Схема фильтра по питанию 220 вольт: Как работают схемы сетевого фильтра: обзор

Содержание

Сетевой фильтр своими руками: схема 220 В

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

Принцип работы фильтра

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

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

Как устроен сетевой фильтр

Рассматриваемые устройства бывают:

  • встроенные;
  • стационарные.

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

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

Что находится внутри фильтра

В корпусе сетевого фильтра располагаются:

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

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

Читайте также: Индукционный нагреватель металла своими руками

Сетевые фильтры для бытовой техники

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

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

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

Как самостоятельно сделать фильтр

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

Простая схема

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

Порядок работы таков:

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

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


С дросселем из двух обмоток

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

Сборку фильтра можно выполнить следующим образом:

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

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

С развязкой от фазного провода

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

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

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

Читайте также: Катушка Тесла своими руками

Для питания радиоаппаратуры

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

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

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

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

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

Качественный фильтр сетевых помех для аудио

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

Блокировочная емкость

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

Дроссель

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

Трансформатор

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

Конденсаторы

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

Антизвон

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

Разрыв контура заземления

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

Читайте также: Схема подключения люминисцентных ламп

Монтаж

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

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


Схема изготовления сетевого фильтра под напряжение 220В

Работа электротехнических и электронных устройств происходит за счёт питания сетевым током. Энергопоток через провода приносит с собой сателлитные электромагнитные поля. Они несут угрозу точности выполнения своих функций абонентами электросети. Решить этот вопрос могут сетевые фильтры (СФ). Их всегда можно купить в виде сетевых удлинителей. Зная схему сетевого фильтра, устройство несложно собрать своими руками.

Сетевой фильтр

Принцип работы сетевого фильтра

Напряжение переменного тока в сети 220 в изменяется в синусоидальном виде. Правильная форма электрического импульса «загрязняется» электромагнитными помехами. Синусоида выглядит в виде изгибающейся линии чистого сигнала, окружённой вязью блуждающих токов, вызванных фазными перекосами, подсадками и всплесками напряжения.

График сетевого тока

Сопровождающие помехи влияют на чувствительные компоненты электронных схем различных приборов и аппаратуры. Возникает проблема очистки тока от паразитных образований. Для этого применяют сетевой фильтр (СФ).

СФ встраивают между источником сетевого тока и потребителями. Он состоит из соединённых в определённом порядке дросселей и конденсаторов. Работа фильтра – выстраивание индуктивного сопротивления катушек, не пропускающего помехи высокой частоты. Ёмкости устройства отсекают нежелательные помехи. Конденсаторы замыкают цепь и не пропускают паразитные импульсы.

Устройство простого сетевого фильтра

СФ бывают двух видов:

  1. Встроенные.
  2. Стационарные – многоканальные.

Встроенные

Компактные платы СФ являются частью внутреннего устройства различного электронного оборудования. Ими оснащается компьютерная и другая сложная техника.

Плата встраиваемого сетевого фильтра

На фото видно устройство СФ. На плате установлены следующие детали:

  • VHF – конденсатор;
  • тороидальный дроссель;
  • добавочные конденсаторы;
  • варистор;
  • индукционные катушки;
  • термический предохранитель.

Варистором называют резистор с переменным сопротивлением. При превышении нормативного порога напряжения (280 в) его сопротивление может уменьшиться в десятки раз. Варистор выполняет функцию защиты от импульсного перенапряжения.

Стационарные – многоканальные

Корпус прибора имеет несколько розеток. Благодаря этому, есть возможность подключить через фильтр всю имеющуюся электротехнику в одном помещении к одной розетке. Для очистки от радиопомех высокой частоты применяется простой LC-фильтр. Несгораемые термопредохранители предотвращают скачки напряжения. В некоторых моделях применяются одноразовые плавкие предохранители.

Самостоятельное изготовление сетевого фильтра

Сделать самый простой сетевой фильтр своими руками в домашних условиях радиолюбителю будет совсем не трудно. Для этого нужно встроить небольшую схему внутрь корпуса сетевого удлинителя с несколькими розетками. На нижнем рисунке показано, как это сделать.

СФ своими руками

Устанавливают СФ в удлинителе следующим образом:

  1. Вскрывают корпус сетевого удлинителя.
  2. В параллельные ветви после выключателя и варистора впаивают резисторы R1, R2 и дроссели (индуктивные катушки) L1, L2.
  3. Затем ветви поочерёдно замыкают через конденсатор С1 и один резистор R3.
  4. Установка концевого конденсатора С2 может быть сделана в любом месте между розетками.

Важно! Если внутри корпуса удлинителя не найдётся места для второго конденсатора С2, то можно обойтись без него. Достаточно скорректировать параметры С1.

Дроссели применяются с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн. Конденсаторы подбираются в диапазоне 0,22-1 мкФ. Сопротивление резисторов коррелируют с планируемой мощностью потребителей. При нагрузке 500 Вт потребуются резисторы 0,22 Ом. Сопротивление R3 должно быть не меньше 500 кОм.

Видоизменённая схема

Вышеописанную схему нередко модернизируют. Применяя катушки с другими параметрами, обходятся без резисторов. Для этого берут дроссели с высокой индуктивностью – 200 мкГн. Вместо старой ёмкости впаивают конденсатор, рассчитанный на 280 в.

Видоизменённая схема СФ

Схема СФ защиты от сетевых помех

Типовая схема сетевого фильтра является основой всех устройств такого типа за исключением дополнительных мелочей. Классикой является подключение к точкам: Земля, Фаза и Ноль. На входе устанавливается варистор VDR 1. Он подавляет всплески напряжения сетевого тока. При высоком скачке напряжения сопротивление варистора резко падает, этим он не пропускает помеху далее по схеме.

Для гашения небольших изменений напряжения используются дроссель Tr1 и три ёмкости С. Конденсаторы С1, С2 и С3 – реактивные радиодетали, постоянно меняющие уровень сопротивления. Оно при изменении частоты тока резко возрастает.

Нормальный ток беспрепятственно проходит через фильтр. В то же время помехи высокой частоты задерживаются в СФ. Сопротивление фильтра находится в прямой пропорциональной зависимости от величины частоты тока. Оба показатели одновременно возрастают, что позволяет задерживать помехи на пути к потребителю.

Обратите внимание! Трёхпроводная сеть питания может подвергаться возникновению помех на участках фаза – ноль, земля – фаза, земля – ноль. Эффективное подавление таких негативных явлений осуществляется нормальным стандартным заземлением СФ.

Пути улучшения схемы фильтра

Существует множество вариантов улучшения схемы сетевого фильтра. Один из них отличается остроумием и позволяет существенно экономить потребляемую электроэнергию. Суть метода заключается в следующем:

  1. Вскрывают корпус многоразъёмного СФ удлинителя.
  2. Одну из токоведущих шин разрезают.
  3. Отрезки соединяют с 5 вольтовым реле, рассчитанным на коммутацию тока 3А, 250 в.
  4. Два других контакта реле соединяют проводами с USB разъёмом на конце.
  5. Разъём подключают к USB входу телевизора.

В результате получается управляемая система питания, состоящая из ТВ, цифровой приставки и блока питания спутниковой антенны. Если ранее при выключении телевизора все части системы оставались в режиме ожидания, то с модернизированным фильтром они полностью отключаются. Стоит с пульта включить телеприёмник, как все коммутированные приборы тоже приводятся в действие и наоборот.

Дополнительная информация. Различные модернизированные СФ всегда можно найти на радиорынке, но стоят они довольно дорого. Поэтому намного выгоднее сделать усовершенствование устройства своими руками.

В другом случае идут по пути добавления в СФ LC-фильтра, который, помимо гашения помех от сети, понижает взаимно возникающие электрические помехи от подключённых потребителей.

Штатный варистор (470 в) часто не вызывает срабатывание автоматического предохранителя. Его меняют на аналогичное устройство, рассчитанное на напряжение 620 в. Это позволяет подавлять помехи от работающей стиральной машины, пылесоса и другой мощной электротехники.

Домашние мастера оснащают сетевые фильтры-удлинители звуковой сигнализацией. При превышении в сети уровня напряжения 280 в фильтр оповещает об этом сигналом.

Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем

СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.

Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:

  1. Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
  2. Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
  3. Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
  4. Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
  5. Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
  6. Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.

СФ с 2-х обмоточным дросселем

Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.

Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.

С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.

Видео

Сетевой фильтр своими руками — схема 220 В

Представляем очень простой фильтр подавления помех электросети 220 В. Фильтр состоит из основного фильтрующего конденсатора 470nF, разрядного резистора 560K, двух фильтрующих катушек с сердечником, двух конденсаторов Cy 4.7nF и конденсатора на выходе Cx 100nF. Сетевой фильтр имеет защиту от перегрузки по току в виде предохранителя на выходе.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 344
Источник: https://2shemi.ru/setevoj-filtr-svoimi-rukami/

Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение

Само название этой электронной схемы объясняет ее назначение. Слово «фильтр» указывает на отсеивание вредных помех, а «сетевой» — определяет их источник.

Другими словами, весь электрический мусор, поступающий из сети питания, отсеивается на входе нашего устройства и не влияет на качество работы бытового прибора. Основной же сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц беспрепятственно проходит через фильтр.

Электромагнитные помехи в сети появляются спонтанно, предугадать их появление невозможно. Даже простое включение лампы накаливания формирует начальный бросок тока, создающий зону переходных процессов.

Подключение электродвигателей холодильника, стиральной или посудомоечной машины связано с изменением индуктивного сопротивления. Ток такого включения может превышать в десятки и более раз номинальную величину нагрузки.

При этом в сети создается значительная «просадка» напряжения. А далее следует его всплеск, формирующий высоковольтные помехи.

Эти процессы протекают кратковременно. Во времена пользования аналоговой бытовой техникой они особого вреда не причиняли, а в аудио и видео аппаратуру встраивали простейшие фильтры, отлично выполняющие свои функции.

Они надежно сглаживали все эти быстрые провалы и пики напряжения своей конструкцией, предотвращая их попадание к чувствительной электронной схеме.

Важно понимать, что фильтр работает исключительно с кратковременными провалами и пиками входного сигнала. Если же подобный процесс немного затянется, то здесь нужно другое устройство — стабилизатор напряжения.

Какой вред наносят электромагнитные помехи

  1. Напряжение кратковременных импульсов накладывается на основной сигнал питания сети 220. При этом в точке амплитуды может возникнуть перенапряжение, способное прожечь рабочий слой изоляции или повредить электронный компонент.
  2. Проникающие внутрь слаботочных цепей посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих или звуковоспроизводящих устройств, видеотехники, телеприемников, дорогой цифровой аппаратуры.
  3. Специальная техника позволяет через электромагнитные шумы, передающиеся по нулевому проводнику, проложенному вне квартиры, получать доступ к конфиденциальной информации.

Чтобы надежно бороться с помехами необходимо знать особенности своей бытовой сети.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 2269
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Конструкция

Прибор напоминает по своему виду удлинитель с кнопкой выключения, отчасти это так, но кроме колодки с розетками дополнительно расположены и фильтрующие элементы. Они как раз и нужны для защиты от скачков напряжения, фильтрации помех и паразитных гармоник.

В самом простом сетевом фильтре внутри стоит только варистор. Это полупроводниковый прибор, который при превышении определенного напряжения превращается в резистор, уходит в короткое замыкание. Вследствие этого, может сработать автоматический выключатель, установленный у вас дома, или, если импульс короткий, то его энергия рассеется варистором в виде тепла. Этот элемент применяют в сетевых фильтрах и блоках питания для защиты от всплесков высокого напряжения. В зависимости от типа варистора он может погасить импульсы разной величины.

Такой вариант исполнения на варисторе самый дешевый, однако кроме всплесков напряжения, он ни от чего не защищает и не фильтрует. Помехи продолжают сочиться в сеть и мешать окружающей и запитанной аппаратуре.

Для фильтрации высокочастотных гармоник широко применяются L, LC и RLC- фильтры, которые также могут быть установлены в сетевом фильтре.

Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков. По сути — это еще один L (индуктивный) элемент, который нужен для фильтрации высокочастотной составляющей помехи.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 1405
Источник: https://samelectrik.ru/kak-sdelat-setevoj-filtr-svoimi-rukami.html

2 варианта подключения бытовой проводки, влияющие на работу сетевого фильтра

В наших квартирах существует 2 типа заземления электрической схемы:

  1. двухпроводная, выполненная по системе TN-C с проводниками фазы и рабочего нуля;
  2. трехпроводная (TN-S, TN-C-S. TT), дополненная РЕ-проводником или по-простому — землей.

Под них разрабатывается индивидуальная схема подавления посторонних импульсов, обеспечивающая качество работы фильтра.

В двухпроводной схеме опасность создает дифференциальный сигнал напряжения помехи, который идет только через провода фазы и нуля. Другого пути замкнутой цепи для прохождения постороннего тока высокой частоты здесь просто нет.

