в дБ)
Наличие защиты от перенапряжений и импульсных помех
Качество изготовления и надежность конструкции
Наличие сертификатов соответствия стандартам безопасности

Какой уровень подавления помех считается хорошим для сетевого фильтра? Качественные фильтры обеспечивают ослабление высокочастотных помех не менее чем на 30-40 дБ в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц.

Особенности работы различных типов сетевых фильтров

Существует несколько основных типов сетевых фильтров, различающихся по схемотехнике и эффективности:

Простейшие фильтры — содержат только варистор и предохранитель. Обеспечивают базовую защиту от перенапряжений.
LC-фильтры — включают дроссели и конденсаторы. Эффективно подавляют высокочастотные помехи.

Многозвенные фильтры — содержат несколько каскадов фильтрации. Обеспечивают наилучшее подавление помех в широком диапазоне частот.
Фильтры с гальванической развязкой — имеют разделительный трансформатор. Обеспечивают полную изоляцию от сети.

Чем сложнее схема фильтра, тем выше его эффективность, но и стоимость также возрастает.

Изготовление сетевого фильтра своими руками

Хотя промышленные сетевые фильтры доступны в широкой продаже, некоторые радиолюбители предпочитают изготавливать их самостоятельно. Это позволяет создать устройство с оптимальными характеристиками под конкретные задачи.

Для самостоятельного изготовления сетевого фильтра потребуются следующие компоненты:

Дроссели (можно использовать готовые или намотать самостоятельно)
Конденсаторы (класса X2 для подключения между фазой и нейтралью)

Варисторы на рабочее напряжение сети
Предохранители
Корпус с розетками
Провода и клеммы для соединений

При самостоятельном изготовлении важно соблюдать меры безопасности и использовать качественные компоненты, рассчитанные на работу в сети 220В.

Тестирование эффективности сетевого фильтра

Как проверить, насколько хорошо работает сетевой фильтр? Существует несколько методов оценки эффективности:

Измерение уровня помех с помощью специализированного оборудования (анализатора спектра)
Сравнительный тест с использованием чувствительного радиоприемника
Наблюдение за работой чувствительной электроники (например, аудиотехники) с фильтром и без него

При тестировании важно учитывать, что эффективность фильтра может различаться для разных типов помех и в разных частотных диапазонах.

Преимущества и недостатки использования сетевых фильтров

Применение сетевых фильтров имеет как положительные, так и отрицательные стороны:

Преимущества:

Защита оборудования от помех и перенапряжений
Улучшение качества работы чувствительной электроники
Продление срока службы подключенных устройств

Недостатки:

Дополнительные затраты на приобретение фильтра
Возможное незначительное снижение КПД из-за потерь в фильтре
При неправильном выборе — риск перегрузки или недостаточной защиты

В большинстве случаев преимущества использования качественного сетевого фильтра перевешивают возможные недостатки, особенно для дорогостоящего и чувствительного оборудования.

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.

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

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

Самодельный сетевой фильтр из доступных деталей. Как сделать сетевой фильтр своими руками

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:

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.

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

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.

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.

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.

В магазине отсутствует электрический удлинитель требуемой длины? Мы расскажем, как сделать сетевой фильтр (удлинитель) своими руками. Так же данная статья пригодится тем, у кого уже есть сетевой удлинитель, но вилка или розеточная колодка пришли в негодность и требуют замены.
Материалы и инструменты для изготовления сетевого удлинителя
вилка
розеточная колодка с любым количеством гнёзд, подключаются все одинаково
провод трёхжильный. Если Вы не будете подключать заземление или у вас в розетках не предусмотрено заземление, то берем двухжильный провод
отвертки, крестообразная и плоская
нож
Делаем сетевой удлинитель
1. Зачищаем провод с обеих сторон.
2. Разбираем вилку. Прикручиваем к вилке жилы одной стороны провода на два боковых контакта в любом порядке.
Третий провод заземления прикручиваем на средний контакт. Запомните цвет жилы, которую вы прикручиваете на заземление (обычно берут желтую, зелёную, чёрную). Эту же жилу на другом конце провода нужно прикрутить к заземляющему контакту на розеточной колодке. Если у вас будет электрический удлинитель без заземления, то соответствующий контакт оставляем пустым.
3. Разбираем розеточную колодку. Берем другой конец провода и прикручиваем две основных жилы (фаза и ноль) к контактам в любой последовательности, а жилу заземления — как в пункте 2.
Собирая розеточную колодку, следим, чтобы пластинки, на которые подключены жилы, не соприкасались.

В некоторых случаях только самодельный фильтр может спасти положение, сэкономить время и деньги и одновременно улучшить настроение, убрав помехи с экрана телевизора, или приручить, наконец, компьютерную мышку, не желающую передвигаться по экрану монитора из-за помех от сверхмощного блока питания.

Первую кратковременную арию промышленной сети я услышал в детстве, вставив в розетку на 127 вольт абонентский громкоговоритель. Радио с частотой в 50 Гц отпело быстро, извергнув запах трансформаторного масла. Этот опыт я никому не советую повторить. Лучше найдите карманный или переносной приёмник с диапазоном длинных и средних волн и встроенной магнитной антенной. Настройтесь на любую радиостанцию и поднесите приёмник к включённой энергосберегающейили светодиодной лампе, прислоните к выключенному, но оставленному в дежурном режиме телевизору, к вставленному с сеть блоку питания выключенного компьютера, к зарядке мобильного телефона и, наконец, просто к сетевым проводам. Вместо радиопередачи услышите шум, треск, свист, рокот, урчание.Теперь промышленная сеть благодаря современным источникам питания потребителей энергии превратилась в источник помех, а сами сетевые провода в передающие антенны этих помех.

Все современные сетевые блоки питания электронных устройств изменились. Теперь редкость отыскать громоздкий понижающий трансформатор, включающий в себя килограммы меди и железа. Компьютерный блок питания сегодня уменьшается на ладони. Такое стало возможно благодаря применению импульсных блоков питания, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное стабилизированное. Составная часть новыхисточников питания представляет собой генераторы импульсов с частотами от 40 кГц до 1 МГц и более. Спектр импульсного сигнала богат высшими гармониками, они то и мешают нормальной работе приёмника, забивая диапазон помехами. Таким образом,экономия энергопотребления, металла, уменьшение веса и габаритов негативно сказывается на показателях сети и она помимо основного синусоидального сигнала с частотой 50 Гц, содержит ещё массу других ненужных сигналов, мешающих работе других устройств.

Первое, что я сделал, когда на экране телевизора появлялись помехи в момент, когда сын в соседней комнате работал на мощном компьютере, это обрезал сетевые провода от его блока питания и сделал самодельную вставку сетевого фильтра. Промышленный сетевой фильтр, укомплектованный розетками (сетевой удлинитель с фильтром), помогал слабо, ибо в нём тоже экономили на меди, феррите и стали. Конечно, в промышленном масштабе я допускаю экономию, но когда это касается меня лично, то тут не до экономии. С меня спросят по полной за плохую картинку на экране телевизора.

Задача сетевого фильтра пропустить частоту 50 Гц и вырезать всё, что выше этой частоты. Такой фильтр имеет название ФНЧ — фильтр нижних частот, именно их он должен пропустить без потерь, подавив все высокочастотные помехи, которые принимает приёмник в СВ, ДВ и КВ диапазонах и которые образуют помехи на экране телевизора. Несмотря на то, что источники питания изменились, не изменились фильтры, их конструкция осталась неизменной на протяжении столетнего периода и ничего нового в самодельной конструкции не будет. Будет только большее количество звеньев самого фильтра, ибо, чем их больше, тем больше подавление помех, и тем лучше фильтр и тем он мне более дорог и вовсе не потому, что имеет какую-то стоимость, а потому, что справляется со своей задачей лучше заводского. Решить задачу подавления помех, всё равно, что вернуться в прошлое.Всё на чём в свое время было сэкономлено, как в металле, так и в размерах придётся вернуть обратно, но не в виде трансформаторов, а в виде фильтров ФНЧ, которые чем-то напоминают трансформатор.

На фото современный сетевой блок питания, а на переднем плане секционный дроссель, который служит для защиты сети от помех этого блока. От двух до четырёх секций проводов намотаны таким образом, что наводящие в них высокочастотные поля взаимно компенсируются, замыкаясь на сердечнике дросселя. Такому устройству даже не нужна экранировка, уже сам замкнутый сердечник дросселя является экраном, концентрируя вокруг себя излучающие поля в виде замкнутых окружностей.

Всё бы ничего, но прогресс не стоит на месте, и уже на следующей плате вы обнаружите материальную экономию, где вместо фильтра помех,место сердечника и катушек занимают две перемычки. Такая рационализация существенно подпортит работу приёмника или телевизора. Только теперь не пытайтесь вскрывать все блоки питания и проверять, стоят ли там дроссели, поглощающие помехи, возможно, такой блок стоит у соседа, но он об этом даже не подозревает.

По выходным на даче существенно рябила картинка при приёме аналогового телевизионного вещания на активную внешнюю антенну. Но это и понятно: работали газонокосилки, поливальные насосы, заряжались ноутбуки и сотовые телефоны. На нижних участках диапазона, начиная с первой программыбольше всего было помех. Спас положение всё тот же сетевой фильтр, установленный в разрыв сетевого провода питания антенного усилителя непосредственно перед блоком питания усилителя. Кстати он же, включенный аналогичным образом, немного улучшит качество приёма эфирного цифрового сигнала («зависаний» или «мозаики» будет меньше при неуверенном приёме).

Зачистить сразу всю сеть от помех — задача трудоёмкая, а вот найти источник помех, заблокировать его дополнительным фильтром или защитить электронное устройство аналогичным фильтром –вполне реально. У любого мастера – ломастера всегда найдётся в кладовке картонная коробка, куда складываются платы от старых компьютеров, телевизоров, всевозможных, вышедших из строя зарядных устройств и платы других электронных блоков. У таких плат можно позаимствовать детали для изготовления самодельного сетевого фильтра. Сам дроссель установлен непосредственно около шнура питания. Конденсаторы с номиналами от 0,01до 0,1 мкФ, с напряжением не менее 400 вольт смело снимайте с плат. Подойдут и конденсаторы меньшего номинала ёмкости, их можно ставить параллельно.

На практике число звеньев фильтров может достигать от 1-го до 3-х. Это 1 – 3 сердечника дросселя. В большей степени это будет зависеть от мощности или тока потребления устройства, по цепи питания которого необходимо поставить фильтр в виде звеньев дросселей с парными намотками. С ростом тока увеличивается сечение провода и меньше витков укладывается в сердечнике, а, следовательно, меньше индуктивность катушки и частота среза будет выше частоты помех.

Так уменьшить излучение мощного компьютера по сети помог трёхзвенный фильтр, а сами сердечники дросселя были соизмеримы по размерам с дросселями аналогичных компьютерных блоков питания. Покупные сетевые фильтры с розетками явно уступали такой конструкции, зато именно самодельная конструкция сдерживала помехи от компьютера, приручив мышку двигаться по экрану, а телевизор в соседней комнате стал работать без искажений.

Сетевой фильтр с розетками. Контрольная закупка.

Фото 6.
Надпись на упаковочной коробке.

Мечтая увидеть в изделии ферритовые кольца с намотками и высоковольтные конденсаторы, я был разочарован, так как в глаза бросился один единственный элемент под названием варистор – резистор с нелинейной характеристикой, способный только защитить потребителей от импульсных воздействий напряжений, превышающих максимальное пороговоезначение промышленной сети.

Самодельная конструкция помехозащитного дросселя.

В качестве сердечника можно использовать ферритовое кольцо с проницаемостью400 – 2000 НМ. Самодельная намотка на кольце требует определённых навыков, при напряжении 220 вольт в случае межвиткового замыкания мало не покажется. Намотку удобно сделать двумя параллельными проводами. Она должна быть однорядной, а витки ни в коем случае не должны перекрещиваться, а между проводами необходимо оставлять небольшой зазор или шагво избежание короткого замыкания или пробоя. Провод, выбранного диаметра, должен быть марки ПЭВ – 2. Ферритовый сердечник обматывается лакотканью или другим изолирующим материалом. Такой тип сердечников обычно используется в старых блоках питания компьютеров.

Аналогичным фильтром можно существенно оживить ДВ, СВ и КВ диапазоны старого приемника ретро, работающего с трансформаторным блоком питания. Уровень шума и урчания в этих диапазонах заметно ослабнут. В тоже время пока комфортное звучание на этих диапазонах возможно только на природе, вдали от сетевых проводов, зато с помощью батарейного приёмника, имеющего магнитную встроенную антенну, можно отыскать проводку в стене по характерному урчанию, если включена энергосберегающая лампа и сложные профессиональные приборы уже не нужны. При необходимости таким лампам тоже не помешал бы дополнительный сетевой фильтр.

Перед сдачей таких ламп в утиль необходимо экспроприировать из них ферритовый дроссель. Из них можно сделать простой фильтр ФНЧ для другой энергосберегающей или светодиодной лампы.

Для предотвращения помех от электро — и радиоприборов необходимо снабдить их фильтром для подавления помех от питающей сети, расположенным внутри аппаратуры, что позволяет бороться с помехами в самом их источнике.

Если не удастся отыскать готовый фильтр, его можно сделать самостоятельно. Схема помехоподавляющего фильтра представлена на рисунке ниже:

Фильтр двухкаскадный. Первый каскад выполнен на основе продольного трансформатора (двухобмоточного дросселя) Т1, второй представляет собой высокочастотные дроссели L1 и L2. Обмотки трансформатора Т1 включены последовательно с линейными проводами питающей сети. По этой причине низкочастотные поля частотой 50 Гц в каждой обмотке имеют противоположные направления и взаимно компенсируют друг друга. При воздействии помехи на провода питания, обмотки трансформатора оказываются включенными последовательно, а их индуктивное сопротивление XL растет с увеличением частоты помех: XL = ωL = 2πfL, f — частота помех, L — индуктивность включенных последовательно обмоток трансформатора.

Сопротивление конденсаторов C1, С2, наоборот, уменьшается с ростом частоты (Хс =1/ωС =1/2πfC), следовательно, помехи и резкие скачки «закорачиваются» на входе и выходе фильтра. Такую же функцию выполняют конденсаторы СЗ и С4.

Дроссели LI, L2 представляют еще одно последовательное дополнительное сопротивление для высокочастотных помех, обеспечивая их дальнейшее ослабление. Резисторы R2, R3 уменьшают добротность L1, L2 для устранения резонансных явлений.

Резистор R1 обеспечивает быстрый разряд конденсаторов C1-С4 при отключении сетевого шнура от питающей сети и необходим для безопасного обращения с устройством.

Детали сетевого фильтра размещены на печатной плате, показанной на рисунке ниже:

Печатная плата рассчитана на установку промышленного продольного трансформатора от блоков персональных компьютеров. Можно изготовить трансформатор самостоятельно, выполнив его на ферритовом кольце проницаемостью 1000НН…3000НН диаметром 20…30 мм. Кромки кольца обрабатывают мелкозернистой шкуркой, после чего кольцо обматывают фторопластовой лентой. Обе обмотки наматывают в одном направлении проводом ПЭВ-2 диаметром 0,7 мм и имеют по 10…20 витков. Обмотки размещены строго симметрично на каждой половине кольца, зазор между выводами должен быть не менее 3…4 мм. Дроссели L2 и L3 также промышленного производства, намотаны на ферритовых сердечниках диаметром 3 мм и длиной 15 мм. Каждый дроссель содержит три слоя провода ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм, длина намотки 10 мм. Чтобы витки не сползали, дроссель пропитан эпоксидным клеем. Параметры намоточных изделий выбраны из условия максимальной мощности фильтра до 500 Вт. При большей мощности размеры сердечников фильтра и диаметр проводов необходимо увеличить. Придется изменить и размеры печатной платы, однако всегда следует стремиться к компактному размещению элементов фильтра.

Данное устройство предназначено для защиты холодильников и другой электроаппаратуры от всплесков напряжения сети. Оно также снижает уровень сетевых помех, создаваемых холодильными агрегатами при включении и выключении. Принципиальная схема сетевого фильтра представлена на рисунке, который вы видите ниже:

Напряжение сети (220 B) через плавкий предохранитель FU1 поступает на LС-фильтр С1-L1-C2-RU1. Конденсаторы с дросселем подавляют в широком диапазоне частот импульсные помехи, как поступающие из сети к нагрузке, так и создаваемые самой нагрузкой. Последние могут вызвать сбои в работе электронного оборудования. Варистор RU1 гасит высоковольтные выбросы в сети питания которые могут привести к пробою изоляции обмоток электродвигателя холодильного агрегата. Если длительность высоковольтного импульса не превышает единиц миллисекунд, варистор способен погасить его без собственного повреждения. При более длительных повышениях напряжения, например, когда из-за аварии напряжение сети повышается до 320…450 B, варистор пробивается, что приводит к перегоранию предохранителя FU1, в ре-зультате фильтр и нагрузка обесточиваются. Примененный варистор открывается при амплитуде напряжения около 430 B, что соответствует действующему значению напряжения сети около 300 B. Собственная емкость такого варистора — около 900 пФ.

При напряжении сети более 260…270 B (но менее 300…320 B) возможен нагрев варистора без его повреждения. Сверх яркий светодиод синего цвета HL1 сигнализирует o наличии напряжения и исправности фильтра, резистор R1 разряжает конденсаторы С1, C2 при отключении фильтра от сети. Диод VD2 защищает светодиод от пробоя обратным напряжением, что нередко случается co cветодиодами синего и белого цвета при питании переменным напряжением даже при наличии выпрямительного диода VD1. Устройство собрано в корпусе размерами 110х58х48 мм. Все сильноточные цепи выполнены проводом сечением не менее 0,75 мм2. Дроссель L1 содержит 20 витков, намотанных проводом ПЭВ-2 0,82 мм в один ряд на ферритовом кольце размерами 24х14х10 мм. Кольцо использовано от фильтра выходных напряжений компьютерного блока питания. Можно применить любой другой дроссель аналогичной конструкции индуктивностью 30…500 мкГн с сопротивлением обмотки постоянному току не более 100 мОм. Например, намотать его на кольце раз мерами К28х16х6 из феррита 2000НН. Между началом и концом обмотки необходимо оставить зазор около 5 мм. Конденсаторы применены импортные, рассчитанные на рабочее напряжение 275 B (переменного тока). Вместо таких конденсаторов можно применить отечественные, типов К73-17, К73-24, на рабочее напряжение 630 B. Резисторы — МЛТ, ОМЛТ, 02-23, 02-33. Диод КД209А можно заменить любым из серии КД209 или импортным 1N4004, 1 N4005, 1 N4006. Вместо диода 1N914 можно применить 1N4148 или любой из серий КД512, КД521, КД522. Светодиод подойдет любой общего применения, желательно c повышенной светоотдачей, например, из серий КИПД40, L-1513. Варистор FNR-20К431 можно заменить на любой, имеющий в маркировке символы «20К431» или «20N471» (20-это диаметр варистора в миллиметрах, 431 — напряжение срабатывания варистора — 430 B).

Поскольку конструкция предназначена для непрерывной круглосуточной работы, применять менее мощные варисторы (меньшего диаметра) нежелательно. Варистор лучше всего смонтировать так, чтобы его при необходимости можно было заменить, не вынимая монтажную плату из корпуса. Корпус варистора желательно неплотно обернуть тонкой асбестовой бумагой или стеклотканью (без пропитки смолой). Предохранитель FU1 — любой плавкий на рабочее напряжение 250 B и ток 6…8 A. Современные холодильники во время работы компрессора потребляют от сети ток не более 1…2 A, но предохранитель, рассчитанный на значительно больший ток, необходим по той причине, что в момент включения компрессора (примерно в течение 1 c) потребляемый ток в несколько раз больше.

Схема фильтра сетевого помехоподавляющего со стабилизатором напряжения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

фиг.3 — принципиальная схема одного из каскадов фильтрации;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

какие существуют виды и зачем они нужны, критерии выбора и обзор

Сетевой фильтр защищает бытовую технику, телефонную линию и сеть Ethernet от скачков напряжения. Применение этого устройства оправдано в старых электросетях с изношенной проводкой, розетками и выключателями и при наличии инструментов с коллекторными моторами и сварочных аппаратов.

Cетевой фильтр – очень полезная вещь.

Устройство и принцип работы сетевого фильтра

Внутри корпуса этого прибора находятся компоненты:

выключатель со световым индикатором;
защитные элементы;
биметаллический многоразовый предохранитель;
розетки с заземляющими контактами.

Кабель на выходе из корпуса защищен от перелома специальной эластичной гильзой. Кроме того, фильтры с защитой от детей имеют шторки на розетках. Сечение основного кабеля определяет максимальную мощность нагрузки, подключаемой к защитному прибору.

Принцип работы основан на подавлении кратковременных импульсных помех. Они возникают при попадании молний в линии электропередачи и между щетками неисправных двигателей в электроинструментах. Импульсные помехи портят микросхемы и блоки питания в компьютерах и бытовой аудио- и видеотехнике.