Для трехпроводной схемы добавляется еще синфазное напряжение помех. Оно проникает через земляной проводник и цепочку фазы либо нуля.

По этим причинам конструкции фильтров для двухпроводной и трехпроводной сети питания отличаются. Использовать их необходимо по назначению, а путать или произвольно подключать не рекомендуется.

Устройство, фильтрующее только дифференциальное напряжение помехи, не станет бороться с синфазными составляющими.

Фильтрация же посторонних в/ч токов, поступающих из двухпроводной сети, устройствами с защитой от синфазных сигналов происходит лучше, но требует их корректировки.

Когда удлинитель типа «Пилот» с контактом земли подключают в двухпроводную сеть, то он объединяет все корпуса периферии (системный блок, монитор, принтер…). В итоге через мощный земляной провод постоянно выравниваются потенциалы, уменьшается их переток по слаботочным цепям интерфейсного проводника.

Однако здесь не все так просто. Для фильтрации синфазных помех конденсаторами создается искусственная средняя точка, которая подключена в трехпроводной схеме РЕ проводником на контур земли.

По этой цепочке снимается создаваемый потенциал порядка ста вольт, образующийся на корпусах подключенного оборудования. У двухпроводной схемы магистрали отвода этого потенциала нет.

Человек, оказавшийся случайно между таким корпусом и землей, получает непередаваемые ощущения прохождения тока сквозь свое тело.

Доступ к системному блоку компьютера, подключенному через схему Pilot к двухпроводной сети необходимо ограничивать. Поэтому его помещают под компьютерный стол в отсек с хорошей вентиляцией, а в нерабочем положении отключают полностью, исключая функцию «спящий» режим.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2315
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Основные параметры сетевых фильтров

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

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

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

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

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

Рис. 7. Набор розеток.

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

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

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1377
Источник: http://RadioStorage.net/4817-setevye-filtry-kak-oni-rabotayut-primery-skhem.html

Меры предосторожности — что стоит учесть

Самодельный сетевой фильтр 220в своими руками – это сложное техническое устройство. Его сборка невозможна без знаний в области электротехники.

Все работы должны проводиться с соблюдением мер безопасности. В противном случае возможно поражение электрическим током.

Как и было сказано выше, конденсаторы рассчитаны на высокое напряжение. Они могут накапливать остаточный заряд. Удар током будет возможен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока. Поэтому наличие параллельно включенного сопротивления обязательно!

Перед пайкой следует убедиться в исправности всех элементов (тестером замеряются основные параметры и сравниваются с заявленными).

Не стоит допускать пересечения проводов, особенно в местах потенциального нагрева (на резисторах, оголенных контактах и т.п.). Перед включением в сеть обязательно следует убедиться («прозвонить» тестером) в отсутствии замыкания.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 928
Источник: https://filteru.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8-%D1%80%D1%83%D0%BA/

Фильтры

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

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

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

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

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

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1085
Источник: http://RadioStorage.net/4817-setevye-filtry-kak-oni-rabotayut-primery-skhem.html

2 простые схемы для повторения своими руками в двухпроводной сети

Основное преимущество этих конструкций состоит в том, что они занимают мало места. Все компоненты можно встроить внутрь корпуса обычного заводского удлинителя.

Схема LC-фильтра

Вначале показываю схему попроще, обеспечивающую вполне приемлемые результаты.

Токовый ключ SC обеспечивает защиту подключенных потребителей от перегрузок и токов коротких замыканий.

Высокоомный резистор на 1 мегаом практически никак не влияет на прохождение сигналов. Его роль — разряд конденсатора C при выключении питания для повышения безопасной эксплуатации.

Схема RLC-фильтра

Предыдущую конструкцию можно доработать добавкой низкоомных резисторов и изменением характеристик электронных компонентов.

Номиналы конденсаторов показаны на схемах. Их изоляция обкладок должна выдерживать рабочее напряжение сети, увеличенное импульсом помехи. Подбирайте их минимум на 300 вольт, а лучше — больше.

Обе схемы гасят входящие высокочастотные помехи индуктивными сопротивлениями дросселей и емкостными — конденсаторов. Ликвидация высоковольтных импульсов возложена на варистор.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1105
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Видоизменённая схема

Вышеописанную схему нередко модернизируют. Применяя катушки с другими параметрами, обходятся без резисторов. Для этого берут дроссели с высокой индуктивностью – 200 мкГн. Вместо старой ёмкости впаивают конденсатор, рассчитанный на 280 в.

Видоизменённая схема СФ

Блок: 5/9 | Кол-во символов: 283
Источник: https://amperof.ru/sovety-elektrika/setevoj-filtr-svoimi-rukami.html

Промышленные и самодельные фильтры для трехпроводной системы питания

Среди серийно выпускаемых изделий имеются довольно полезные технические решения, на которые домашнему мастеру стоит обратить внимание.

Краткий обзор полезных функций заводских моделей

Одной из популярных разработок, широко представленной в торговле, считается серия фильтров Pilot разных конструкций.

Принципиальная электрическая схема сетевого фильтра Пилот показана на картинке для облегчения понимания его возможностей.

Остановлюсь на задачах, которые призван решать Pilot XPro, специально созданный для комфортной работы, продления ресурса подключенных потребителей и снижения расхода электричества. Это:

  • защита варисторами от импульсных перенапряжений;
  • предотвращение действия высокочастотных помех индуктивно-емкостными сопротивлениями;
  • управление электропитанием за счет введения функции Master Control;
  • защита от перенапряжений, связанных с обрывом нуля;
  • плавное отключение и включение оборудования под нагрузку функцией Zero Start за счет исключения бросков тока встроенной схемой;
  • автоматика включения потребителей после устранения аварийного пропадания питания;
  • два уровня защиты от токовых перегрузок или коротких замыканий за счет плавкого предохранителя и биметаллического расцепителя;
  • индикация подключения к сети и уровня напряжения питания;
  • контроль температуры и автоматическое отключение при перегреве.

Функция Master Control определяет одну розетку основной (как master-розетка). На нее подключают основной потребитель мощностью более 50ватт, например, системный блок компьютера.

При его включении автоматика одновременно запитывает три других розетки с периферийным оборудованием. Она же отключает их при снятии питания с основного блока.

На корпусе имеются розетки, не управляемые микропроцессорной автоматикой. Их используют для освещения, телефона, другого оборудования

Более подробные сведения об этом оборудовании можете узнать в коротком видеоролике владельца ZIS Company.

2 самодельные схемы, обеспечивающие качественную работу аудиоустройств

Сразу замечу, что нашел их я на просторах интернета и не проверял. Однако автор этих разработок sergeon вызвал доверие своими комментариями и объяснениями. Поэтому публикую их для повторения в порядке сложности.

Простой сетевой фильтр для аудио

Слева показан десятиомный резистор, подключенный параллельно с диодами, расположенными встречно между корпусом аудиоприбора и землей. Диоды устраняют токи утечек, которые могут возникнуть в этой цепочке. Резистор же пропускает их небольшую величину, ограничивая вероятность образования перенапряжение.

Синфазный трансформатор собран из двух одинаковых индуктивностей 4,7 mH, подключенных встречно. Он устраняет синфазные помехи, но хорошо пропускает основной сигнал.

Его работу дополняют два конденсатора по 1nF, соединенные средней точкой с контуром земли. По этому пути они отводят ослабленные трансформатором помехи, не пропускают их дальше в рабочую схему.

На конечном участке пути сигнала работает резистивно-емкостная цепочка Цобеля. Она предохраняет всю конструкцию от бросков ЭДС самоиндукции, которые появляются при отключениях питания.

Улучшенная конструкция сетевого фильтра для истинных меломанов

Ниже показываю вторую, более доработанную разработку этого же автора.

Принцип ее работы кратко поясню по маршруту прохождения основного сигнала: слева на право. Индексом PGND помечен защитный РЕ-проводник, а GND — это корпус устройства.

Сразу на входе две емкости по 1nF снижают электромагнитные синфазные шумы. Диоды и резистор работают, как и в предыдущем случае.

Сюда же добавлен предохранитель с плавкой вставкой на 1 ампер. Его вполне достаточно для защиты внутренней схемы.

Но, если ток потребления у вашей аудио системы большой и предохранитель выбивается от нагрузки, то всю схему этого девайса необходимо пересчитать под повышенную мощность и заново выполнить ее перемонтаж.

Роль варистора R2 уже описана выше. Терморезистор же R3 здесь добавлен для снижения величины бросков тока во время включения. Он сберегает ресурс оборудования, частично срезает частоту.

Два резистора R4 и R5 автоматически разряжают конденсатор C3 при отключении питания, а их последовательное включение повышает надежность системы за счет обеспечения запаса по величине напряжения.

Индуктивность первого синфазного трансформатора повышена до 25 миллигенри.

Емкости C4 и C5 дополнительно погашают синфазные шумы на землю. Но в двухпроводной схеме питания они просто затруднят работу трансформатора Т1, шунтируя его выход. Для такого случая предусмотрена перемычка на J7. Ее снятие обеспечивает подключение T1 в режим борьбы только с дифференциальными помехами.

Далее идут две индуктивности L1, L2 и емкость C6, создающие главное препятствие для диф помех.

Синфазный трансформатор T2 качественно завершает борьбу с посторонними электромагнитными сигналами.

Дополнительной задачей емкости С7 является снижения искрения в контактах выключателя. А последние элементы C8 и R6 подавляют образование резонансных явлений выключателем, исключают искрение.

Заканчивая статью хочется еще раз обратить внимание, что схемы сетевого фильтра устраняют помехи только в двух случаях, когда они приходят:

  1. по земляному проводу;
  2. или по сети питания.

Если же помеха наводится после фильтра на подключенный к оборудованию слаботочный кабель или внутреннюю схему самого аппарата, то здесь требуется применять совсем другие меры.

Если у вас есть что добавить к изложенному мной материалу, то воспользуйтесь разделом .

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 5427
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем

СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.

Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:

  1. Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
  2. Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
  3. Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
  4. Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
  5. Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
  6. Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.

СФ с 2-х обмоточным дросселем

Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.

Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.

С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 1903
Источник: https://amperof.ru/sovety-elektrika/setevoj-filtr-svoimi-rukami.html

Кол-во блоков: 22 | Общее кол-во символов: 32283
Количество использованных доноров: 8
Информация по каждому донору:
  1. https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 11116 (34%)
  2. https://samelectrik.ru/kak-sdelat-setevoj-filtr-svoimi-rukami.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 5095 (16%)
  3. https://filteru.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8-%D1%80%D1%83%D0%BA/: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 1261 (4%)
  4. https://elquanta.ru/sovety/setevojj-filtr-svoimi-rukami.html: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 5106 (16%)
  5. https://amperof.ru/sovety-elektrika/setevoj-filtr-svoimi-rukami.html: использовано 3 блоков из 9, кол-во символов 3308 (10%)
  6. https://2shemi.ru/setevoj-filtr-svoimi-rukami/: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 2989 (9%)
  7. https://www.qrz.ru/schemes/contribute/power/filter.html: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 946 (3%)
  8. http://RadioStorage.net/4817-setevye-filtry-kak-oni-rabotayut-primery-skhem.html: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 2462 (8%)

Варианты схем сетевого фильтра

4 050

Сетевые фильтра предназначены для защиты цепей электропитания компьютеров, периферии 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.

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

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

1.Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех.

Ферритовые кольца для изготовления дросселя.

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

Намотка дросселя для сетевого фильтра.

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

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

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

2. Схема более совершенного самодельного сетевого фильтра.

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

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

Сетевой фильтр Pilot L.

Вариант 3:

Вариант 4:

Технические данные:
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.

Вариант 5:

Сетевой фильтр Pilot Pro:

Технические данные:
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.

Вариант 6:

Сетевой фильтр APC E25-GR:

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.
(IMHO не нужна, поэтому рисовать не стал)
В последних схемах Pilot Pro присутствует.
И ещё материалы/сборка на порядок лучше. Каждая деталь радует глаз.

Технические данные:
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 энергия ( один 10х 100мкс импульс)……1400Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А…..600 В
Фильтрация радиочастотных и электромагнитных помех
(режим “фаза – ноль”, 100 кГц-10 МГц)………………..20-70 дБ
Потребляемая мощность (не более)……………………..6 ВА.

Сетевой фильтр // iDmitryAudio

Введение

Не секрет, что качественное питание аудиотехники является необходимым условием для обеспечения ее качественной работы [1]. Современная сеть питания представляет собой сложный «организм», в котором кроме привычных 220 В / 50Гц «живет» масса всего не нужного. Как правило, сеть «загрязнена» высокочастотными помехами, создаваемыми различными устройствами, включенными в эту сеть. В число главных загрязнителей попадают как компьютеры, так и с виду безобидные энергосберегающие лампы, и прочие регуляторы «диммеры».