В некоторых защитных изделиях установлены подобранные индуктивные и емкостные контуры, которые гасят высокочастотные помехи, приводящие к дестабилизации работы приборов.

Проверить, как работает сетевой фильтр, можно по ослаблению помех во время работы электрического инструмента.

Подавление высоковольтных импульсов осуществляется варисторами, подключенными параллельно фазовым и нулевым проводам. Дроссель включается в разрыв фазового провода, а конденсатор присоединяется так же, как предыдущая деталь. В более продвинутых моделях варисторы могут подключаться между всеми проводами попарно. Профессиональные защитные изделия оснащаются схемой контроля над исправностью и присоединением к электросети.

Типы защитного оборудования

Сетевые защитные фильтры делятся на несколько категорий:

с подавлением импульсных помех;
с подавлением высокочастотных помех;
с обеими защитными механизмами.

Сетевой фильтр имеет разные типы защиты.

Также существуют фильтры для бытовых розеток, которые выдерживают большие токи импульсных помех, чем защитные устройства в виде удлинителей.

Они рассчитаны на высокую мощность нагрузки благодаря отсутствию кабелей. Эти приборы выпускаются в виде компактных модулей с вилкой и индикаторами.

Отличия сетевого фильтра от удлинителя

Фильтр для защиты отличается от стандартного удлинителя присутствием элементов, подавляющих помехи. Кроме того, корпус защитного оборудования и изоляция кабеля и вилки изготавливаются из негорючего или не распространяющего горение пластика. В отличие от бытового удлинителя фильтр имеет вилку типа C14, применяемую для подключения к ИБП.

Критерии выбора устройства

Выбор фильтра по набору защитных средств зависит от того, для чего он нужен. Кабель должен быть изготовлен из меди, чтобы устройство могло выдерживать кратковременные перегрузки. Еще один общий критерий, который учитывается перед приобретением – это максимальная рассеиваемая энергия. Чем больше этот показатель, тем выше уровень защиты от импульсных помех. Определить, нужен ли сетевой фильтр для дома или квартиры, можно, измеряя напряжение в электросети в течение некоторого времени. Необходимость в этом устройстве возникает при обнаружении скачков.

Для компьютерной техники

При подключении к интернету через старую телефонную линию необходимо выбрать фильтр, имеющий линию защиты модема. Если есть ИБП, то приобретается изделие, которое оснащено специальной вилкой IEC 320 (C14). Чтобы подключить все приборы без лишних тройников и удлинителей, необходимо рассчитать количество розеток перед тем, как выбрать сетевой фильтр для компьютера.

Основную защиту оргтехники обеспечит устройство APC P43B, которое оснащено 4 розетками, индикатором перегрузки и выдерживает ток до 10 А.

Для бытовых устройств

Выбирая защитное изделие для бытовых электроприборов, стоит учитывать, что устройства, имеющие асинхронные моторы и импульсные блоки питания с мощными конденсаторами, при включении потребляют мощность, в несколько раз превышающую номинальную. Для защиты телевизоров, домашних кинотеатров и мощных аудиосистем подойдет изделие с подавителем высокочастотных помех. Оптимальное количество розеток – от 4 до 6.

Хороший выбор в этом случае – изделие фирмы Pilot S или Defender DFS 501. Этот качественный сетевой фильтр имеет 5 евророзеток с заземлением. Он поглощает энергию импульса до 220 Дж. Максимальный ток составляет 10 А, а длина кабеля – 180 см. Рядом с выключателем находится световой индикатор. Кнопка сброса встроенного теплового предохранителя расположена справа от шнура.

Сетевой фильтр для компьютера.

Фильтры для розеток

Для настенной розетки скрытого монтажа выбирается защитный фильтр с вилкой, выступающей над корпусом. Это нужно для того, чтобы устройство можно было быстро отключить, если возникла проблема с электроприбором. Sven SF S1 – оптимальное решение в этом случае. В рабочем режиме изделие выдерживает ток импульсной помехи до 9000 А. Благодаря высокой мощности к этому защитному изделию можно подключить прибор с повышенным энергопотреблением.

Для удобства предусмотрен индикатор напряжения. Шторки в отверстиях розетки предусмотрены для безопасности детей.

Оригинальные сетевые фильтры

Отличительная черта этих защитных изделий – не только особенный набор функций, но и высокая степень защиты компьютерной, бытовой и звуковой техники.

SVEN Special Base

Это изделие предназначено для работы с ИБП. Устройство в черном корпусе из негорючего пластика имеет 5 розеток. Длина соединительного кабеля, оканчивающегося вилкой IEC 320, – 50 см. У прибора – тепловой многоразовый предохранитель. Розетки имеют заземляющие контакты. Выключатель отсутствует.

Pilot T

Этот отечественный фильтр для настенных розеток отличается фирменным дизайном. Посередине корпуса расположен общий выключатель. Рядом с ним находятся 2 USB-порта. Первый используется для зарядки гаджетов фирмы Apple, а другой – для остальных мобильных устройств. Сзади устройства Pilot T находится встроенная в корпус штепсельная вилка с заземлением.

Для надежного закрепления устройства на удлинителе или настенной розетке предусмотрены 2 регулируемые по высоте ножки. Токонесущие детали фильтра Pilot T сделаны из биметалла, а корпус – из негорючего ударостойкого пластика.

Максимальный ток нагрузки – 15 А. Защита от перегрузки осуществляется прерывателем, встроенным в выключатель.

Power Cube SISN Black

Изделие обладает всеми функциями по защите электроприборов. Устранение импульсов осуществляется отдельно по всем 3 проводам. Изделие подавляет высокочастотные помехи в широком диапазоне. Для защиты детей от удара электротоком на всех розетках предусмотрены шторки, а для закрепления на стене – отверстия.

Сетевой фильтр Power Cube SISN Black

Power Cube SISN имеет средства для самодиагностики и контроля над состоянием защиты. Если устройство подключается ошибочно или к розетке с неисправным заземлением, то срабатывает соответствующий механизм проверки и загорается предупредительный индикатор. Световой сигнал подается также в случае неисправности системы защиты.

Устройство имеет 5 основных и дополнительную розетку для подключения крупногабаритных приборов. Дополнительную защиту обеспечивает выключатель, разрывающий обе цепи, сертифицированная проводка и тепловой предохранитель мгновенного действия. Максимальная мощность нагрузки – 2500 Вт. Устройство суммарно поглощает энергию до 525 Дж. Уровень подавления высокочастотных помех доходит до 20 дБ, а импульсных – до 50 раз.

PS Audio Dectet Power Center

Это профессиональное изделие с 10 розетками предназначено для защиты аудиотехники от всех видов помех. В фильтре предусмотрены 3 изолированные зоны. Благодаря встроенному микропроцессору и комплексной системе защиты PS Audio Power Center оберегает приборы от повышения или понижения напряжения.

Входной сетевой фильтр помех

Сетевой фильтр — устройство, предотвращающее проникновение помех из сети на подключаемую аппаратуру. Помехи и выбросы, попадающие в схему из сети, могут беспрепятственно проходить в приборы через межвитковые емкости силового трансформатора. Высокочастотные помехи от различных передатчиков могут нарушить стабильную работу чувствительных устройств. Кроме защиты от помех сетевой фильтр часто снабжается специальной схемой, защищающей аппаратуру от перенапряжений. Практика показывает, что в сетях переменного тока часто возникают перенапряжения — короткие импульсы напряжением 350 — 1000 В.

Принципиальная схема подавителя высокочастотных помех изображена на рис. 1.2. Напряжение сети через выключатель SA1 и предохранители FU1, FU2 поступает на высокочастотный продольный трансформатор T1. Симметричному току двухпроводной линии (току питания) обмотки трансформатора не оказывают сколь-либо существенного дополнительного индуктивного сопротивления, так как включены встречно. Вместе с тем по отношению к синфазным помехам, наводимым в сети, трансформатор создает большое последовательное индуктивное сопротивление, возрастающее с повышением частоты помех. Дальнейшему снижению помех способствует конденсатор C1. Кроме того, данный конденсатор снижает выбросы напряжения, которые могут возникнуть при включении и выключении аппаратуры от сети. Это увеличивает срок службы выключателя сети и уменьшает помехи и перенапряжения в схемах приборов. Дли индикации включения сети имеется цепь VD1, R1, HL1. Здесь для индикации сети использован светодиод HL1, имеющий большой срок службы по сравнению с неоновыми лампами и лампами накаливания, обычно используемыми для этих целей.

Высокочастотный продольный трансформатор T1 выполнен на кольцевом сердечнике из феррита марки 1000НН…2000НН диаметром 20…30 мм. Кольцо оборачивается слоем лакоткани или фторопластовой ленты и на него одновременно двумя проводами в хорошей изоляции наматывается 4…6 витков. Можно использовать провод МГТФ сечением около 0,8 кв. мм. Следует обеспечить строгую идентичность обмоток трансформатора.

Испытания устройства показали, что высокочастотные помехи с частотой 100 кГц подавляются на 8 дБ, а с частотой 1 МГц — 36 дБ.

Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00310111045837 секунд.

Как контролировать помехи от драйверов светодиодов и надо ли?

Сегодня почти во всех осветительных приборах используются светодиоды. За относительно короткое время они стали предпочтительным выбором освещения. Однако в большинстве случаев светодиод не может выполнять свою функцию сам по себе. Светодиоды должны работать от подходящего источника питания. Такая схема драйвера, естественно, должна быть максимально эффективной для снижения энергопотребления, поэтому для этой цели в основном используются импульсные источники питания.

Для всех источников питания, независимо от типа, следует учитывать электромагнитную совместимость (ЭМС). Особенно это касается светодиодного освещения. Со временем были установлены различные стандарты измерения, оценки и документирования помех, создаваемых светодиодными лампами.

Неконтролируемые электромагнитные помехи (EMI) могут иметь серьезные последствия. Один случай из жизни. Перегорела старая лампа накаливания E27 на электромеханическом механизме открывания ворот гаража. После замены ее на современную светодиодную лампочку, свет снова заработал, но дверь гаража перестала открываться с помощью пульта дистанционного управления. Таким образом, экспериментально было доказано, что излучение светодиода может вызывать помехи в радиоэлектронике гаражных ворот.

Излучения, генерируемые импульсным источником питания, частично являются проводящими, а частично излучаемыми. Таким образом, электромагнитное излучение от драйвера светодиода может передаваться через линии электропитания (высшие гармоники), а также посредством магнитной или емкостной связи в соседние сегменты схемы. Эти помехи, как правило, не критичны, но могут привести к неправильному функционированию соседних компонентов контура.

Соответствие требованиям стандартов

Таким образом, имеет смысл минимизировать генерируемые помехи, но какие требования должны быть соблюдены в этом отношении? Все электрические и электронные продукты в Европейском Союзе требуют маркировки CE. Знак CE подтверждает, что продукт соответствует правилам ЕС по безопасности, охране здоровья и окружающей среды. В результате разрешена транспортировка таких совместимых устройств в пределах Европейской экономической зоны. В других частях света существуют другие важные требования, касающиеся электромагнитного излучения. Примеры включают UL, CSA и другие.

Многочисленные стандарты конкретно касаются безопасности светодиодных ламп и генерации помех от них. Один из самых важных — CISPR 11. CISPR означает Международный специальный комитет по радиопомехам. Многие другие правила и нормы, включая ISO, IEC, FCC, CENELEC, SAE и другие, основаны на стандартах CISPR.

Кондуктивные помехи можно снизить предсказуемым образом с помощью соответствующих мер с использованием дополнительных сетевых фильтров. Данные фильтры предназначены для устранения синфазного или дифференциального шума. Частотный диапазон, который обычно имеет значение, ниже 30 МГц.

Коэффициент фильтрации

Однако разработать фильтры не так-то просто. Фильтр обычно оптимизируется для определенного частотного диапазона. В других диапазонах частот паразитные эффекты и связанные с этим изменения в поведении используемых компонентов могут вызвать проблемы. Например, фильтр может очень хорошо снизить высшие гармоники, генерируемые импульсным источником питания на частоте 100 кГц. Тем не менее, источники питания обычно генерируют излучения в широком диапазоне частот, особенно выше 10 МГц. Здесь фильтр, оптимизированный для 100 кГц, может даже увеличить влияние помех за счет паразитных эффектов и резонансов.

Излучаемые таким образом выбросы невозможно уменьшить предсказуемо. Здесь решающую роль играет энергосодержание паразитных индуктивностей и емкостей дорожек печатной платы, а также пассивных компонентов схемы. Диапазон частот обычно превышает 30 МГц до верхнего предела, установленного в соответствующих стандартах. Снижение этих излучаемых выбросов очень сложно — это требует большого опыта и базовых знаний электротехники и физики.

Это особенно характерно для светодиодных ламп, поскольку уровень излучаемых выбросов может быть чрезвычайно высоким. Обычно приводится в действие цепочка светодиодов. Такая последовательная схема часто требует большого количества места на плате. Таким образом, геометрическое расположение имеет свойства антенны, и генерируемые помехи излучаются особенно «эффективно». Экранирование электрических цепей является сложным, дорогостоящим и, в случае светодиодов, даже частично невозможным, поскольку желаемый свет не может проходить через экран из листового металла. Таким образом, решение заключается в создании лишь небольшого количества излучаемых выбросов.

При разработке светодиодных ламп с блоком питания учитывайте следующие возможности в отношении электромагнитных помех:

Добавление фильтров на все входы и выходы источника питания без реального понимания конкретных выбросов. Обычно это приводит к высоким затратам на компоненты с завышенными габаритами и более высоким производственным затратам.
Повторное использование проверенной концепции фильтра без необходимости каждый раз настраивать фильтр. Здесь также могут возникнуть более высокие затраты на компоненты, а конструкция фильтра может быть неоптимальной.
Привлечение внештатного специалиста для разработки конструкции фильтра. Для этого внештатный эксперт также должен быть доступен в нужное время. Это также приводит к дополнительным расходам.
Выбор ИС импульсного регулятора, которые уже разработаны с учетом минимальных выбросов и оптимального поведения по электромагнитным помехам (ЭМП). В этом случае требуется минимальная фильтрация или ее отсутствие.

Светодиодный драйвер

Большинство светодиодных драйверов — это boost (повышающие) преобразователи. На рисунке ниже показана принципиальная электрическая схема преобразователя этого типа. Boost преобразователи обычно имеют более низкую кондуктивную эмиссию на входе. Входные токи не пульсируют (синяя токовая петля). На выходе, однако, наблюдаются очень высокие выбросы, поскольку импульсные токи протекают через обратный диод (красная токовая петля). Во время включения, то есть когда коммутатор, соединенный с землей, включен, индуктор заряжается, и через обратный диод не протекает ток. Полная энергия для питания нагрузки в этом временном интервале поступает от выходного конденсатора.

На рисунке ток во время работы показан синим цветом, а ток во время отключения показан зеленым. Все пути, по которым протекание тока изменяется за очень короткое время или время переключения, показаны красным на рисунке выше. Пути меняют свое состояние с протекания тока на полное его отсутствие всего за несколько наносекунд. Они являются критическими путями и должны быть как можно меньше и компактнее, чтобы уменьшить генерируемые электромагнитные помехи.

В последнее время стали доступны интегральные схемы (ИС) с импульсным регулятором, которые генерируют гораздо более низкие излучаемые выбросы благодаря инновациям. Критические пути проложены настолько симметрично, что генерируемые магнитные поля в значительной степени компенсируют друг друга из-за разных направлений тока.

На рисунке ниже показано симметричное расположение данной топологии. Магнитное поле, создаваемое в верхней красной петле, имеет ту же величину, что и поле в нижней красной петле, но протекает в противоположном направлении. Это дает эффект подавления поля. В Analog Devices эта технология продается под названием Silent Switcher (бесшумный коммутатор). В дополнение к этому нововведению, значительно уменьшена паразитная индуктивность во всех критических сегментах линии, что значительно снижает излучаемые поля.

Топология бесшумного коммутатора (silent-switcher) использует запатентованную схему силовых транзисторов для достижения эффекта магнитной компенсации. Длина дорожки между силовыми транзисторами и выходными конденсаторами повышающего преобразователя (горячего контура) определяет индуктивность, связанную с этим магнитным полем.

В технологии Silent Switcher 2 длина пути тока существенно сокращается. Это достигается с помощью технологии флип-чипа (flip-chip) или монтаж методом перевёрнутого чипа. Здесь кремний в интегральной схеме импульсного регулятора соединен с корпусом ИС не соединительными проводами, а скорее с помощью медных опор. Опоры имеют гораздо меньшую индуктивность. Следовательно, при той же скорости переключения тока имеется гораздо меньшее смещение напряжения и, как следствие, более низкий уровень генерируемых электромагнитных выбросов. В свою очередь, можно значительно снизить электромагнитные помехи, используя оптимизированные микросхемы драйверов светодиодов. В некоторых случаях можно даже оставаться в определенных пределах допустимого уровня электромагнитных помех без использования фильтров.

Пример схемы

Практическая схема с очень низким уровнем шума показана на рисунке ниже. Здесь драйвер светодиода LT3922-1 работает в цепи повышения напряжения. Цепочка из 10 светодиодов с током 333 мА питается с входным напряжением от 8 до 27 В. Для этого переключение выполняется с частотой 2 МГц, и генерируемые излучения минимальны.

На рисунке ниже показаны средние генерируемые помехи схемы с рисунка выше. Синие линии показывают соответствующие ограничения из спецификации CISPR 25. Как видно, эта спецификация легко выполняется.

Драйвер светодиода, такой как LT3922-1, который разработан с низким уровнем помех, часто также предлагает возможность активации функции частотной модуляции с расширенным спектром (SSFM). Это может не уменьшить реальные генерируемые гармоники, но распространит излучения в более широком диапазоне частот. Благодаря этому можно получить лучшие результаты при измерениях для отдельных стандартов ЭМП.

LT3922-1 предлагает такую функцию между соответственно установленной частотой переключения и 125% от этого значения. Расширенный спектр также может иметь очень значительный эффект в диапазонах VHV и UHV, уменьшая излучение любой заданной частоты ниже уровня, который может повлиять на радиосвязь.

Как и в случае любого импульсного регулятора, для драйверов светодиодов очень важна компоновка платы. Современные инновации, такие как топология бесшумного переключателя (коммутатора), помогают значительно улучшить характеристики электромагнитной совместимости, но все же важно избегать ошибок при компоновке печатной платы. Правильное размещение критически важных компонентов, которые проводят быстро коммутируемые токи, особенно важно для минимизации излучаемых помех. В эти пути следует включать как можно меньшую паразитную индуктивность. Токовые петли также следует проектировать как можно компактнее.

Некоторые современные драйверы светодиодов предназначены для минимизации электромагнитных помех. Для этого они используют, в том числе и ключевые инновации в области импульсных регуляторов, такие как топология бесшумного переключателя. При проектировании с этими ИС требуется относительно мало усилий для соблюдения пределов электромагнитных помех.

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

Ⅰ Введение

1.1 Определение фильтра электромагнитных помех

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

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

Каталог

1.2 Источники электромагнитных помех

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

1.3 Синфазный шум и дифференциальный шум

Рисунок 1.Цепь синфазного и дифференциального режимов

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

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

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

2) дифференциальный режим: шум между линиями электропередач

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

1.4 Зачем нужны фильтры электромагнитных помех?

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

Ⅱ Принцип адаптации фильтров электромагнитных помех

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

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

Конкретный принцип работы заключается в следующем: после выпрямления переменного тока диодом направление одноразовое, но ток по-прежнему постоянно меняется. Этот пульсирующий постоянный ток обычно не используется напрямую для питания радиоприемника, поэтому необходимо преобразование пульсирующего постоянного тока в постоянный ток с плавной формой волны, который является фильтрацией.Другими словами, задача фильтрации состоит в том, чтобы максимально уменьшить флуктуационную составляющую выходного напряжения выпрямителя и преобразовать ее в почти постоянную мощность постоянного тока.

В соответствии с характеристиками электромагнитных помех порта питания, фильтр EMI может передавать мощность переменного тока на источник питания без затухания и значительно ослабляет шум EMI, передаваемый с помощью переменного тока, и в то же время эффективно подавляет шум EMI, создаваемый источником устройства электропитания, предотвращающие их попадание в сеть переменного тока, чтобы создавать помехи другим электронным устройствам.

Это пассивная сетевая структура, которая подходит для источников питания переменного и постоянного тока и имеет двустороннее подавление. Вставьте его между сетью переменного тока и источником питания, что эквивалентно добавлению блокирующего барьера между их электромагнитными помехами, то есть двустороннего подавления шума, поэтому он широко используется в различной электронике.