Второй опасностью современных сетей питания является, так называемая, постоянная составляющая питающего напряжения, которой по идеи в сети быть не должно. Данное постоянное напряжение влияет на работу трансформатора, негативно сказываясь на его работе. Опустим тонкие физические моменты, объясняющие это явление, заключим только то, что если трансформатор в блоке питания Вашего усилителя периодически гудит сильнее обычного, то это как раз следствие этого явления.

В данной статье рассматривается конструкция сетевого фильтра, призванного снизить влияние обозначенных помех на работу подключенного оборудования. Предлагаемое техническое решение не претендует на оригинальность и является некой компиляцией решений, которые удалось найти автору на бескрайних просторах сети Интернет. В основу элементной базы и общей конструкции был положен фильтр, рассмотренный в [1], а также материалы из тематического форума [2]. Предлагаемый фильтр несколько проще, чем предложен в [1] и, как следствие, значительно дешевле в изготовлении, хотя ключевые детали остались.

Конструкция

Хочу отметить, что я не силен в области изготовления печатных плат, занятие это «на любителя», долгое и муторное, поэтому предлагаемое в данной статье решение было изготовлено на базе односторонней платы для макетирования. В целом, можно сказать, что все используемые в предлагаемом устройстве детали не являются экзотическими и легко находятся в специализированных магазинах.

Мое устройство выполнено не в виде некого разветвителя с розетками, а виде самостоятельного блока, снабженного входом и выходом сетевого напряжения, при этом используются стандартные евро-разъемы (как на компьютерной технике). К выходу соответственно подключается разветвитель с обычными розетками, к которому уже и подключается нагрузка. Эстеты могут изготовить по такому фильтру на каждое ключевое устройство своей аудиоаппаратуры. В бескомпромиссном решении [1] предлагается устанавливать по фильтру ВЧ помех на каждую розетку, чтобы фильтровать «мусор» от самих подключенных потребителей. В своем решении я отказался от этой идеи в угоду удешевления устройства. На рис. 1 представлена схема фильтра.

Рис. 1. Схема фильтра.

Фильтр в целом состоит из трех частей:

  1. Фильтр импульсных помех на базе варистора LS40K275, который обеспечивает поглощение импульса высокой энергии.
  2. Фильтр постоянного напряжения на базе C4 и C5.
  3. Фильтр ВЧ помех на базе промышленного устройства B84112-B-B110 производства фирмы Epcos.

Список использованных деталей в моем варианте:

Наименование Обозначение на схеме Количество (шт)
Печатная макетная плата (80х100)
1
Корпус пластиковый 195х80х55 мм
1
B72240-L 271-K100, LS40K275QP, варистор R1 1
B72220-S 271-K101, S20K275 151J 275v, варистор R2, R3 2
B84112-B-B110, 2x10A 250v, сетевой фильтр B84112-B-B110 1
B81130-C1104-M, 0.1uF x 275v, X2 конденсатор C1 1
B81123-C1472-M, MKP 4.7nF x 250v, Y1 конденсатор C2, C3 2
К50-35 Jamicon 15000 мкФ / 25В 85°C, конденсатор C4, C5 2
16CTU04, диодная сборка с общим катодом 16А 400В 60нс TO220 VD1 + VD2 1
AS-207 (SS-7B) евровилка сетевая на корпус
1
AS-208 (K2414) евророзетка сетевая на корпус
1
Провод монтажный (сечение 1 — 1.5 мм)
0.5 м
Конденсатор полипропиленовый Mundorf MCAP 3.3 мкФ (опциально) C7 1
Крепежные элементы в корпус (винтики, стойки, саморезики и т.д.)

При сборке устройства внимательно соблюдайте подключение деталей согласно схеме, особенно не перепутайте полярность подключения C4 и C5.

Внимание! Помните, устройство будет использоваться в сети с напряжением 220В! Собирая это устройство вы все делаете исключительно на свой страх и риск.

Законченное устройство может выглядеть как на рис. 2 и рис. 3.

Рис. 2.

Рис. 3.

Конденсатор C7 является опциальным, его нахождение в схеме продиктовано исключительно изотерическими соображениями, а именно он призван гасить «звон» трансформаторов в нагрузке. Однако по-хорошему этот конденсатор должен находиться непосредственно на трансформаторных вводах внутри самой аппаратуры.

А можно еще и так…

Прошло некоторое время и описанную выше конструкцию захотелось слегка модернезировать, а именно реализовать все-таки независимую фильтрацию по линиям питания, и сделать все это дело управляемым с ПК. Раньше для этого использовался отдельный блок с реле. В результате получилась штука, представленная на рис. 4 и рис. 5.

Рис. 4.

Рис. 5.

На этот раз я уже научился разводить печатные платы методом ЛУТ, поэтому фильтр стал еще больше похож на промышленно изготовленный. В качестве блока реле использовалась готовая сборка от KernelChip, которая будучи подключенной по USB к ПК позволяет включать/выключать то или иное реле при помощи специальных комманд. В моем исполении фильтр двухканальный, третий выход реализован без фильтра EPCOS, он просто коммутируется реле. К фильтрующим выходам подключаются ЦАП и усилитель соответственно. Электролиты на этот раз были применены EPCOS ECAP (К50-35), 22000 мкФ, 16В.

Заключение

Существуют и обратные точки зрения, что сетевые фильтры негативно сказываются на качестве работы аудиоаппаратуры. Я этой точки зрения пока не придерживаюсь, потому как использование описанного устройства дало положительный результат, в частности немного улучшилась детализация и локализация звуковых образов, трансформатор в усилителе мощности перестал гудеть. Так что, наверное, каждый уже пусть выбирает сам: есть влияние или его нет, или это все злобная плацебо.

Дмитрий Иванов
© 2010 — 2013

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Представляем очень простой фильтр подавления помех электросети 220 В. Фильтр состоит из основного фильтрующего конденсатора 470nF, разрядного резистора 560K, двух фильтрующих катушек с сердечником, двух конденсаторов Cy 4.7nF и конденсатора на выходе Cx 100nF. Сетевой фильтр имеет защиту от перегрузки по току в виде предохранителя на выходе.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 344
Источник: https://2shemi.ru/setevoj-filtr-svoimi-rukami/

Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение

Само название этой электронной схемы объясняет ее назначение. Слово «фильтр» указывает на отсеивание вредных помех, а «сетевой» — определяет их источник.

Другими словами, весь электрический мусор, поступающий из сети питания, отсеивается на входе нашего устройства и не влияет на качество работы бытового прибора. Основной же сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц беспрепятственно проходит через фильтр.

Электромагнитные помехи в сети появляются спонтанно, предугадать их появление невозможно. Даже простое включение лампы накаливания формирует начальный бросок тока, создающий зону переходных процессов.

Подключение электродвигателей холодильника, стиральной или посудомоечной машины связано с изменением индуктивного сопротивления. Ток такого включения может превышать в десятки и более раз номинальную величину нагрузки.

При этом в сети создается значительная «просадка» напряжения. А далее следует его всплеск, формирующий высоковольтные помехи.

Эти процессы протекают кратковременно. Во времена пользования аналоговой бытовой техникой они особого вреда не причиняли, а в аудио и видео аппаратуру встраивали простейшие фильтры, отлично выполняющие свои функции.

Они надежно сглаживали все эти быстрые провалы и пики напряжения своей конструкцией, предотвращая их попадание к чувствительной электронной схеме.

Важно понимать, что фильтр работает исключительно с кратковременными провалами и пиками входного сигнала. Если же подобный процесс немного затянется, то здесь нужно другое устройство — стабилизатор напряжения.

Какой вред наносят электромагнитные помехи

  1. Напряжение кратковременных импульсов накладывается на основной сигнал питания сети 220. При этом в точке амплитуды может возникнуть перенапряжение, способное прожечь рабочий слой изоляции или повредить электронный компонент.
  2. Проникающие внутрь слаботочных цепей посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих или звуковоспроизводящих устройств, видеотехники, телеприемников, дорогой цифровой аппаратуры.
  3. Специальная техника позволяет через электромагнитные шумы, передающиеся по нулевому проводнику, проложенному вне квартиры, получать доступ к конфиденциальной информации.

Чтобы надежно бороться с помехами необходимо знать особенности своей бытовой сети.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 2269
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Что потребуется — подбор инвентаря и схем

В первую очередь можно переделать под высокочастотную (ВЧ) фильтрацию купленный недорогой фильтр с варисторной защитой.

Для его модификации понадобятся: 

  • Катушки индуктивности / дроссели,
  • Варистор (можно оставить имеющийся в удлинителе, если он там был),
  • Конденсаторы,
  • Резисторы,
  • Ферритовый фильтр.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 333
Источник: https://filteru.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8-%D1%80%D1%83%D0%BA/

2 варианта подключения бытовой проводки, влияющие на работу сетевого фильтра

В наших квартирах существует 2 типа заземления электрической схемы:

  1. двухпроводная, выполненная по системе TN-C с проводниками фазы и рабочего нуля;
  2. трехпроводная (TN-S, TN-C-S. TT), дополненная РЕ-проводником или по-простому — землей.

Под них разрабатывается индивидуальная схема подавления посторонних импульсов, обеспечивающая качество работы фильтра.

В двухпроводной схеме опасность создает дифференциальный сигнал напряжения помехи, который идет только через провода фазы и нуля. Другого пути замкнутой цепи для прохождения постороннего тока высокой частоты здесь просто нет.

Для трехпроводной схемы добавляется еще синфазное напряжение помех. Оно проникает через земляной проводник и цепочку фазы либо нуля.

По этим причинам конструкции фильтров для двухпроводной и трехпроводной сети питания отличаются. Использовать их необходимо по назначению, а путать или произвольно подключать не рекомендуется.

Устройство, фильтрующее только дифференциальное напряжение помехи, не станет бороться с синфазными составляющими.

Фильтрация же посторонних в/ч токов, поступающих из двухпроводной сети, устройствами с защитой от синфазных сигналов происходит лучше, но требует их корректировки.

Когда удлинитель типа «Пилот» с контактом земли подключают в двухпроводную сеть, то он объединяет все корпуса периферии (системный блок, монитор, принтер…). В итоге через мощный земляной провод постоянно выравниваются потенциалы, уменьшается их переток по слаботочным цепям интерфейсного проводника.

Однако здесь не все так просто. Для фильтрации синфазных помех конденсаторами создается искусственная средняя точка, которая подключена в трехпроводной схеме РЕ проводником на контур земли.

По этой цепочке снимается создаваемый потенциал порядка ста вольт, образующийся на корпусах подключенного оборудования. У двухпроводной схемы магистрали отвода этого потенциала нет.

Человек, оказавшийся случайно между таким корпусом и землей, получает непередаваемые ощущения прохождения тока сквозь свое тело.

Доступ к системному блоку компьютера, подключенному через схему Pilot к двухпроводной сети необходимо ограничивать. Поэтому его помещают под компьютерный стол в отсек с хорошей вентиляцией, а в нерабочем положении отключают полностью, исключая функцию «спящий» режим.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2315
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Как устроен сетевой фильтр

Рассматриваемые устройства бывают:

  • встроенные;
  • стационарные.

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

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

Что находится внутри фильтра

В корпусе сетевого фильтра располагаются:

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

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

Индукционный нагреватель металла своими руками

Сетевые фильтры для бытовой техники

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

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

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

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 2176
Источник: https://mainavi.ru/kvartira/samodelnyj-setevoj-filtr-na-220-v/

Схема сетевого фильтра 220в

Простой варисторный фильтр выглядит так.

Возможны две простые его модификации.

Первая на RLC-фильтре:

Вторая схема на LC-фильтре:

Такие элементы и схемы выбраны не случайно, так как все комплектующие могут поместиться в старый корпус удлинителя без необходимости монтирования отдельного корпуса на проводе и т.п.

Принцип работы, как и всех низкочастотных LC-фильтров, прост: 

  1. Высокочастотные колебания, попадая на катушку индуктивности, повышают ее сопротивление и потому не проходят дальше (сопротивление индукции прямо пропорционально частоте),
  2. Попадая на контакты конденсатора высокие частоты гасятся при правильном подборе емкости (сопротивление емкости при таком подключении обратно пропорционально частоте колебаний электрического тока).

На обоих схемах параллельно конденсатору включается резистор с большим сопротивлением. Он выполняет роль нагрузки для конденсатора при отключении питания (на конденсаторе может накапливаться свободный заряд, который будет опасен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока).

Ферритовый фильтр лучше всего приобрести разъемным по диаметру кабеля удлинителя. Его назначение в работе схемы – гашение высокочастотных помех по цепи питания за счет повышения индуктивности проводника, а также поглощения излучений самим ферритом. Это отличное решение для подключения к сети питания цифровой техники.