Фильтр электромагнитных помех разработан с учетом характеристик электромагнитных помех силовых клемм. Обычно это селективная двухконтактная сеть, состоящая из катушки индуктивности, конденсатора, резистора или ферритового устройства.Фактически по принципу работы он называется отражающим фильтром. Он обеспечивает высокий последовательный импеданс и низкий параллельный импеданс в полосе заграждения фильтра, что приводит к его сильному рассогласованию с импедансом источника шума и сопротивлением нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные составляющие обратно к источнику шума.

Ⅲ Принципы работы

На следующем рисунке представлена типичная принципиальная схема фильтра электромагнитных помех: C1 и C2 — конденсаторы дифференциального режима, обычно называемые конденсаторами X, емкость часто находится между 0.01 мкФ и 0,47 мкФ; Y1 и Y2 — синфазные конденсаторы, обычно называемые Y-конденсатором, емкость не должна быть слишком большой, обычно в десятки нанофарад, слишком большой, чтобы легко вызвать утечку; L1 — синфазный дроссель, представляющий собой пару катушек, намотанных в одном ферритовом кольце в одном направлении. Индуктивность составляет около нескольких миллигенри. Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазная дроссельная катушка имеет большой импеданс для ослабления интерференционного сигнала.Для сигнала режима магнитное поле, создаваемое двумя катушками, смещается, поэтому оно не влияет на работу схемы. Следует отметить, что это схема первичного фильтра, если вы хотите лучших результатов, вы можете использовать вторичную фильтрацию.

Рисунок 2. Типовая принципиальная схема фильтра электромагнитных помех

Чтобы судить об электромагнитном фильтре, необходимо разбираться в его характеристиках. Основные параметры: номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сопротивление изоляции, выдерживаемое напряжение, рабочая температура, вносимые потери и т. Д.Самый важный из них — вносимые потери. Вносимые потери часто обозначают как «IL», иногда их также называют вносимыми затуханиями. Этот индикатор является основным показателем работоспособности фильтра EMI. Обычно выражается числом децибел или кривой частотной характеристики. Он 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 на 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: кондуктивные электромагнитные помехи и излучаемые электромагнитные помехи. Кондуктивные электромагнитные помехи проходят через такие проводники, как провод, а излучаемые электромагнитные помехи распространяются по воздуху. В конструкции высокоскоростной печатной платы используются высокочастотные сигнальные линии, контакты интегральной схемы, различные разъемы и т. Д.Все они могут стать источниками излучаемых помех, которые могут излучать электромагнитные волны и влиять на нормальную работу систем или подсистем.

Ⅴ

Выбор

Следовательно, при покупке фильтра электромагнитных помех следует полностью учитывать номер фазы, номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сертификацию, объем и форму, вносимые потери и т. Д. Номинальное напряжение / ток должны соответствовать требованиям продукта, и ток утечки не может быть слишком большим.Можно выбрать фильтр электромагнитных помех с соответствующей системой сертификации, объем и форма определяются в соответствии с фактическим применением, более сильная способность подавления при больших вносимых потерях и т. Д.

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

Ⅵ

Установка
1. Фильтр электромагнитных помех не может иметь путь электромагнитной связи.
1) Линии электропередач слишком длинные.
2) Линии электропередач расположены слишком близко.
Обе установки неверны. Суть проблемы в том, что существует очевидный путь электромагнитной связи между входным проводом фильтра и его выходным проводом.Таким образом, сигнал EMI, присутствующий на одном конце фильтра, избегает подавления фильтра и напрямую связан с другим концом фильтра без ослабления. Следовательно, в первую очередь необходимо эффективно разделить входные и выходные линии фильтра.
Кроме того, если два вышеуказанных типа фильтров источника питания установлены внутри экрана устройства, сигнал EMI на внутренних цепях и компонентах устройства будет напрямую связан с внешней стороной устройства из-за генерируемого сигнала EMI. излучением на (силовом) выводе фильтра.Таким образом, экранирование устройства теряет подавление электромагнитного излучения, создаваемого внутренними компонентами и цепями. Конечно, если на фильтре (источнике питания) присутствует сигнал EMI, он также будет связан с компонентами и цепями внутри устройства из-за излучения, тем самым нарушив подавление сигнала EMI.
2. Не связывайте кабели вместе.
В общем, при установке фильтра электромагнитных помех в электронное устройство или систему будьте осторожны, чтобы не связать провода между концом питания и концом нагрузки вместе, потому что это, несомненно, ухудшает электромагнитную связь между ними и вызывает плохое подавление сигналов электромагнитных помех.
3. Старайтесь избегать использования длинных заземляющих проводов.
Рекомендуется подключать инвертор или двигатель к выходу фильтра EMI на длине не более 30 см. Поскольку слишком длинная линия заземления означает большую индуктивность и сопротивление заземления, это может серьезно повредить подавление синфазных помех в фильтре. Лучше прикрепить экран фильтра к корпусу на входе питания блока с помощью металлических винтов и шайб со звездообразной пружиной.
4.Линии ввода и вывода должны быть разделены.
Наличие расстояния не означает параллельное соединение, так как это снизит эффективность фильтра.
5. Корпус фильтра электромагнитных помех должен плотно прилегать к корпусу.
Металлический корпус фильтра для преобразователя частоты и кожух корпуса должны быть хорошо соединены, а также заземляющие провода.
6. Соединительные линии должны быть витой парой.
Для входных и выходных соединительных линий предпочтительно выбирать экранированные витые пары, которые могут эффективно устранять некоторые высокочастотные сигналы помех.
Часто задаваемые вопросы по основам работы с фильтрами электромагнитных помех
1. Что такое фильтр электромагнитных помех?
Фильтры электромагнитных помех или фильтры электромагнитных помех, также называемые фильтрами радиочастотных помех или фильтрами радиочастотных помех, являются эффективным способом защиты от вредного воздействия электромагнитных помех.
2. Что вызывает электромагнитные помехи?
Кондуктивные помехи
Кондуктивные электромагнитные помехи вызываются физическим контактом проводников, в отличие от излучаемых электромагнитных помех, вызываемых индукцией (без физического контакта проводников).Для более низких частот электромагнитные помехи вызываются проводимостью, а для более высоких частот — излучением.
3. Для чего используется фильтр электромагнитных помех?
Большая часть электроники содержит фильтр электромагнитных помех, либо как отдельное устройство, либо встроенный в печатные платы. Его функция заключается в снижении высокочастотного электронного шума, который может создавать помехи другим устройствам. В большинстве стран существуют нормативные стандарты, ограничивающие уровень создаваемого шума.
4. Что такое фильтр постоянного тока EMI? Фильтр
обеспечивает подавление шума в обоих направлениях, защищая ваши линии постоянного тока от шума, создаваемого конкретным оборудованием, или защищая ваше чувствительное оборудование от шума, исходящего от источника постоянного тока или других нагрузок.
5. Где мне разместить фильтр электромагнитных помех?
Линия электропередачи или сетевой фильтр электромагнитных помех помещают в точку входа питания оборудования, в которое он устанавливается, чтобы предотвратить выход или проникновение шума в оборудование. По сути, фильтр электромагнитных помех состоит из двух основных типов компонентов — конденсаторов и катушек индуктивности.
6. В чем разница между RFI и EMI?
Термины EMI и RFI часто используются как синонимы. EMI — это фактически любая частота электрического шума, тогда как RFI — это определенная подмножество электрического шума в спектре EMI…. Излучаемые электромагнитные помехи похожи на нежелательные радиопередачи, исходящие от линий электропередач.
7. Как уменьшить электромагнитные помехи?
Используйте экранированный кабель витой пары для передачи сигналов КИП. Скручивание проводов уравновешивает влияние электромагнитных помех на оба провода, что значительно снижает погрешность из-за электромагнитных помех. Окружение проводов прибора экраном защищает их от электромагнитных помех и обеспечивает путь для тока, генерируемого электромагнитными помехами, для прохождения через землю.
8. Как работает фильтр электромагнитных помех?
EMI, или электромагнитные помехи, определяются как нежелательные электрические сигналы и могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений…. Конденсаторы обеспечивают путь с низким сопротивлением, чтобы отводить высокочастотный шум от входа фильтра, либо обратно в источник питания, либо в заземление.
9. Как проверить фильтр электромагнитных помех?
Для проверки фильтра электромагнитных помех используйте омметр. Измерьте расстояние от одного контакта того места, где вы подключаете шнур питания (линию) к одной из выходных линий, мимо фильтра электромагнитных помех (нагрузки). Вы должны получить около 0,4 Ом.
10. Что такое фильтрация электромагнитных помех?
При подключении к устройствам или цепям фильтры электромагнитных помех могут подавлять электромагнитный шум, передаваемый через проводимость.Эти фильтры удаляют любой нежелательный ток, проходящий через проводку или кабели, позволяя при этом свободно течь желаемым токам.
Вам также может понравиться
Принцип действия и принцип действия фильтра
Общие области применения фильтра
Классификация электронных фильтров
Что такое цепь фильтра нижних частот?
Важные меры по предотвращению электромагнитных помех — технология фильтрации
Символы электронных фильтров — электрические и электронные символы
Символы электронных фильтров
Общий частотный фильтр
Это общий символ, представляющий частотный фильтр.Частотный фильтр — это электронная схема, которая отклоняет или ослабляет определенные частоты и разрешает другие частоты. Этот символ представляет только частотный фильтр в целом, но не конкретный тип.
Фильтр верхних частот
Фильтр этого типа пропускает только высокочастотный сигнал, а блокирует или ослабляет низкочастотные сигналы, известный как фильтр верхних частот.
Символ представляет две волны (сигналы), то есть нижний и верхний сигнал, аналогичные низкой и высокой частоте соответственно.Нижний пунктирный сигнал обозначает блокировку низкой частоты.
Фильтр нижних частот
Фильтр нижних частот блокирует или ослабляет любой высокочастотный сигнал и позволяет низкочастотному сигналу называется фильтром нижних частот. Символ обозначает блокировку высокой частоты.
Полосовой фильтр
Полосовой фильтр блокирует как низкие, так и высокие частоты, но позволяет использовать частоту между низкой и высокой частотой. Допустимый диапазон частот формирует полосу, поэтому его называют полосовым фильтром.Символ показывает, что верхний и нижний сигнал заштрихованы (заблокированы), в то время как промежуточный сигнал проходит.
Фильтр отклонения полосы
Фильтр отклонения полосы или ограничивающий полосовой фильтр также известен как режекторный фильтр. Этот фильтр, как следует из его названия, блокирует или отклоняет определенную полосу частот. Частоты выше или ниже этой конкретной полосы проходят без какого-либо затухания.
Переменный короткополосный фильтр
Это тип полосового режекторного фильтра с переменным диапазоном частот.Отклоняемую полосу частот можно изменить с помощью специальной функции, обычно ручки для изменения значений компонентов внутри схемы.
Полосовой фильтр с переменной центральной частотой
Это тип полосового фильтра с переменной центральной частотой. Центральная частота — это центральная точка между низкой и высокой угловой частотой. Изменение центральной частоты изменяет полосу фильтра.
Полосовой фильтр с переменным контролем избирательности
Такой тип полосового фильтра имеет опцию переменной избирательности, которая позволяет фильтру изменять допустимую полосу частот путем изменения угловых частот.
Ниже приведен список символов электронных фильтров, которые объяснены выше.