Возможны и другие реализации сетевого электрического фильтра. В качестве примера можно привести схемы, используемые в технике Pilot.

И т.д.

Инструкция по сборке простого сетевого фильтра своими руками

Собрать фильтр из указанных схем (рис.2 и рис.3) достаточно просто, для этого не понадобится печатных плат или отдельного корпуса на удлинителе. При правильном подборе габаритов элементов и их компоновке можно уместить их в корпусе недорогого варисторного сетевого фильтра.

Имеющаяся цепь разрезается (контакты от варистора к розеткам, сам варистор оставляется), элементы размещаются в соответствие со схемой и спаиваются.

Должно получится так по схеме из рис.2:

И так по рис.3:

Только катушки индуктивности необходимо разместить перпендикулярно друг другу.

Элементы схем 

Касательно схемы с рис.2. Сопротивления R1 и R2 следует подбирать исходя из предполагаемой нагрузки. Например, при фактической мощности потребителя до 250 Вт, подойдут резисторы 0,82 Ом, до 380 Вт – 0,36 Ом, до 500 Вт – 0,22 Ом. Если планируется большая мощность – резисторы можно исключить из схемы, однако работа дросселей ухудшится.

Дроссели L1 и L2 – должны иметь ферритовый сердечник, показатель максимально допустимого тока должен быть не менее планируемого тока нагрузки, индуктивность – от 10 мкГн до 10 мГн (лучше всего в большую сторону, то есть чем больше, тем лучше, но до 10 мГн).

Конденсаторы C1 и C2 можно объединить в один, если позволяет свободное место и показатели. Или наоборот, набрать несколькими параллельно соединенными, если позволяет свободное место. Лучше всего использовать пленочные емкости от 0,22 до 1 мкФ. Максимально допустимое напряжение лучше взять с запасом (на случай помех со скачками напряжения), например, до 680 В.

Сопротивление R3 должно быть в пределах 0,5-1,5 МОм. Мощность тоже лучше взять с запасом для лучшей теплоотдачи – 0,5 Вт.

В схеме на рис.3 изменяются конденсатор и катушки, последние обладают самыми оптимальными показателями индуктивности при миниатюрных габаритах и стоящих перед ними задач. Соответственно меньше деталей к пайке.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 3422
Источник: https://filteru.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8-%D1%80%D1%83%D0%BA/

Меры предосторожности — что стоит учесть

Самодельный сетевой фильтр 220в своими руками – это сложное техническое устройство. Его сборка невозможна без знаний в области электротехники.

Все работы должны проводиться с соблюдением мер безопасности. В противном случае возможно поражение электрическим током.

Как и было сказано выше, конденсаторы рассчитаны на высокое напряжение. Они могут накапливать остаточный заряд. Удар током будет возможен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока. Поэтому наличие параллельно включенного сопротивления обязательно!

Перед пайкой следует убедиться в исправности всех элементов (тестером замеряются основные параметры и сравниваются с заявленными).

Не стоит допускать пересечения проводов, особенно в местах потенциального нагрева (на резисторах, оголенных контактах и т.п.). Перед включением в сеть обязательно следует убедиться («прозвонить» тестером) в отсутствии замыкания.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 928
Источник: https://filteru.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8-%D1%80%D1%83%D0%BA/

Схема фильтра защиты от сетевых помех

Этот фильтр — очень простая и аккуратная конструкция. В плане усовершенствования конструкции он может включать в себя дроссель на тороидальном сердечнике, защиту от перенапряжения на термисторах и варисторах.

Дроссели здесь использованы от фильтра EMI / RFI от импульсного источника питания, естественно дросселя с обмотками, намотанными на одно ядро, конечно будут в приоритете для такого фильтра, но не у каждого они есть (и есть желание грамотно намотать их), поэтому выбран упрощенный вариант — все равно будет отличная фильтрация.

Резистор немного нагревается, так что желательно заменить его более мощным, потому что с некоторым увеличением напряжения сети выше 250 В он может нагреться уже значительно.

Плавкий предохранитель лучше чтоб находился за розеткой, чтобы конденсаторы не вызывали пожар при коротком замыкании в случае сильного перенапряжения. По возможности добавьте варисторы высокой энергии для защиты от перенапряжения. Что касается резистора, это должен быть металлизированный резистор из высоковольтной серии. Вот пример промышленного фильтра:

Использование небольших расстояний между дорожками платы также оправдано, особенно когда речь идет о защите от перенапряжения. На приведенном ниже рисунке показано установленное на заводе решение по защите от перенапряжения, конечно же это не заменяет искровой разрядник, но как отсутствие какой-либо защиты вообще обеспечит большие потери в случае возможной проблемы.

Этот высокоэнергетический искровой промежуток, так называемая молниезащита. Его задача — взять на себя и уничтожить большую часть энергии в случае повреждения варистора. Предполагается, что в случае разряда высокой энергии между электродами искрового промежутка возникает дуга, вызывающая не только потерю большей части энергии, но и распыление медных дорожек, вызывающих металлизацию зазора и, следовательно, короткое замыкание на землю. Условием правильной работы является требование подключения физического заземления, а также автоматических предохранителей и выключателей остаточного тока. Такие фильтры и подобные схемы искрового разрядника находятся практически на любом оборудовании, таком как сетевые фильтры, источники питания, инверторы, как правило имеющие физическое соединение с землей.

К сожалению, когда кажущееся заземление построено с использованием конденсаторов и варисторов, которые дополнительно подключены к выходной массе источника питания, это обычно приводит к повреждению питаемого оборудования. В общем это соответствует условиям противопожарной защиты, предотвращая воспламенение низкотемпературных компонентов, что может вызвать пожар.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 2645
Источник: https://2shemi.ru/setevoj-filtr-svoimi-rukami/

2 простые схемы для повторения своими руками в двухпроводной сети

Основное преимущество этих конструкций состоит в том, что они занимают мало места. Все компоненты можно встроить внутрь корпуса обычного заводского удлинителя.

Схема LC-фильтра

Вначале показываю схему попроще, обеспечивающую вполне приемлемые результаты.

Токовый ключ SC обеспечивает защиту подключенных потребителей от перегрузок и токов коротких замыканий.

Высокоомный резистор на 1 мегаом практически никак не влияет на прохождение сигналов. Его роль — разряд конденсатора C при выключении питания для повышения безопасной эксплуатации.

Схема RLC-фильтра

Предыдущую конструкцию можно доработать добавкой низкоомных резисторов и изменением характеристик электронных компонентов.

Номиналы конденсаторов показаны на схемах. Их изоляция обкладок должна выдерживать рабочее напряжение сети, увеличенное импульсом помехи. Подбирайте их минимум на 300 вольт, а лучше — больше.

Обе схемы гасят входящие высокочастотные помехи индуктивными сопротивлениями дросселей и емкостными — конденсаторов. Ликвидация высоковольтных импульсов возложена на варистор.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1105
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Видоизменённая схема

Вышеописанную схему нередко модернизируют. Применяя катушки с другими параметрами, обходятся без резисторов. Для этого берут дроссели с высокой индуктивностью – 200 мкГн. Вместо старой ёмкости впаивают конденсатор, рассчитанный на 280 в.

Видоизменённая схема СФ

Блок: 5/9 | Кол-во символов: 283
Источник: https://amperof.ru/sovety-elektrika/setevoj-filtr-svoimi-rukami.html

Промышленные и самодельные фильтры для трехпроводной системы питания

Среди серийно выпускаемых изделий имеются довольно полезные технические решения, на которые домашнему мастеру стоит обратить внимание.

Краткий обзор полезных функций заводских моделей

Одной из популярных разработок, широко представленной в торговле, считается серия фильтров Pilot разных конструкций.

Принципиальная электрическая схема сетевого фильтра Пилот показана на картинке для облегчения понимания его возможностей.

Остановлюсь на задачах, которые призван решать Pilot XPro, специально созданный для комфортной работы, продления ресурса подключенных потребителей и снижения расхода электричества. Это:

  • защита варисторами от импульсных перенапряжений;
  • предотвращение действия высокочастотных помех индуктивно-емкостными сопротивлениями;
  • управление электропитанием за счет введения функции Master Control;
  • защита от перенапряжений, связанных с обрывом нуля;
  • плавное отключение и включение оборудования под нагрузку функцией Zero Start за счет исключения бросков тока встроенной схемой;
  • автоматика включения потребителей после устранения аварийного пропадания питания;
  • два уровня защиты от токовых перегрузок или коротких замыканий за счет плавкого предохранителя и биметаллического расцепителя;
  • индикация подключения к сети и уровня напряжения питания;
  • контроль температуры и автоматическое отключение при перегреве.

Функция Master Control определяет одну розетку основной (как master-розетка). На нее подключают основной потребитель мощностью более 50ватт, например, системный блок компьютера.

При его включении автоматика одновременно запитывает три других розетки с периферийным оборудованием. Она же отключает их при снятии питания с основного блока.

На корпусе имеются розетки, не управляемые микропроцессорной автоматикой. Их используют для освещения, телефона, другого оборудования

Более подробные сведения об этом оборудовании можете узнать в коротком видеоролике владельца ZIS Company.

2 самодельные схемы, обеспечивающие качественную работу аудиоустройств

Сразу замечу, что нашел их я на просторах интернета и не проверял. Однако автор этих разработок sergeon вызвал доверие своими комментариями и объяснениями. Поэтому публикую их для повторения в порядке сложности.

Простой сетевой фильтр для аудио

Слева показан десятиомный резистор, подключенный параллельно с диодами, расположенными встречно между корпусом аудиоприбора и землей. Диоды устраняют токи утечек, которые могут возникнуть в этой цепочке. Резистор же пропускает их небольшую величину, ограничивая вероятность образования перенапряжение.

Синфазный трансформатор собран из двух одинаковых индуктивностей 4,7 mH, подключенных встречно. Он устраняет синфазные помехи, но хорошо пропускает основной сигнал.

Его работу дополняют два конденсатора по 1nF, соединенные средней точкой с контуром земли. По этому пути они отводят ослабленные трансформатором помехи, не пропускают их дальше в рабочую схему.

На конечном участке пути сигнала работает резистивно-емкостная цепочка Цобеля. Она предохраняет всю конструкцию от бросков ЭДС самоиндукции, которые появляются при отключениях питания.

Улучшенная конструкция сетевого фильтра для истинных меломанов

Ниже показываю вторую, более доработанную разработку этого же автора.

Принцип ее работы кратко поясню по маршруту прохождения основного сигнала: слева на право. Индексом PGND помечен защитный РЕ-проводник, а GND — это корпус устройства.

Сразу на входе две емкости по 1nF снижают электромагнитные синфазные шумы. Диоды и резистор работают, как и в предыдущем случае.

Сюда же добавлен предохранитель с плавкой вставкой на 1 ампер. Его вполне достаточно для защиты внутренней схемы.

Но, если ток потребления у вашей аудио системы большой и предохранитель выбивается от нагрузки, то всю схему этого девайса необходимо пересчитать под повышенную мощность и заново выполнить ее перемонтаж.

Роль варистора R2 уже описана выше. Терморезистор же R3 здесь добавлен для снижения величины бросков тока во время включения. Он сберегает ресурс оборудования, частично срезает частоту.

Два резистора R4 и R5 автоматически разряжают конденсатор C3 при отключении питания, а их последовательное включение повышает надежность системы за счет обеспечения запаса по величине напряжения.

Индуктивность первого синфазного трансформатора повышена до 25 миллигенри.

Емкости C4 и C5 дополнительно погашают синфазные шумы на землю. Но в двухпроводной схеме питания они просто затруднят работу трансформатора Т1, шунтируя его выход. Для такого случая предусмотрена перемычка на J7. Ее снятие обеспечивает подключение T1 в режим борьбы только с дифференциальными помехами.

Далее идут две индуктивности L1, L2 и емкость C6, создающие главное препятствие для диф помех.

Синфазный трансформатор T2 качественно завершает борьбу с посторонними электромагнитными сигналами.

Дополнительной задачей емкости С7 является снижения искрения в контактах выключателя. А последние элементы C8 и R6 подавляют образование резонансных явлений выключателем, исключают искрение.

Заканчивая статью хочется еще раз обратить внимание, что схемы сетевого фильтра устраняют помехи только в двух случаях, когда они приходят:

  1. по земляному проводу;
  2. или по сети питания.

Если же помеха наводится после фильтра на подключенный к оборудованию слаботочный кабель или внутреннюю схему самого аппарата, то здесь требуется применять совсем другие меры.

Если у вас есть что добавить к изложенному мной материалу, то воспользуйтесь разделом .

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 5427
Источник: https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/

Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем

СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.

Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:

  1. Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
  2. Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
  3. Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
  4. Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
  5. Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
  6. Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.

СФ с 2-х обмоточным дросселем

Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.

Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.