Другие электрические и электронные символы:
Рекомендации по установке фильтров электромагнитных помех
Фильтры электромагнитных помех (EMI) имеют решающее значение для широкого спектра оборудования и устройств. Установка фильтра электромагнитных помех помогает им функционировать должным образом и не дает им мешать работе других устройств. Электромагнитная совместимость (ЭМС) также является ключевым компонентом соответствия международным нормам и многим отраслевым стандартам.Чтобы фильтры электромагнитных помех обеспечивали желаемую производительность, они должны быть установлены правильно. Следование передовым методам установки фильтров электромагнитных помех помогает оптимизировать их производительность и обеспечивает безопасные пределы соответствия для устройств.
Рекомендации по установке фильтров электромагнитных помех
Хотя некоторые передовые методы применимы почти ко всем установкам фильтров EMI, процесс установки для каждого фильтра может немного отличаться. Из-за этого различия обязательно ознакомьтесь с литературой по продукту для фильтра электромагнитных помех при его установке или обратитесь к инженеру по применению.Имея это в виду, вот некоторые из наиболее важных рекомендуемых методов установки фильтров электромагнитных помех.
Наконечники заземления
Заземление, также называемое заземлением, является важной частью системы и установки фильтра электромагнитных помех, где часто возникают проблемы. Чтобы избежать этих проблем, помните об этих рекомендациях по установке фильтра электромагнитных помех.
Важно помнить, что существует разница между заземлением EMI / системы и защитным заземлением. Защитное заземление — это соединение или проводник, обеспечивающий прохождение токов во время повреждения цепи.На высоких частотах возникают токи помех, а это означает, что обычное защитное заземление не подходит для защиты от электромагнитных помех. Высокий импеданс этих систем может привести к увеличению излучаемых излучений от системы и ее чувствительности к помехам от внешних источников. Для электромагнитных помех необходима система заземления с очень низким импедансом для высокочастотных (ВЧ) сигналов. Основные цели наземного проектирования для EMC
Минимизирует перекрестные помехи
Минимизирует выбросы
Минимизирует восприимчивость
Следующие советы помогут обеспечить надлежащее заземление EMI:
Используйте соединения с низким сопротивлением для соединения различных частей системы заземления.Плоские провода, например, имеют более низкое ВЧ полное сопротивление, чем круглые.
Убедитесь, что все соединения заземления как можно короче. Рассмотрите возможность использования плоской плетеной заземляющей ленты, поскольку эти компоненты обеспечивают увеличенную площадь поверхности.
Используйте наибольшую доступную площадь в качестве заземляющего провода. Стенка шкафа часто является подходящей поверхностью.
Удаление краски с монтажных поверхностей шкафов может помочь достичь соединения с низким сопротивлением.
Для обеспечения безопасности и надлежащей работы перед подключением любых проводов убедитесь, что заземление системы питания подключено к точке заземления фильтра.
Обязательно изучите и соблюдайте все соответствующие правила техники безопасности, связанные с заземлением.
Проверьте все соединения в ваших системах заземления с низким сопротивлением в рамках регулярных проверок технического обслуживания.
Советы по подключению и подключению фильтра
Фильтрация электромагнитных помех работает в обоих направлениях. Он предотвращает попадание шума в линию электропередачи и предотвращает выход шума, генерируемого внутри системы. Поскольку шум в основном распространяется по линиям электропередач и часто исходит от них, проводка / подключение фильтра становится решающим в процессе установки фильтра EMI.Принятие во внимание передовых методов проводки может помочь уменьшить множество потенциальных проблем EMI.
Разделяйте провода питания и управления. Убедитесь, что провода питания и управления не проложены параллельно. Если кабели должны пересекаться, убедитесь, что кабели пересекаются под прямым углом или как можно ближе к нему.
Проложите провода как можно ближе к панели.
Убедитесь, что входной и выходной проводники фильтра разделены.
Держите входной и выходной провода разделенными.
При необходимости используйте экранированную проводку, особенно со стороны, которая должна быть защищена от излучаемого шума.
Убедитесь, что экран экранированных кабелей заделан с обоих концов.
Советы по монтажу фильтра электромагнитных помех
Кабели и проводка внутри системы, включая кабели входного питания, могут действовать как антенна для высокочастотных шумов (10 МГц и выше), излучая их по воздуху, а также собирая их. Это может создать серьезную проблему для уменьшения как излучаемых, так и высокочастотных кондуктивных помех.Шум с более высокой частотой (10 пФ МГц и выше), отфильтрованный схемой фильтра, может возвращаться на другую сторону (кабели) через излучаемую моду. Это делает установку фильтра весьма критичной. Соблюдение следующих рекомендаций по установке фильтра электромагнитных помех может обеспечить надлежащую работу фильтра электромагнитных помех:
Установите фильтр в месте, где требуется самая короткая длина кабеля.
Если целью является уменьшение шума, установите фильтр как можно ближе к источнику электромагнитных помех, будь то привод, источник бесперебойного питания, инвертор или другой компонент.Чем дальше, тем больше проводов доступно для распространения шума.
Для соответствия требованиям EMI установите фильтр как можно ближе к точке входа питания (POE).
Переборка: закрепите фильтр на корпусе в точке подачи питания с надлежащим экранированием, создавая хорошую изоляцию ввода-вывода.
Если монтаж на переборке невозможен, сделайте провода / кабели на входе фильтра как можно короче и при необходимости экранируйте входные кабели.
Для приложений MIL используйте разъем класса MIL, установленный непосредственно на корпусе фильтра, и закрепите его на переборке на шасси.
Экранируйте выходной кабель фильтра, если он улавливает шум внутри системы.
Прокладывайте кабели вдали от известных источников шума в системе.
По возможности установите фильтр непосредственно на заземленную металлическую панель. Корпус фильтра действует как заземление, и его установка непосредственно на пластину заземления экономит провода заземления и создает хорошее заземление с низким импедансом для защиты от электромагнитных помех.
Убедитесь, что питание всех цепей в системе подается со стороны выхода фильтра и нет неотфильтрованного питания.
Советы, связанные с номинальным током фильтра электромагнитных помех
Чтобы определить требования к номинальному току для фильтра, рассмотрите спецификации максимального номинального тока для системы, к которой он подключен. Это максимальный среднеквадратичный (RMS) ток или номинальная мощность в лошадиных силах нагрузки, которая будет подключена к фильтру. Если присутствует прерыватель, фильтр всегда должен быть рассчитан на соответствие или превышение номинала прерывателя.
Вы можете подключить некоторые типы фильтров параллельно для достижения более высоких значений тока.Чтобы этот подход работал, вам необходимо использовать идентичные модели фильтров, а соединение должно позволять фильтрам равномерно распределять ток. Обязательно соблюдайте Национальный электротехнический кодекс (NEC) и все местные электротехнические нормы на протяжении всего процесса.
Преимущества использования передовых методов установки фильтров электромагнитных помех
Предыдущие руководства по установке фильтров электромагнитных помех и передовые методы могут дать много преимуществ, в том числе:
Соответствующая установка помогает свести к минимуму распространение помех и снизить их восприимчивость.
Помогает в достижении соответствия стандартам и нормам, ответственность за которые в конечном итоге лежит на установщике.
Следование передовым методам установки фильтров электромагнитных помех обычно снижает общие затраты на соответствие за счет сокращения затрат на повторные испытания и оптимизации решения.
Фильтры электромагнитных помех от Astrodyne TDI
Astrodyne TDI занимается проектированием, разработкой и поставкой высококачественных фильтров электромагнитных помех для широкого спектра применений, включая коммерческое, промышленное, медицинское и военное, на протяжении более 50 лет.Наши решения по фильтрам электромагнитных помех могут помочь в улучшении характеристик электромагнитных помех ваших устройств и в соответствии с соответствующими стандартами электромагнитной совместимости.
Мы предлагаем как стандартные, так и нестандартные фильтры электромагнитных помех. Мы тесно сотрудничаем с вами, чтобы определить идеальные решения по фильтрации электромагнитных помех для ваших приложений, и предлагаем широкий спектр типов фильтров, от небольших однофазных фильтров до промышленных трехфазных устройств. У нас есть инженерный и конструкторский опыт для разработки индивидуальных решений по фильтрам электромагнитных помех, которые помогут вашему оборудованию соответствовать применимым требованиям.
В дополнение к фильтрам электромагнитных помех у нас также есть обширный ассортимент и инвентарь источников питания для различных приложений.
Чтобы узнать о наших решениях по фильтрам электромагнитных помех и других возможностях, свяжитесь с нами или запросите ценовое предложение сегодня.
Линейные фильтры: фильтры электромагнитных помех | Фильтры RFI
Технические характеристики сетевого фильтра
Соответствие стандартам выбросов
Пределы выбросов, которым должно соответствовать оборудование, будут зависеть от предполагаемого рынка сбыта этого оборудования.Если существует более одного рынка, может потребоваться соблюдение более одного стандарта выбросов. Это может существенно повлиять на схему, размер и стоимость фильтра. Такие стандарты, как CISPR или Часть 15 правил FCC, имеют пределы частоты от 150 кГц до 30 МГц.
Измерения электромагнитных помех
обычно выполняются с использованием анализаторов спектра с детекторами средних или квазипиковых значений в соответствии с методами, описанными в CISPR 16. Квазипиковые измерения отличаются от измерений средних значений путем усреднения пиков в сумме.
Оборудование, отвечающее этим требованиям, может использовать фильтр с довольно высокой частотой среза. Другие стандарты, такие как FCC 18 с нижним пределом частоты 10 кГц, приведут к тому, что оборудование будет использовать более низкие фильтры среза. Как и следовало ожидать, чем ниже частота среза, тем больше физический размер и выше стоимость фильтра.
Восприимчивость к радиочастотным помехам
Проблема восприимчивости может быть чрезвычайно сложной, потому что амплитуда и частота вызывающего нарушения РЧ-шума редко известны и часто бывают прерывистыми.Если неисправность может быть продублирована путем изоляции оборудования от линии электропередачи с помощью LISN (сети стабилизации импеданса линии) и использования генераторов сигналов для ввода радиочастотных сигналов различной амплитуды и частоты, можно получить некоторое представление о природе проблемы. Однако необходимо будет определить критерии приемлемой производительности, чтобы фильтр, обеспечивающий этот уровень производительности, мог быть получен в ходе процедуры тестирования. К сожалению, это по-прежнему не устраняет необходимости окончательного тестирования в реальной операционной среде, которое во многих случаях происходит в полевых условиях.