С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 1903
Источник: https://amperof.ru/sovety-elektrika/setevoj-filtr-svoimi-rukami.html

Кол-во блоков: 17 | Общее кол-во символов: 31367
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:
  1. https://ElectrikBlog.ru/shemy-setevogo-filtra-220-volt-dlya-potrebitelej-dvuhprovodnoj-i-trehprovodnoj-seti/: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 11116 (35%)
  2. https://filteru.ru/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9-%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8-%D1%80%D1%83%D0%BA/: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 4683 (15%)
  3. https://elquanta.ru/sovety/setevojj-filtr-svoimi-rukami.html: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 1285 (4%)
  4. https://mainavi.ru/kvartira/samodelnyj-setevoj-filtr-na-220-v/: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 9108 (29%)
  5. https://amperof.ru/sovety-elektrika/setevoj-filtr-svoimi-rukami.html: использовано 2 блоков из 9, кол-во символов 2186 (7%)
  6. https://2shemi.ru/setevoj-filtr-svoimi-rukami/: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 2989 (10%)

Схема изготовления сетевого фильтра под напряжение 220В


Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение

Само название этой электронной схемы объясняет ее назначение. Слово «фильтр» указывает на отсеивание вредных помех, а «сетевой» — определяет их источник.

Другими словами, весь электрический мусор, поступающий из сети питания, отсеивается на входе нашего устройства и не влияет на качество работы бытового прибора. Основной же сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц беспрепятственно проходит через фильтр.

Электромагнитные помехи в сети появляются спонтанно, предугадать их появление невозможно. Даже простое включение лампы накаливания формирует начальный бросок тока, создающий зону переходных процессов.

Подключение электродвигателей холодильника, стиральной или посудомоечной машины связано с изменением индуктивного сопротивления. Ток такого включения может превышать в десятки и более раз номинальную величину нагрузки.

При этом в сети создается значительная «просадка» напряжения. А далее следует его всплеск, формирующий высоковольтные помехи.

Эти процессы протекают кратковременно. Во времена пользования аналоговой бытовой техникой они особого вреда не причиняли, а в аудио и видео аппаратуру встраивали простейшие фильтры, отлично выполняющие свои функции.

Они надежно сглаживали все эти быстрые провалы и пики напряжения своей конструкцией, предотвращая их попадание к чувствительной электронной схеме.

Важно понимать, что фильтр работает исключительно с кратковременными провалами и пиками входного сигнала. Если же подобный процесс немного затянется, то здесь нужно другое устройство — стабилизатор напряжения.. Какой вред наносят электромагнитные помехи

Какой вред наносят электромагнитные помехи

  1. Напряжение кратковременных импульсов накладывается на основной сигнал питания сети 220. При этом в точке амплитуды может возникнуть перенапряжение, способное прожечь рабочий слой изоляции или повредить электронный компонент.
  2. Проникающие внутрь слаботочных цепей посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих или звуковоспроизводящих устройств, видеотехники, телеприемников, дорогой цифровой аппаратуры.
  3. Специальная техника позволяет через электромагнитные шумы, передающиеся по нулевому проводнику, проложенному вне квартиры, получать доступ к конфиденциальной информации.

Чтобы надежно бороться с помехами необходимо знать особенности своей бытовой сети.

Посчитаем?

В этом веке количество источников электромагнитных помех в наших домах растёт по экспоненте. Оглядитесь, попробуйте посчитать, сколько на вид безобидных лёгких и маленьких зарядных устройств, экономичных ламп, «электронных трансформаторов» для галогенок, компьютеров, принтеров, и прочей электроники с питанием от сети и/или всевозможными «зарядниками» пришло в ваш дом за последнее десятилетие? Пальцев не хватило, даже вместе с ногами, женой и… то-то!

Анализ принципа импульсного источника питания

Теплые подсказки: слово в этой статье составляет около 4800, а время чтения — около 28 минут.

Сводка

В настоящее время в основном используются два типа источников питания: линейный (линейный) и импульсный (коммутационный). Эта статья в основном посвящена анализу принципа импульсного источника питания, такого как линейная мощность, импульсный источник питания; Схема управления трансформатором и ШИМ; Переходный фильтр анализ цепей и т. Д.

Каталог

ⅠLinear Power

В настоящее время в основном представлены два типа источников питания: линейное питание (линейное) и импульсное питание (переключение). Принцип линейного источника питания заключается в преобразовании сети 127 В или 220 В в низкое напряжение через трансформатор, скажем 12 В, и преобразованное низкое напряжение остается переменным током. Затем выполните выпрямление с помощью ряда диодов и преобразования переменного тока низкого напряжения в пульсирующее напряжение (с цифрой 3 на рисунках 1 и 2).

Следующим шагом является фильтрация пульсирующего напряжения, в комплекте с конденсаторами, а затем преобразование отфильтрованного переменного тока низкого напряжения в постоянный ток И 2 из 4). В это время результирующий низковольтный постоянный ток все еще недостаточно чистый, будут некоторые колебания (такие колебания напряжения — это то, что мы часто называем пульсацией), поэтому вам также необходимо стабилизировать схему диода или выпрямителя напряжения для исправления. Наконец, мы можем получить чистый низковольтный выход постоянного тока (5 на рисунках 1 и 2)

Рисунок 1: Стандартная конструкция линейного источника питания

Рисунок 2: Форма сигнала линейного источника питания

Хотя линейные блоки питания хорошо подходят для питания маломощных устройств, таких как беспроводные телефоны, игровые консоли, такие как PlayStation / Wii / Xbox и т. Д.Линейные блоки питания могут потреблять много энергии для мощных устройств.

Для линейного источника питания его внутренняя емкость и размер трансформатора обратно пропорциональны частоте сети переменного тока: то есть, чем ниже частота входной сети, тем больший линейный источник питания потребуется для конденсаторов и трансформаторов, и наоборот. Из-за текущей частоты переменного тока 60 Гц (в некоторых странах 50 Гц), которая является относительно низкой частотой, трансформаторы и конденсаторы, как правило, относительно высокие.Кроме того, чем больше скачок напряжения в сети переменного тока, тем больше напор линейного силового трансформатора.

Мы видим, что создание линейного блока питания для сегмента персональных компьютеров было бы безумным шагом из-за его размера и веса. Так что пользователи персональных ПК не подходят для линейного питания.

Ⅱ Импульсный источник питания

Импульсный источник питания может быть хорошим решением этой проблемы за счет высокочастотного режима переключения. Для высокочастотных импульсных источников питания входное напряжение переменного тока может быть увеличено перед входом в трансформатор (обычно 50-60 кГц перед повышением).По мере увеличения входной мощности головные части таких компонентов, как трансформаторы и конденсаторы, не должны быть такими большими, как линейные источники питания. Этот высокочастотный импульсный источник питания — именно то, что требуется для нашего персонального компьютера и такого оборудования, как видеомагнитофоны. Следует отметить, что то, что мы часто называем «импульсным источником питания», на самом деле является аббревиатурой от «высокочастотного импульсного источника питания» и не имеет ничего общего с самим включенным и выключенным источником питания.

Фактически, источник питания ПК конечного пользователя представляет собой более оптимизированное решение: система с обратной связью (система с обратной связью) — отвечает за управление схемой переключателя для получения сигнала обратной связи от выходной мощности, а затем за увеличение энергопотребления ПК. Для увеличения или уменьшения частоты напряжения в течение определенного периода, чтобы иметь возможность адаптироваться к силовому трансформатору (этот метод называется ШИМ, широтно-импульсной модуляцией).Следовательно, импульсный источник питания можно регулировать в соответствии с потребляемой мощностью подключенных силовых устройств, чтобы трансформаторы и другие компоненты потребляли меньше энергии и уменьшали тепловыделение.

С другой стороны, линейный источник питания, его философия проектирования выше мощности, даже если цепь нагрузки не требует больших токов. Следствием этого является то, что все компоненты работают на полную мощность, даже когда в этом нет необходимости, что приводит к гораздо более высокому нагреву.

• Удвоитель напряжения и цепь выпрямителя первичной стороны

Как уже упоминалось выше, импульсный источник питания в основном включает в себя активный источник питания PFC и пассивный источник питания PFC без схемы PFC, но снабженный удвоителем напряжения (удвоителем напряжения). В удвоителе напряжения используются два огромных электролитических конденсатора, то есть, если вы видите два больших конденсатора внутри блока питания, он может определить, что это удвоитель мощности. Как мы уже упоминали, удвоитель напряжения подходит только для области с напряжением 127 В.

Выпрямительный мост можно увидеть на стороне удвоителя напряжения. Выпрямительный мост может состоять из четырех диодов или одного компонента, как показано ниже. Выпрямительные мосты высокого класса обычно помещаются в специальный радиатор.

Обычно на первичной стороне находится термистор NTC — резистор, который меняет сопротивление в зависимости от температуры. Термисторы NTC — это сокращение от отрицательного температурного коэффициента. Его роль в основном используется для повторного согласования источника питания при низкой или высокой температуре, а емкость керамического диска более похожа.

Ⅲ Активная схема PFC

Нет сомнений в том, что эту схему можно увидеть только в блоке питания с активной схемой PFC. На рисунке 16 изображена типичная схема коррекции коэффициента мощности:

.

Схема

Active PFC обычно использует два силовых МОП-транзистора. Эти трубки обычно размещают сбоку от радиатора. Для простоты понимания мы использовали буквы для обозначения каждого включения полевого МОП-транзистора: S для источника, D для стока и G для затвора.

Диод PFC представляет собой силовой диод и обычно упаковывается в силовой блок, аналогичный силовому транзистору.Оба они длинные и похожи друг на друга, а также установлены на первичном радиаторе, хотя диод PFC имеет только два контакта.

Индуктивность в цепи PFC — самая большая индуктивность в источнике питания. Конденсатор фильтра первичной стороны является самым большим электролитическим конденсатором на первичной стороне активного источника питания PFC. Резистор на рисунке 16 представляет собой термистор NTC, который изменяет сопротивление при изменении, более зависимом от температуры, и действует как второй термистор EMI NTC.

Активная схема управления PFC обычно основана на интегральной схеме IC, и иногда эта интегральная схема также отвечает за управление схемой PWM (используемой для управления закрытой открытой трубкой).Этот тип интегральной схемы обычно называют «комбинацией PFC / PWM».

Как обычно, рассмотрим несколько примеров. На рисунке 17 мы лучше видим компоненты после снятия радиатора с первичной стороны. Левая сторона — это схема защиты от электромагнитных помех схемы переходного фильтра, которая уже была подробно описана выше. На левой стороне все компоненты активной цепи коррекции коэффициента мощности. Поскольку мы сняли радиатор, транзистор PFC и диод PFC на рисунке не были видны.Также обратите внимание на наличие конденсатора X (коричневый элемент в нижней части радиатора выпрямительного моста) между выпрямительным мостом и активной схемой коррекции коэффициента мощности. Часто термисторы оливковой формы, напоминающие керамические дисковые конденсаторы, имеют резиновую оболочку.

На рисунке 18 показаны компоненты первичного радиатора. Этот источник питания оснащен двумя силовыми MOSFET-транзисторами и активным силовым диодом схемы PFC:

.

Ⅳ Световая трубка

Импульсный источник питания переключаемый уровень инвертора может иметь множество режимов, мы суммируем несколько ситуаций:

режим

количество открытых пробирок

Номер диода

Емкость количество

Выводы трансформатора

Однотранзисторный прямой

1

1

1

4

Двухтранзисторный прямой

2

2

0

2

Полумост

2

0

2

2

Полный мост

4

0

0

2

Двухтактный

2

0

0

3

Конечно, мы только анализируем, сколько компонентов необходимо в данной модели.Фактически, инженеры сталкиваются с множеством ограничений при выборе модели.

В настоящее время наиболее популярны два режима — двухтранзисторный прямой и двухтактный, оба из которых используют два сплиттера. Они расположены сбоку от радиатора на открытой трубке, которую мы представили на предыдущей странице, чтобы не вдаваться в подробности здесь.

Ниже представлена ​​конструкция этих пяти режимов:

Ⅴ Схема управления трансформатором и ШИМ

Ранее мы уже упоминали, что блок питания ПК обычно оснащен тремя трансформаторами: самый большой из них — это главный трансформатор, обозначенный на рис. 3, 4 и 19-23, первичная сторона которого подключена к переключателю, а вторая.Вторичная сторона подключена к схеме выпрямителя и цепи фильтра для питания низковольтного выхода постоянного тока источника питания (+12 В, + 5 В, + 3.3В, -12В, -5В).

Самая маленькая нагрузка трансформатора + 5VSB выход, обычно также становится резервным трансформатором, готова в любое время, потому что эта часть выхода всегда включена, даже если ПК выключен.

Третий изолятор помещения трансформатора, цепь управления ШИМ и открытая трубка подключены. Не все блоки питания оснащены этим трансформатором, так как некоторые блоки питания, как правило, имеют оптронные интегральные схемы с такими же функциями.

В этом источнике питания используется интегральная схема оптрона, а не трансформатор

Схема управления ШИМ основана на интегральной схеме. В нормальных условиях без активного источника питания PFC будет использоваться интегральная схема TL494 (на рисунке 26 используется совместимая интегральная микросхема DBL494). В источниках питания с активными схемами PFC иногда используется микросхема, заменяющая схемы управления PWM и PFC.Микросхема CM6800 является хорошим примером того, насколько хорошо она объединяет все функции микросхемы PWM и схемы управления PFC.

Ⅵ Вторичная сторона

6.1 Вторичная сторона (1)

Последней будет представлена ​​вторичная сторона. На вторичной стороне выход главного трансформатора будет выпрямляться и фильтроваться, а затем выводиться напряжение, необходимое для ПК. Выпрямители на -5 В и -12 В сделаны с обычными диодами, потому что они не требуют большой мощности и большого тока.Но +3,3 В, +5 В и +12 В и другие задачи выпрямителя положительного давления должны выполняться мощным выпрямительным мостом Шоттки. У Шоттки три контакта, форма и мощность диодов аналогичны, но они интегрированы в два мощных диода. Работа по вторичному выпрямлению может быть завершена структурой схемы источника питания, как правило, может быть структура схемы с двумя выпрямителями, как показано на рисунке 27:

Mode A будет больше использоваться в источниках питания начального уровня начального уровня, для которых требуется три контакта от трансформатора.Режим B больше используется в источниках питания высокого класса, эта модель обычно требует только двух трансформаторов, но ферритовый индуктор должен быть достаточно большим, поэтому высокая стоимость этой модели является основной причиной, по которой мощность низкого уровня Supply не использует этот режим.

Кроме того, для высокопроизводительных источников питания, чтобы улучшить максимальный выходной ток, в этих источниках питания, как правило, используются два последовательно включенных диода, чтобы удвоить максимальный выходной ток схемы выпрямителя.

Источники питания как высокого, так и низкого уровня оснащены полной схемой выпрямителя и фильтра для выходов как +12 В, так и +5 В, поэтому для всех источников питания требуется не менее двух наборов схем выпрямителя, показанных на рисунке 27. .

Для выхода 3,3 В можно выбрать один из трех вариантов:

  • Выход +5 В в увеличении регулятора напряжения 3,3 В, в этой конструкции используется источник питания более низкого уровня. Добавьте полный выпрямитель и фильтр, как показано на Рисунке 27 для 3.Выход 3 В, но общий трансформатор с выпрямителем 5 В. Это более распространенная конструкция источников питания высокого класса.

  • Принять полную независимую схему выпрямителя 3,3 В и схему фильтра. Эта программа очень редка, только в некоторых может возникнуть высший уровень мощности класса лихорадки, например An Anti-US Galaxy 1000W.

  • Выход 3,3 В часто ограничивается выходом 5 В, потому что выход 3,3 В обычно является полностью общедоступной схемой выпрямителя 5 В (обычно используется в источниках питания нижнего уровня) или частично совместно используется (часто используется в источниках питания высокого класса).Вот почему многие источники питания известны на паспортной табличке «Комбинированный выход 3,3 В и 5 В».

На рисунке 28 ниже показана вторичная сторона блока питания низкого уровня. Здесь мы видим интегральную схему, отвечающую за генерацию сигнала PG. В нормальных условиях в младшем блоке питания будет использоваться интегральная схема LM339.

Кроме того, мы также можем увидеть некоторые электролитические конденсаторы (головка этих конденсаторов намного меньше, чем конденсатор удвоителя напряжения или активной схемы PFC) и индуктор.Эти компоненты в основном отвечают за функцию фильтрации.

Чтобы более четко наблюдать за питанием, мы удалим шлейф и катушку фильтра на источнике питания, как показано на рисунке 29. Здесь мы можем увидеть несколько небольших диодов, в основном для выпрямления -12 В и -5 В, через ток очень мал (у этого блока питания пока 0,5А). Другое напряжение на выходе, ток не менее 1А, для которого требуется силовой диодный выпрямитель.

6.2 Вторичная сторона (2)

На рисунке 30 ниже показаны компоненты вторичного радиатора блока питания нижнего уровня:

Слева направо:

  • Микросхема регулятора

    — хотя она имеет три контакта и очень похожа на транзистор, это микросхема.В этом блоке питания используется регулятор 7805 (регулятор 5V), отвечающий за регулятор + 5VSB. Как мы уже упоминали ранее, + 5VSB использует отдельную схему вывода, потому что он по-прежнему требует вывода +5 В на + 5VSB, даже когда компьютер выключен. Вот почему выход + 5VSB также обычно называют «резервным выходом». Микросхема 7805 обеспечивает выходной ток до 1 А.

  • силовой MOSFET-транзистор, в основном отвечающий за выход 3,3 В. Модель силового полевого МОП-транзистора — PHP45N03LT, пропускающая ток до 45 А.Как мы уже упоминали, только источник питания нижнего уровня будет использовать стабилизатор 3,3 В, который используется совместно с 5 В.

  • Силовой выпрямитель Шоттки, состоящий из двух диодов. Источником питания Шоттки для этой модели является STPR1620CT, который обеспечивает ток до 8 А на диод (всего 16 А). Этот силовой выпрямитель Шоттки обычно используется для выхода 12 В.

  • еще один силовой выпрямитель Шоттки. Модель блока питания E83-004, максимально допустимый ток 60A.Этот выпрямитель мощности часто используется для вывода +5 В и + 3,3 В. Поскольку на выходах +5 В и + 3,3 В используется один и тот же выпрямитель, их сумма не может превышать предельный ток выпрямителя. Это то, что мы часто называем концепцией объединенного вывода. Другими словами, выход 3,3 В поступает от выхода 5 В. А другой выход другой, у трансформатора нет выхода 3,3 В. Эта конструкция обычно используется в источниках питания низкого уровня. Источники питания высокого класса обычно используют отдельные выходы +3,3 В и +5 В.

Давайте посмотрим на вторичную сторону основных компонентов high-end блока питания:

Мы видим, что

Два параллельных выхода питания выпрямителя Шоттки на 12 В. Младшая мощность часто имеет только один такой выпрямитель. Такая конструкция, естественно, позволяет удвоить максимальный выходной ток выпрямителя. В этом источнике питания используются два выпрямителя Шоттки STPS6045CW, каждый из которых может работать с током до 60 А.

  • Выпрямитель Шоттки отвечает за выход 5 В.В этом источнике питания используется выпрямитель STPS60L30CW, максимально допустимый ток 60 А.

  • Выпрямитель Шоттки отвечает за выход 3,3 В, что является основным различием между источниками питания высокого и низкого напряжения (питание низкого уровня часто не имеет отдельного выхода 3,3 В). В этом источнике питания используется STPS30L30CT Schottky, максимально допустимый ток 30А.

  • регулятор цепи защиты мощности. Это также символ высококачественного блока питания.

  • Суть в том, что вышеупомянутый максимальный выходной ток относится только к одному компоненту. Максимальный выходной ток источника питания фактически зависит от качества многих подключенных к нему компонентов, таких как индуктивность катушки, толщина трансформатора, провода, ширина печатной платы и т. Д. Мы можем получить максимальную теоретическую мощность блока питания, умножив максимальный ток выпрямителя на выходное напряжение.Например, максимальная выходная мощность 12 В источника питания, показанного на Рисунке 30, должна составлять 16 А * 12 В = 192 Вт.

Ⅶ Импульсный источник питания с графикой

На следующих рисунках 3 и 4 показан механизм обратной связи с ШИМ импульсным источником питания. На рисунке 3 показан недорогой источник питания без схемы коррекции коэффициента мощности (PFC). На рисунке 4 показан источник питания среднего и высокого класса с активной конструкцией коррекции коэффициента мощности.

Рисунок 3: Источник питания без цепи PFC

Рисунок 4: Источник питания со схемой коррекции коэффициента мощности

Сравнивая рисунок 3 и рисунок 4, мы можем увидеть разницу между ними: один с активной схемой коррекции коэффициента мощности, а другой не имеет, первый не является преобразователем 110/220 В, но также не имеет цепи удвоителя напряжения.Ниже мы сосредоточимся на объяснении активной мощности PFC.

Чтобы читатели могли лучше понять мощность принципа работы, приведенное выше является очень простой иллюстрацией, на рисунке не указаны другие дополнительные схемы, такие как защита от короткого замыкания, резервная схема, генератор сигналов PG и т. Д. . Конечно, если вы хотите получить более подробную иллюстрацию, посмотрите на рисунок 5. Если вы не понимаете, это не имеет значения, потому что эта картинка изначально предназначалась для просмотра профессиональным проектировщикам.

Рисунок 5: Типовая конструкция блока питания ATX начального уровня

Вы можете спросить, а почему в конструкции, показанной на Рисунке 5, нет схемы выпрямителя напряжения? Фактически, схема ШИМ требует работы по выпрямлению напряжения. Входное напряжение будет откалибровано до того, как оно пройдет через открытую трубку, и напряжение в трансформаторе станет прямоугольным. Следовательно, форма волны на выходе трансформатора представляет собой прямоугольную волну, а не синусоидальную волну. Поскольку в это время форма волны уже является прямоугольной, напряжение можно легко преобразовать в напряжение постоянного тока с помощью трансформатора.То есть после повторной калибровки напряжения трансформатором выходное напряжение становится постоянным. Вот почему часто импульсный источник питания часто называют преобразователем постоянного тока в постоянный.

Контур, питающий схему управления ШИМ, отвечает за все необходимые функции настройки. Если выходное напряжение неправильное, схема управления ШИМ изменит рабочий цикл управляющего сигнала, чтобы адаптироваться к трансформатору, окончательная коррекция выходного напряжения. Эта ситуация часто возникает, когда потребление энергии ПК увеличивается, когда выходное напряжение имеет тенденцию к снижению или когда потребление мощности ПК уменьшается, выходное напряжение имеет тенденцию к увеличению.

Что нам нужно знать

Все цепи и модули перед трансформатором называются «первичными» (первичная сторона), а все цепи и модули за трансформатором называются «вторичными»

  • Блок питания с активной коррекцией коэффициента мощности не имеет преобразователя 110 В / 220 В, но также не имеет удвоителя напряжения.

  • Для источника питания без схемы PFC, если 110 В / 220 В установлено на 110 В, ток будет использовать удвоитель напряжения для повышения 110 В до 220 В перед подачей на выпрямительный мост.

  • Питание ПК

    на открытой лампе с помощью пары силовых MOSFET, конечно, есть и другие комбинации, после которых мы подробно объясним.

  • Форма волны трансформатора требуется для прямоугольной волны, поэтому после формы волны напряжения трансформатора будет прямоугольная волна, а не синусоидальная волна.

  • Управляющий ток ШИМ часто представляет собой интегральную схему, обычно изолированную от первичной обмотки небольшим трансформатором, а иногда через соединительную микросхему (небольшую микросхему со светодиодами и фототранзисторами) и изоляцию первичной стороны.

  • Схема управления

    PWM основана на условиях нагрузки выходной мощности для управления закрытой трубкой переключателя мощности. Если выходное напряжение слишком высокое или слишком низкое, схема управления ШИМ изменит форму волны напряжения, чтобы приспособиться к открытию световой трубки, чтобы достичь цели школьного положительного выходного напряжения.

Далее мы пройдемся по картинке, чтобы изучить мощность каждого модуля и схемы, с помощью физического изображения, чтобы сказать вам, где в силе их найти.

Когда вы включаете питание в первый раз (убедитесь, что шнур питания не подключен к сети, иначе он будет запитан), вы можете быть сбиты с толку странными компонентами внутри, но есть две вещи, которые вы знаете наверняка: Вентилятор блока питания и радиатор.

Однако вы сможете легко определить, какие компоненты в блоке питания относятся к первичной стороне, а какие — к вторичной. В общем, если вы видите большой конденсатор фильтра (источник питания с активной схемой PFC) или два (источник питания без схемы PFC), эта сторона является первичной стороной.

В нормальных условиях между двумя радиаторами источника питания расположены три трансформатора. Например, как показано на фиг. 7 главный трансформатор — самый большой. среднее «тело» обычно отвечает за выход + 5VSB, а минимальное обычно используется для схем управления ШИМ и используется в основном для изоляции первичной и вторичной сторон (именно поэтому бирка «изолятор» прикреплена к трансформатору. на рисунках 3 и 4 выше).Вместо использования трансформатора в качестве «изолятора» в некоторых источниках питания используется одна или несколько оптопар (которые выглядят как интегральные микросхемы), а это означает, что источник питания с такой конструкцией имеет только два трансформатора — основной трансформатор и вспомогательный трансформатор.