Выбор подходящего фильтра лучше всего зависит от типа источника питания или входного импеданса оборудования, а также от режима вызывающих помехи радиочастотных помех.
Режимы шума
Сетевые фильтры ослабляют шум в двух разных режимах.
Общий режим: Также известен как шум между линией и землей, измеряемый между линией питания и потенциалом земли.
Дифференциальный режим: Также известен как линейный шум, измеряемый между линиями питания.
Линейные фильтры
предназначены для ослабления одного или обоих видов шума. Необходимость использования одной конструкции по сравнению с другой будет зависеть от величины каждого типа шума. Затухание измеряется в дБ (децибелах) на различных частотах сигнала.
Конфигурация цепи
Фильтры радиопомех для линий электропередач обычно изготавливаются с двух- или трехполюсными сетями фильтров. По мере увеличения количества полюсов и соответствующего количества компонентов стоимость также будет увеличиваться.Попытка типизировать импеданс оборудования как высокий или низкий для целей выбора фильтра может оказаться безуспешной. Если это комплексный импеданс, он, вероятно, может быть низким на одних частотах, высоким на других и некоторым промежуточным значением на других частотах.
Хотя мы в целом успешно рекомендовали двухполюсную сеть для линейных источников питания и трехполюсную сеть для импульсных источников питания и синхронных двигателей, вы не должны ограничивать свои испытания только одним типом цепи, если требуется дополнительная производительность схемы или более низкая стоимость. желательно.Примите во внимание следующее: если бы оборудование выглядело строго емкостным, производительность двухполюсной сети снизилась бы до производительности однополюсного фильтра.
Важность фильтрации для источников питания
Импульсные источники питания (SMPS) могут генерировать синфазные и дифференциальные шумовые токи, которые проходят к нагрузке и обратно к источнику питания, создавая как кондуктивные, так и излучаемые излучения. Поэтому важно фильтровать не только сторону нагрузки, но и линии электропередач и сам ИИП.Высокопроизводительные импульсные источники питания и другое электрическое или электронное оборудование (например, частотно-регулируемые приводы, солнечные инверторы) значительно выигрывают от конденсаторов для подавления (безопасности) электромагнитных помех и фильтров электромагнитных помех. Защитная пленка и фильтр электромагнитных помех KEMET предлагают надежные решения для энергетики, автомобилестроения, промышленности, потребительского и медицинского применения и многого другого.
Использование X- и Y-конденсаторов для безопасности и подавления электромагнитных помех
Шум в дифференциальном режиме можно изучить и понять, взглянув на схему, компоновку печатной платы или электрическую схему цепи SMPS.Синфазный шум нежелателен, труден для понимания и часто связан с физикой токов, протекающих вокруг паразитной емкости или другого кажущегося случайным источником, который становится более сложным в электронике большой мощности.
Синфазный шум может возвращаться 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 (питания), между линией переменного тока и выпрямителем в SMPS помещается фильтр электромагнитных помех (EMI).Конденсаторы фильтруют линию питания, отделяя ее от любого синфазного шума, который может генерироваться SMPS, и подавляют электромагнитные помехи.
Конденсаторы
Class-X и Class-Y обычно предназначены для фильтрации шума от линии питания 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, запрещает SMPS создавать помехи в дифференциальном режиме.C _Y -конденсаторы подключаются между линией питания и основной заземляющей пластиной или шасси SMPS и фильтруют синфазный шум. X- и Y-конденсаторы расположены в фильтре электромагнитных помех перед выпрямительным 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 конденсаторных решений, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к каждой ступени ИИП. Для получения более подробной информации посетите https: // www.kemet.com/en/us/applications/filtering.html
Y-конденсаторы
обычно изготавливаются из металлизированной полипропиленовой пленки, пропитанной бумаги или керамической диэлектрической технологии. Металлизированные пленочные и бумажные конденсаторы обладают превосходными свойствами самовосстановления и могут восстанавливаться после короткого замыкания и избегать более критических катастрофических отказов, обычно выходя из строя как цепь с разомкнутым 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 фундаментальной трудностью при преобразовании мощности или интеграции различных систем, фильтрация является основным инструментом в наборе инструментов дизайнера.
Рисунок 2: Фильтр электромагнитных помех (вверху) имеет пленочные конденсаторы C _X и C _Y. Внизу показан сигнал до и после фильтрации конденсаторами для подавления электромагнитных помех или фильтром электромагнитных помех.
После выпрямления переменного напряжения конденсаторы являются еще одним ключевым компонентом ИИП.«Идеальная» конструкция имеет коэффициент мощности 1,0 и, следовательно, может потреблять всю энергию, которая может быть передана в нее. Предварительные регуляторы коррекции коэффициента мощности (PFC) повышают эффективность за счет увеличения коэффициента мощности и помогают снизить содержание гармоник на токовом входе. Конденсаторы компенсируют потери реальной мощности из-за индуктивных нагрузок. Схема PFC компенсирует всякий раз, когда формы волны напряжения и тока не совпадают по фазе, снижая уровень гармонических искажений. Поскольку PFC также требует использования полупроводниковых переключающих устройств, вместе с входным фильтром электромагнитных помех необходимо использовать дополнительные конденсаторы (предохранительные), фильтрующие электромагнитные помехи.
Преимущества внешней фильтрации
Схема переключения или переключаемого режима — это сердце 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 с низким уровнем рассеивания тепла. Однако при переключении возникают пульсации, переходные процессы и шум в целом. Еще один каскад фильтра на выходе ИИП необходим для качественного питания нагрузки.
Высокопроизводительный SMPS будет иметь выходной каскад, поскольку пульсации выходного напряжения схемы переключения являются неотъемлемой частью. В других областях также может возникать шум (например, паразитная емкость), влияние которого можно увидеть на формах выходных сигналов SMPS.
Емкостной фильтр сглаживает дополнительные импульсы в выходном каскаде, так что на нагрузку подается почти постоянное постоянное напряжение. Выходной фильтр заряжается до пика входного напряжения, видимого на CF (положительная часть входа).Когда входное напряжение выходного каскада опускается ниже 0 В, конденсатор разряжается в нагрузку. Скорость его разряда 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 бытовых приложениях. Шум, передаваемый по шине напряжения питания чувствительного оборудования, может вызвать неожиданные результаты в случайные моменты. В некоторых случаях это может стоить жизни или огромных денежных потерь продукции при производстве, например, если шум влияет на оборудование в критический момент.Перед покупкой всего нового оборудования или заменой источника питания простой в установке и предварительно спроектированный фильтр электромагнитных помех может помочь решить проблемы электромагнитных помех при гораздо меньшей стоимости и более быстрой конструкции. KEMET предлагает множество фильтров EMI / RFI.
Новый сертифицированный cUL / ENEC / CQC, F862-V054 X2 Конденсатор подавления электромагнитных помех
Конденсатор F862-V054 компании
KEMET идеально подходит как для входной фильтрации электромагнитных помех, так и для каскадов PFC SMPS или любых конструкций с аналогичными требованиями. F862-V054 также соответствует критериям для приложений, требующих более высокого уровня безопасности и долговременной стабильности в суровых условиях.Этот конденсатор обладает превосходными тепловыми преимуществами благодаря исключительно высоким характеристикам самовосстановления и устойчивости к ионизации из-за его специальной конструкции, защищающей от условий смещения при высокой температуре и влажности.
Превосходные результаты испытаний на погрешность температуры-влажности (THB) имеют решающее значение для определения адекватных характеристик в реальной жизни в суровых условиях окружающей среды. Пленочные конденсаторы, такие как KEMET F862-V054, идеально подходят для того, чтобы выдерживать различные суровые условия, которые используются экзонами в бортовых системах зарядки автомобильных гибридных / электромобилей, микроинверторах солнечной энергии и интеллектуальных измерителях мощности.
Рисунок 3: F862-V054 Внутренняя конструкция X2
F862-V054 Конденсаторы класса X2 изготовлены из металлизированной полипропиленовой пленки, залитой самозатухающей смолой (см. Рисунок 3 выше). Они соответствуют стандарту AEC – Q200 Совета автомобильной электроники и имеют класс IIB (при испытании THB при 85 ° C, относительной влажности 85%, 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 сертификат cUL / ENEC, SMP253 Y2, SMD EMI Suppressor, бумажный конденсатор с пропиткой
SMP253 — единственный в отрасли бумажный конденсатор SMD с сертифицированным классом безопасности Y2.Y-конденсаторы в каскаде входного фильтра ослабляют синфазный шум, излучаемый устройством в сеть / линию электропередачи, или наоборот.
SMP253 обеспечивает высочайшую производительность и надежность существующих конденсаторных технологий в корпусе для поверхностного монтажа (SMD) и идеально подходит для массовой сборки небольших портативных продуктов. Y –конденсаторы, подключенные от одной ветви линии питания 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 перезаряжаемой бытовой электронике нужны фильтры, которые защищают ее от грязного электричества, ударов молнии или чего-то еще, что переносится в общедоступную сеть переменного тока.
Рисунок 4: Внутренняя конструкция SMP253 Y2
Конденсаторы
SMP253 изготовлены из пропитанной эпоксидной смолой бумаги в качестве диэлектрического материала (см. Рисунок 4 выше). Такая конструкция сводит к минимуму риск образования внутренних воздушных карманов. Такие карманы могут начать ионизацию, которая со временем приведет к окислению металлизации конденсатора, 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. Напротив, поглощение воды приведет к увеличению емкости из-за вклада более высокой диэлектрической проницаемости воды.
Рисунок 5: Ускоренный срок службы, испытание на погрешность температуры и влажности (85 ° C / относительная влажность 85%) с использованием различных технологий пленок для подавления электромагнитных помех. Пример: Бумага: SMP253 Y2; Для тяжелых условий эксплуатации: полипропилен F862-V054 X2; Стандарт: полипропилен R46 X2.