Блок питания обычно имеет два радиатора внутри, один на первичной стороне, а другой на вторичной стороне. Если это активный блок питания PFC, то на первичной стороне радиатора можно увидеть переключатель, транзисторы PFC и диоды.Это не обязательно, поскольку некоторые поставщики могут выбрать установку активных компонентов PFC на отдельных радиаторах, с двумя радиаторами с одной стороны.

На вторичной стороне радиатора вы найдете выпрямители, они немного похожи на транзисторы, но на самом деле представляют собой два силовых диода вместе взятых.

Рядом с вторичным радиатором вы также увидите множество конденсаторов и катушек индуктивности, которые вместе составляют модуль фильтра низкого напряжения — найдите их и найдите вторичную сторону.

Самый простой способ различить первичную и вторичную стороны — это проследить за линией электропередачи. Как правило, выходная линия часто подключается к вторичной стороне, в то время как входная линия подключается к первичной стороне (входная линия от сети). Как показано на Рисунке 7.

Выше мы даем общее представление о внутренних модулях блока питания с точки зрения макроса. Ниже мы доработаем, тема перенесена на питание различных компонентов модуля.

Ⅷ Анализ схемы фильтра переходных процессов

При подключении к импульсному источнику питания ПК, электричество поступает в схему переходного фильтра (переходная фильтрация), мы часто говорим, что цепь EMI. На рисунке 8 ниже показана принципиальная схема рекомендуемой схемы фильтра переходных процессов для блока питания ПК.

Почему я подчеркиваю «рекомендуется»? Поскольку большая мощность на рынке, особенно низкопроизводительный источник питания, часто позволяет сэкономить на некоторых компонентах, показанных на рис.8. Таким образом, проверив наличие сокращающейся цепи электромагнитных помех, можно определить плюсы и минусы вашего качества электроэнергии.

Основными компонентами цепей защиты от электромагнитных помех являются MOV (металлооксидные варисторы) или варисторы (обозначенные как RV1 на рисунке 8), отвечающие за подавление всплесков переходных процессов в сети. Элементы MOV также используются в ограничителях перенапряжения. Тем не менее, многие источники питания низкого уровня часто отключают важные компоненты MOV, чтобы сократить расходы. Ограничители перенапряжения больше не важны для источников питания, оборудованных MOV, потому что источник питания уже имеет функцию подавления перенапряжения.

L1 и L2 на рисунке 8 — ферритовые катушки. C1 и C2 — дисковые конденсаторы, обычно синего цвета, эти конденсаторы часто называют конденсаторами Y, . и C3 представляет собой конденсатор из металлизированного полиэфира с типичной емкостью 100 нФ, 470 нФ или 680 нФ, также называемый конденсатором X . Некоторые источники питания оснащены двумя конденсаторами X, подключенными параллельно сети, как показано на RV1 на рисунке 8.

Конденсаторы

X могут быть любыми из параллельных конденсаторов и от сети.Конденсаторы типа Y обычно представляют собой пары пар, которые необходимо подключить последовательно к огню, нулю и средней точке двух конденсаторов через заземление шасси. Другими словами, они подключаются параллельно к электросети.

Схема фильтра переходных процессов может не только играть роль в фильтрации сети, но также предотвращать помехи, создаваемые открытой трубкой, в сети других электронных устройств.

Давайте рассмотрим несколько практических примеров.Вы видите некоторые странности, показанные на рисунке 9? Эта мощность на самом деле не является схемой переходного фильтра! Это дешевый коттеджный блок питания. Обратите внимание, что, глядя на маркировку на плате, схема переходного фильтра должна была быть талантливой, но она была представлена ​​на рынке пронизанным сознанием JS.

Недорогой коттедж Блок питания без переходного фильтра

Как вы можете видеть на рисунке 10, это источник питания низкого уровня с переходным фильтром, но, как мы видим, переходный фильтр этого источника питания устраняет необходимость в важном варисторе MOV и только в ферритовой катушке.однако этот источник питания оснащен дополнительным конденсатором X.

Схема фильтра переходных процессов разделена на электромагнитные помехи первого уровня и электромагнитные помехи второго уровня, много электромагнитных помех источника питания часто размещается на отдельной плате печатной платы, рядом с секцией сетевого интерфейса, два EMI помещаются в питание основного Печатная плата Как показано на рисунках 11 и 12 ниже.

Посмотрите на второй уровень этого силового EMI. Здесь мы видим варистор MOV, хотя его расположение несколько странно, за вторым ферритом.В целом следует сказать, что эта схема EMI источника питания очень завершена.

Следует отметить, что указанный выше источник питания варистора MOV имеет желтый цвет, но на самом деле большая часть MOV темно-синего цвета.

Кроме того, эта схема фильтра переходных процессов питания также оснащена предохранителями (F1 на рисунке 8). Обратите внимание: если вы обнаружите, что предохранители в предохранителе перегорели, вы можете быть уверены, что один или несколько компонентов внутри источника питания неисправны.Если заменить предохранитель в это время бесполезно, когда ваш багажник, скорее всего, снова сгорит.

Ⅸ FAQ

1. Как работает импульсный блок питания?

«Переключатель» в импульсном источнике питания на самом деле представляет собой полупроводник — полевой МОП-транзистор, который либо включен, либо выключен, — переведен в свой диапазон насыщения для передачи энергии через почти нулевое сопротивление. Он делает это много тысяч раз в секунду, создавая высокочастотный посредник переменного тока.

2. В чем разница между импульсным и регулируемым источником питания?

Для этой цели необходимо рассмотреть две топологии: источники питания с линейным регулированием и импульсные источники питания. Линейное регулирование идеально подходит для приложений, требующих низкого уровня шума, тогда как импульсные источники питания лучше подходят для портативных устройств, где важны срок службы батареи и эффективность.

3. Что такое импульсный источник питания постоянного тока?

Импульсный источник питания постоянного тока (также известный как импульсный источник питания) регулирует выходное напряжение посредством процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).Процесс ШИМ генерирует некоторый высокочастотный шум, но позволяет создавать импульсные источники питания с очень высокой энергоэффективностью и малым форм-фактором.

4. Что такое импульсный блок питания 12в?

Импульсные регулируемые источники питания 12 В постоянного тока, иногда называемые источниками питания SMPS, переключателями или импульсными источниками питания, регулируют выходное напряжение 12 В постоянного тока с помощью сложной высокочастотной коммутационной техники, которая использует широтно-импульсную модуляцию и обратную связь.

5. Какой источник питания лучше линейный или импульсный?

Импульсные источники питания

отличаются более высокой эффективностью, меньшим весом, более длительным временем выдержки и возможностью работать в более широких диапазонах входного напряжения. Линейные источники питания обычно менее дороги, но имеют ограниченные возможности и, как правило, больше по физическим размерам.

6. Какие бывают 3 типа блоков питания?

Существует три подгруппы регулируемых источников питания: линейные, переключаемые и аккумуляторные.Из трех основных конструкций регулируемых источников питания линейная является наименее сложной системой, но переключаемое и аккумуляторное питание имеет свои преимущества.

7. Что такое блок питания с автоматическим переключением?

Что ж, этот тип источника питания необходим для обеспечения регулируемой и регулируемой системы электропитания, которая автоматически прекращает подачу в случае отсутствия нагрузки. … Этот механизм автоматически отключает входное питание в случае отсутствия нагрузки.

8.Есть ли в импульсном блоке питания трансформатор?

Импульсные трансформаторы (также известные как трансформаторы импульсного источника питания и трансформаторы SMPS) используются в регулируемом источнике питания и служат для повышения или понижения напряжения или тока и / или обеспечения изоляции между входной и выходной сторонами переключателя. -режимный блок питания.

9. Каковы преимущества и недостатки импульсного источника питания?

• Импульсный блок питания имеет меньшие габариты.

• ИИП имеет небольшой вес.

• Он имеет более высокую энергоэффективность, как правило, от 60 до 70 процентов.

• Имеет сильную защиту от помех.

• SMPS имеет широкий выходной диапазон.

• Низкое тепловыделение в ИИП.

10. Чем SMPS лучше обычного блока питания?

SMPS отличается от линейного источника питания тем, как он преобразует первичное переменное напряжение в выходное постоянное напряжение. SMPS обладают более высокой эффективностью, меньшим весом, меньшими размерами, повышенной долговечностью и позволяют использовать более широкий диапазон входного напряжения.


Рекомендация книги

Эта книга представляет собой наиболее полное исследование теоретических и практических аспектов управления и измерения электромагнитных помех в импульсных источниках питания, включая рассмотрение нестабильности входного фильтра. Новое издание тщательно переработано и включает шесть совершенно новых глав, в то время как существующие главы EMI расширены и включают в себя множество дополнительных пошаговых числовых примеров и ключевых выводов, а также методов снижения электромагнитных помех.Новые темы охватывают весь спектр современных методов импульсного преобразования мощности, понятные, простые, но исчерпывающие, теперь с уникально подробными «настенными справочными таблицами», обеспечивающими легкий доступ даже к сложным темам.

  1. Пошаговый и итерационный подход к расчету высокочастотных потерь в пересылающих преобразователях, включая потери от близости, основанный на уравнениях Доуэлла

  2. Тщательная, но уникально простая блок-схема построения преобразователей постоянного тока в постоянный и их магнитных компонентов в типичных условиях питания с широким входом

  3. Пошаговые решаемые примеры стабилизации контуров управления всех трех основных топологий с использованием крутизны или обычных операционных усилителей, а также управления в режиме тока или напряжения

— Санджая Маниктала (Автор)

В книге «Проектирование и оптимизация импульсных источников питания», второе издание, тщательно переработанное, объясняется, как проектировать надежные и высокопроизводительные импульсные источники питания для современной электроники.Книга охватывает современные топологии и преобразователи и содержит новую информацию о проектировании или выборе эталонов ширины запрещенной зоны, конструкции трансформатора с использованием подробных новых проектных диаграмм для эффектов близости, диаграммах снижения эффективности понижения эффективности, методах активного сброса, морфологии топологии и тщательном рассмотрении AC-DC. конец процедуры проектирования.

Этот обновленный ресурс содержит схемы проектирования и числовые примеры для комплексного проектирования контуров обратной связи, включая TL431, а также первую в мире методологию нисходящего упрощенного проектирования для резонансных преобразователей с широким входом (LLC).В это практическое руководство также включена пошаговая процедура сравнительного проектирования преобразователей пересылки и обратного хода.

— Санджая Маниктала (Автор)


Актуальная информация по «Анализ принципа импульсного источника питания»

О статье «Анализ принципа импульсного источника питания», Если у вас есть лучшие идеи, не стесняйтесь писать свои мысли в следующей области комментариев. Вы также можете найти больше статей об электронных полупроводниках через поисковую систему Google или обратиться к следующим статьям по теме.

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производителей Категория Описание
ПроизводительЧасть #: 2N3700 Сравнить: Текущая часть Производитель: ST Microelectronics Категория: БЮЦ Описание: Trans GP BJT NPN 80V 1A 0.Сумка TO-18, 5 Вт (1/2 Вт), 3 контакта,
Производитель Номер детали: JANTX2N3700 Сравнить: 2N3700 VS JANTX2N3700 Производитель: Microsemi Категория: БЮЦ Описание: Trans GP BJT NPN 80V 1A 3Pin TO-18
ПроизводительНомер детали: JANTXV2N3700 Сравнить: 2N3700 VS JANTXV2N3700 Производитель: Microsemi Категория: БЮЦ Описание: Кремниевый транзистор низкой мощности NPN со сквозным отверстием, 80 В, 1 А, серия JANTXV — TO-18
ПроизводительЧасть #: 2N3700 Сравнить: 2N3700 VS 2N3700 Производитель: Multicomp Категория: БЮЦ Описание: Биполярный (BJT) транзистор MULTICOMP 2N3700, NPN, 80 В, 400 МГц, 0.5 Вт (1/2 Вт), 1 А, 300 чFE

Источники питания, схемы фильтров

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Опишите принцип действия емкостного конденсатора в базовых источниках питания.
  • • Резервуар-конденсатор действия.
  • • Влияние накопительного конденсатора на постоянную составляющую.
  • • Влияние накопительного конденсатора на ток диода.
  • Опишите принципы работы фильтра нижних частот, используемого в базовых источниках питания.
  • • Фильтры LC.
  • • RC-фильтры.

Компоненты фильтра

Типичную схему фильтра источника питания можно лучше всего понять, разделив схему на две части: накопительный конденсатор и фильтр нижних частот.Каждая из этих частей способствует удалению оставшихся импульсов переменного тока, но по-разному.