Во время ускоренного испытания срока службы (рис. 5) бумажный диэлектрик SMP253 поглощает водяной пар с более высокой диэлектрической проницаемостью, чем другие конденсаторные технологии, что приводит к увеличению значения емкости. Напротив, конструкция для тяжелых условий эксплуатации (синяя тенденция на рис. 5) наглядно демонстрирует характеристики технологии F862-V054 X2 PP, поддерживая очень стабильное падение низкого значения емкости в аналогичных жестких 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 является лучшим по характеристикам безопасности для Y-конденсаторов благодаря превосходным свойствам самовосстановления, которые могут предотвратить катастрофические отказы. Для критически важных и требовательных приложений, таких как военные и медицинские, где также требуется высокая производительность, значение емкости должно оставаться постоянным, независимо от того, как долго он должен непрерывно работать. SMP253 очень стабилен при импульсных переходных процессах напряжения, рассчитан на максимальную надежность и безопасность, и он начинает терять минимальное значение емкости только после более чем 11 лет непрерывной работы.
Новые сертифицированные cUL и ENEC, FLLE2- (P, Q, R, S, U) EMI-фильтр
KEMET FLLE2 из пяти серий (P, Q, R, S, U) — это внешние фильтры электромагнитных помех, которые были разработаны специально для развязки синфазных и дифференциальных шумов от оборудования, загрязняющего общие соединения. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Внешний фильтр FLLE2 очищает шумы, создаваемые импульсным источником питания, от влияния на другое оборудование через линию электропитания переменного тока. Серия FLLE2- (P, .., U) — это универсальные внешние однофазные фильтры с высоким затуханием, что увеличивает запас для производственных различий между системами.Характеристики FLLE2 делают их идеальными для промышленного или медицинского применения.
Рисунок 6: Пример конфигурации цепи для серий FLLE2-P и FLLE2-U (наименьшее и наибольшее затухание)
Серия FLLE2 рассчитана на 300 В переменного / постоянного тока со стандартным номинальным током от 1 до 32 А (при 40 ° C). Линейка из пяти серий фильтров предлагает повышенные характеристики вносимых потерь, выбор среднего, высокого и сверхвысокого уровней затухания, а также версии медицинского класса для обеспечения нулевого тока утечки.Также есть вариант с гибкими проводными соединениями.
Фильтры
— это как предоплаченная страховка на случай неисправностей оборудования в будущем. Однако качество компонентов фильтра может повлиять на фактические результаты. Высокопроизводительную фильтрацию можно решить с помощью качественных компонентов от KEMET.
Фильтр FLLE2- (P, Q, R, S, U), конденсаторы SMP253 и F862-V054 обеспечивают определяющее в отрасли качество для множества приложений, требующих безопасных вариантов фильтрации. Узнайте больше, посетив https: // www.kemet.com/en/us/applications/filtering.html.
Основы работы с фильтрами EMI / RFI — Genisco Filters
Как работают фильтры EMI / RFI
Фильтры
Genisco EMI / RFI (электромагнитные помехи / радиочастотные помехи) предназначены для подавления выбранных частот (или помех), которые присутствуют в силовой или сигнальной линии. Наши фильтры EMI / RFI состоят только из пассивных элементов (катушек индуктивности, конденсаторов и в некоторых случаях резисторов) в выбранных комбинациях для блокировки электромагнитных помех (EMI), вызванных электромагнитной индукцией (кондуктивными излучениями) или электромагнитным излучением (излучаемыми излучениями).Когда эта неблагоприятная помеха находится в пределах передаваемого радиочастотного диапазона, она считается радиочастотной помехой (RFI). Фильтры Genisco EMI / RFI сделаны в металлических корпусах, чтобы защитить выходной сигнал фильтра от воздействия любых излучаемых помех.
Общие источники помех EMI / RFI включают: линии электропередач, шнуры или проводку (они работают как антенны, чтобы улавливать или способствовать излучаемым помехам), импульсные источники питания, двигатели переменного тока и микропроцессоры.Фильтры Genisco EMI / RFI защитят ваше оборудование от этих помех, чтобы предотвратить неисправность электронного оборудования, возможную потерю данных и выход из строя электронного оборудования. Фильтры EMI / RFI применяются как к входным, так и к выходным линиям питания, чтобы гарантировать отсутствие внешних помех для вашего оборудования.
Стандартные типы фильтров EMI / RFI
Низкочастотный
Фильтры нижних частот
позволяют сигналам более низкой частоты проходить через цепь, но обеспечивают высокий импеданс высокочастотным сигналам.Это ослабляет (снижает амплитуду) высокочастотные сигналы, как показано на приведенном ниже примере графика.
Обычно системы питания переменного тока работают с частотой 50 Гц, 60 Гц или 400 Гц, поэтому все фильтры питания Genisco являются фильтрами нижних частот. Наши фильтры позволяют более низким частотным сигналам проходить через цепь и блокировать нежелательный высокочастотный шум.
Высокий проход
Фильтры верхних частот позволяют сигналам более высокой частоты проходить через цепь, но обеспечивают высокое сопротивление низкочастотным сигналам.Это ослабляет (снижает амплитуду) низкочастотные сигналы, как показано на приведенном ниже примере графика.
Band Pass
Полосовые фильтры
позволяют сигналам в определенном частотном диапазоне проходить через цепь, но обеспечивают высокий импеданс для всех других частотных сигналов. Это ослабляет (снижает амплитуду) все другие частотные сигналы, кроме разрешенных для прохождения, как показано на приведенном ниже примере графика.
Остановка полосы или отклонение полосы
Фильтры
Band Stop или Band Reject позволяют всем сигналам, за исключением определенного диапазона частот, проходить через цепь, но обеспечивают высокий импеданс частотным сигналам в определенном диапазоне.Это ослабляет (снижает амплитуду) сигналы в этом конкретном частотном диапазоне, как показано на приведенном ниже примере графика.
Цепи пассивного фильтра
: 4 ступени
Изображение с сайта xkcd.com.
Этот шаг предназначен только для удовлетворения вашего научного любопытства и ни в коем случае не необходим для создания полезных схем фильтров.
Делители напряжения
Что такое делитель напряжения?
Делитель напряжения, как следует из названия, представляет собой схему, которая принимает входное напряжение и выдает выходное напряжение, равное некоторой части входного напряжения.Сама схема представляет собой просто источник напряжения, подключенный последовательно к двум резисторам, с выходом между двумя резисторами, как показано ниже.
Как работает эта схема?
Ключом к пониманию того, как работает делитель напряжения, является знание того, что ток I должен быть одинаковым на обоих резисторах, если на выходе нет тока. Используя закон Ома ( В = IR , напряжение = ток x сопротивление), мы видим, что падение напряжения на каждом из двух резисторов пропорционально его сопротивлению.Например, входное напряжение равномерно распределяется между обоими резисторами, если резисторы имеют одинаковое сопротивление. Другими словами (и фактически получим формулу для выходного напряжения) давайте вычислим ток схемы через входное напряжение и полное сопротивление, используя закон Ома.
Теперь вычислите ток цепи через выходное напряжение, снова используя закон Ома.
Падение напряжения на втором резисторе равно выходному напряжению.Обратите внимание, что эти два тока равны, как мы говорили ранее, поэтому мы можем приравнять два уравнения друг к другу и решить для выходного напряжения.
Это показывает, что выходное напряжение определяется отношением сопротивления второго резистора к общему сопротивлению двух резисторов.
Быстрый пример
Импеданс конденсатора
Как вы могли заметить, наши фильтры верхних и нижних частот были просто делителями напряжения, в которых один из резисторов был заменен конденсатором.Следовательно, мы теоретически можем провести тот же анализ, что и выше, чтобы выяснить, как работают наши фильтры, но сначала нам нужно понять импедансы.
Импеданс можно рассматривать как обобщенное сопротивление. Например, как вы знаете, сопротивление резистора называется сопротивлением. Импеданс резистора равен R, величине сопротивления, но каков импеданс конденсатора? Конденсаторы колодцев имеют импедансы, которые представлены комплексным значением, 1 / (jωC), где C — емкость конденсатора, ω — частота сигнала, проходящего через конденсатор, в радианах (ω = 2π f , где f — частота в герцах), а j — это просто мнимое число i = √-1 (мы используем j вместо i, чтобы не путать его с током).
Обратите внимание, что импеданс конденсатора зависит от частоты. Для частот, близких к нулю, импеданс конденсатора стремится к бесконечности, однако для очень высоких частот импеданс стремится к нулю. Другими словами, сопротивление конденсатора выглядит как большой резистор на низких частотах и как простой провод без сопротивления на высоких частотах.
Понимание схем верхних и нижних частот
Вы помните уравнение, которое определяет выход делителя напряжения,
Если мы обобщим это для импедансов, мы получим что-то вроде
, где Z — это просто сопротивление элементов нашей схемы, а тильды или волнистые линии просто означают, что мы имеем дело с комплексными числами.Для фильтра нижних частот у нас есть резистор вверху и конденсатор внизу, так что
Это довольно неприятно, но если мы упростим, мы получим
Не так уж плохо, правда?
Эта последняя формула является ключом к пониманию того, почему фильтр нижних частот фильтрует только высокие частоты. Обратите внимание, что для низких частот jωRC приблизительно равно нулю, поэтому выходное напряжение приблизительно равно входному напряжению. Теперь для высоких частот jωRC примерно бесконечно, и мы получаем, что выходное напряжение почти равно нулю.Посмотрите, как это работает? Когда наше комплексное напряжение (состоящее из различных волн с разными частотами) служит входным напряжением для нашего фильтра, высокочастотные части напряжения создают выходное напряжение, равное нулю, в то время как низкочастотные части создают выходное напряжение, равное входному. напряжение (т.е. мы получаем обратно только низкочастотную часть нашего сигнала).
Тот же аргумент, который мы применили к фильтрам нижних частот, можно использовать и в фильтрах верхних частот, просто поменяйте расположение резистора и конденсатора.Мы по-прежнему используем ту же формулу
Однако на этот раз
Если мы упростим, мы должны получить
Опять же, для высоких частот мы в основном получаем jωRC ≈ jωRC + 1, поэтому мы должны получить выходное напряжение, равное наше входное напряжение. Для низких частот jωRC ≈ 0, поэтому выходное напряжение практически равно нулю. Как видите, как и было обещано, мы пропустили наши высокие частоты и отфильтровали только низкие частоты.
Частота среза
Как упоминалось ранее, частота среза является очень важным значением, которое необходимо знать для схемы фильтра высоких или низких частот.Но как мы на самом деле его находим? Частота среза определяется как частота, при которой выходное напряжение составляет ровно 1 / √2 входного напряжения. Это точка, с которой фильтр начинает ослаблять входной сигнал. Если вы решите эту частоту с помощью приведенных выше уравнений, вы найдете
, где ω = 2π f .