Резервуарный конденсатор

Рис. 1.2.1 Резервуарный конденсатор

На рис. 1.2.1 показан электролитический конденсатор, используемый в качестве накопительного конденсатора, названный так потому, что он действует как временный накопитель выходного тока источника питания. Выпрямительный диод подает ток для зарядки накопительного конденсатора в каждом цикле входной волны. Накопительный конденсатор представляет собой большой электролитический конденсатор, обычно на несколько сотен или даже тысячу и более микрофарад, особенно в БП с сетевой частотой.Это очень большое значение емкости требуется, потому что накопительный конденсатор при зарядке должен обеспечивать достаточный постоянный ток для поддержания стабильного выхода блока питания в отсутствие входного тока; то есть во время промежутков между положительными полупериодами, когда выпрямитель не проводит ток.

Действие емкостного конденсатора на полуволновую выпрямленную синусоидальную волну показано на рис. 1.2.2. В течение каждого цикла анодное переменное напряжение выпрямителя увеличивается до Vpk. В некоторой точке, близкой к Vpk, анодное напряжение превышает катодное напряжение, выпрямитель проводит ток, и протекает импульс тока, заряжающий накопительный конденсатор до значения Vpk.

Рис. 1.2.2 Действие резервуарного конденсатора

Когда входная волна проходит через Vpk, напряжение на аноде выпрямителя падает ниже напряжения конденсатора, выпрямитель становится смещенным в обратном направлении и проводимость прекращается. Цепь нагрузки теперь питается только от емкостного конденсатора (отсюда и необходимость в конденсаторе большой емкости).

Конечно, даже несмотря на то, что накопительный конденсатор имеет большое значение, он разряжается, когда питает нагрузку, и его напряжение падает, но не очень сильно. В какой-то момент во время следующего цикла подключения к сети входное напряжение выпрямителя поднимается выше напряжения на частично разряженном конденсаторе, и резервуар снова заряжается до пикового значения Vpk.

Пульсация переменного тока

Величина разряда накопительного конденсатора в каждом полупериоде определяется током, потребляемым нагрузкой. Чем выше ток нагрузки, тем сильнее разряд, но при условии, что потребляемый ток не является чрезмерным, количество переменного тока, присутствующего на выходе, значительно уменьшается. Обычно размах амплитуды оставшегося переменного тока (называемого пульсацией, поскольку волны переменного тока теперь значительно уменьшены) не превышает 10% от выходного напряжения постоянного тока.

Выход постоянного тока выпрямителя без накопительного конденсатора равен 0.637 Впик для двухполупериодных выпрямителей или 0,317 Впик для однополупериодных. Добавление конденсатора увеличивает уровень постоянного тока выходной волны почти до пикового значения входной волны, как видно из рис. 1.1.9.

Чтобы получить наименьшие пульсации переменного тока и наивысший уровень постоянного тока, было бы разумно использовать максимально возможный резервуарный конденсатор. Однако есть загвоздка. Конденсатор обеспечивает ток нагрузки большую часть времени (когда диод не проводит). Этот ток частично разряжает конденсатор, поэтому вся энергия, используемая нагрузкой в ​​течение большей части цикла, должна быть восполнена за очень короткое оставшееся время, в течение которого диод проводит в каждом цикле.

Формула, связывающая заряд, время и ток, гласит:

Q = Оно

Заряд (Q) конденсатора зависит от величины тока (I), протекающего в течение времени (t).

Следовательно, чем короче время зарядки, тем больший ток должен подавать диод для его зарядки. Если конденсатор очень большой, его напряжение практически не будет падать между импульсами зарядки; это вызовет очень небольшую пульсацию, но потребует очень коротких импульсов гораздо более высокого тока для зарядки накопительного конденсатора.И входной трансформатор, и выпрямительные диоды должны обеспечивать этот ток. Это означает использование более высокого номинального тока для диодов и трансформатора, чем было бы необходимо для емкостного конденсатора меньшего размера.

Таким образом, есть преимущество в уменьшении емкости резервуарного конденсатора, что позволяет увеличить имеющуюся пульсацию, но это может быть эффективно устранено путем использования ступеней фильтра нижних частот и регулятора между резервуарным конденсатором и нагрузкой.

Это влияние увеличения размера резервуара на ток диода и трансформатора следует учитывать при любых операциях по обслуживанию; Замена накопительного конденсатора на конденсатор большей емкости, чем в исходной конструкции, «для уменьшения гула сети» может показаться хорошей идеей, но может привести к повреждению выпрямительного диода и / или трансформатора.

При двухполупериодном выпрямлении характеристики резервуарного конденсатора по устранению пульсаций переменного тока значительно лучше, чем с полуволновым, для резервуарного конденсатора того же размера пульсация составляет примерно половину амплитуды, чем в полуволновых источниках, потому что в двухполупериодных схемах периоды разряда короче, так как накопительный конденсатор заряжается с частотой, вдвое превышающей частоту полуволновой конструкции.

Фильтры низких частот

Хотя пригодный для использования источник питания может быть изготовлен с использованием только резервуарного конденсатора для устранения пульсаций переменного тока, обычно необходимо также включать фильтр нижних частот и / или ступень регулятора после резервуарного конденсатора, чтобы удалить любые оставшиеся пульсации переменного тока и улучшить стабилизацию. выходного напряжения постоянного тока в условиях переменной нагрузки.

Рис. 1.2.3 LC-фильтр

Рис. 1.2.4 RC-фильтр

Фильтры нижних частот LC или RC могут использоваться для удаления пульсации, остающейся после накопительного конденсатора.LC-фильтр, показанный на рис. 1.2.3, более эффективен и дает лучшие результаты, чем RC-фильтр, показанный на рис. 1.2.4, но для базовых источников питания конструкции LC менее популярны, чем RC, поскольку катушки индуктивности, необходимые для фильтрации Для эффективной работы на частотах от 50 до 120 Гц необходимы большие и дорогие ламинированные или тороидальные сердечники. Однако в современных конструкциях, использующих импульсные источники питания, где любые пульсации переменного тока имеют гораздо более высокие частоты, можно использовать индукторы с ферритовым сердечником гораздо меньшего размера.

Фильтр нижних частот пропускает низкую частоту, в данном случае постоянный ток (0 Гц), и блокирует более высокие частоты, будь то 50 Гц или 120 Гц в основных схемах или десятки кГц в схемах с переключением.

Реактивное сопротивление (X C ) конденсатора в любом из фильтров очень низкое по сравнению с сопротивлением резистора R или реактивным сопротивлением дросселя X L на частоте пульсаций. В RC-схемах сопротивление R должно быть довольно низким, так как через него должен проходить весь ток нагрузки, может быть, несколько ампер, выделяя значительное количество тепла. Поэтому типичное значение составляет 50 Ом или меньше, и даже при этом значении обычно необходимо использовать большой проволочный резистор.Это ограничивает эффективность фильтра, поскольку соотношение между сопротивлением R и реактивным сопротивлением конденсатора не будет больше примерно 25: 1. Тогда это будет типичный коэффициент уменьшения амплитуды пульсаций. При включении фильтра нижних частот на резисторе теряется некоторое напряжение, но этот недостаток компенсируется лучшими характеристиками пульсаций, чем при использовании только емкостного конденсатора.

LC-фильтр работает намного лучше, чем RC-фильтр, потому что можно сделать соотношение между X C и X L намного большим, чем соотношение между X C и R.Обычно соотношение в LC-фильтре может составлять 1: 4000, что дает гораздо лучшее подавление пульсаций, чем RC-фильтр. Кроме того, поскольку сопротивление постоянному току катушки индуктивности в LC-фильтре намного меньше, чем сопротивление R в RC-фильтре, проблема выделения тепла большим постоянным током значительно снижается в LC-фильтрах.

С помощью комбинированного накопительного конденсатора и фильтра нижних частот можно удалить 95% или более пульсаций переменного тока и получить выходное напряжение, примерно равное пиковому напряжению входной волны.Однако простой источник питания, состоящий только из трансформатора, выпрямителя, резервуара и фильтра нижних частот, имеет некоторые недостатки.

Рис. 1.2.5 Адаптер постоянного тока

Выходное напряжение блока питания имеет тенденцию падать по мере увеличения тока на выходе. Это связано с:

а. Резервуарный конденсатор разряжается больше в каждом цикле.

г. Большее падение напряжения на резисторе или дроссель в фильтре нижних частот при увеличении тока.

Эти проблемы можно в значительной степени преодолеть, включив на выходе источника питания каскад регулятора, как описано в модуле 2 источника питания.

Однако основные схемы питания, описанные здесь в Модуле 1, обычно используются в обычных адаптерах постоянного тока типа «настенная бородавка», поставляемых со многими электронными продуктами. Наиболее распространенные версии включают трансформатор, мостовой выпрямитель и иногда накопительный конденсатор. Дополнительная фильтрация и регулировка / стабилизация обычно выполняются в цепи, питаемой от адаптера.

Как можно улучшить выходную мощность базового источника питания с помощью схем регулирования, объясняется в Модуле 2 источников питания

Диодные приложения (блоки питания, регуляторы и ограничители напряжения) [Analog Devices Wiki]

6.1 выпрямитель

Выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC), процесс, известный как выпрямление. Выпрямители находят множество применений, в том числе в качестве компонентов источников питания и в качестве детекторов амплитудной модуляции (детекторов огибающей) радиосигналов. В выпрямителях чаще всего используются твердотельные диоды, но при очень высоких напряжениях или токах могут использоваться и другие типы компонентов. Когда для выпрямления переменного тока используется только один диод (блокируя отрицательную или положительную часть формы волны), разница между термином «диод» и термином «выпрямитель» заключается просто в использовании.Термин выпрямитель описывает диод, который используется для преобразования переменного тока в постоянный. Большинство выпрямительных схем содержат несколько диодов в определенной конфигурации для более эффективного преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, чем это возможно при использовании только одного диода.

6.1.1 Полуволновое выпрямление

При полуволновом выпрямлении либо положительная, либо отрицательная половина волны переменного тока проходит, а другая половина блокируется. Поскольку только половина входного сигнала достигает выхода, его эффективность составляет только 50%, если используется для передачи энергии.Полупериодное выпрямление может быть достигнуто с помощью одного диода в однофазном питании, как показано на рисунке 6.1, или с помощью трех диодов в трехфазном питании.

Рисунок 6.1 Полупериодный выпрямитель с одним диодом

Выходное постоянное напряжение полуволнового выпрямителя при синусоидальном входе можно рассчитать по следующим идеальным уравнениям:

6.1.2 Двухполупериодное выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительную, так и отрицательную половины входного сигнала в одну полярность (положительную или отрицательную) на своем выходе.При использовании обеих половин формы волны переменного тока двухполупериодное выпрямление более эффективно, чем полуволновое.

При использовании простого трансформатора без вторичной обмотки с отводом по центру требуются четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Четыре расположенных таким образом диода называются диодным мостом или мостовым выпрямителем, как показано на рисунке 6.2. Мостовой выпрямитель также может использоваться для преобразования входа постоянного тока неизвестной или произвольной полярности в выход известной полярности. Обычно это требуется в электронных телефонах или других телефонных устройствах, где полярность постоянного тока на двух телефонных проводах неизвестна.Существуют также приложения для защиты от случайного переключения батарей в цепях с батарейным питанием.

Рисунок 6.2 Мостовой выпрямитель: двухполупериодный выпрямитель с 4 диодами.

Для однофазного переменного тока, если трансформатор имеет центральное ответвление, тогда два диода, соединенные спина к спине (, т.е. анод-анод или катод-катод) могут образовать двухполупериодный выпрямитель. На вторичной обмотке трансформатора требуется вдвое больше обмоток, чтобы получить такое же выходное напряжение, чем у мостового выпрямителя, описанного выше.Это не так эффективно с точки зрения трансформатора, потому что ток течет только в одной половине вторичной обмотки в течение каждого положительного и отрицательного полупериода входа переменного тока.

Рисунок 6.3 Двухполупериодный выпрямитель с центральным трансформатором с ответвлениями и 2 диодами.

Если включить вторую пару диодов, как показано на рисунке 6.4, то могут генерироваться напряжения как положительной, так и отрицательной полярности относительно центрального отвода трансформатора. Можно также рассматривать эту схему как такую ​​же, как добавление центрального ответвителя ко вторичной обмотке в двухполупериодном мостовом выпрямителе, показанном на рисунке 6.2.

Рисунок 6.4 Двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и 4 диодами.

ALM1000 Лабораторные диодные выпрямители

6.1.3 Сглаживание выхода выпрямителя

Полупериодное или двухполупериодное выпрямление не создает постоянного напряжения постоянного тока, как мы видели на предыдущих рисунках. Чтобы обеспечить стабильное постоянное напряжение от источника выпрямленного переменного тока, необходим фильтр или сглаживающая схема. В простейшей форме это может быть просто конденсатор, подключенный к выходу постоянного тока выпрямителя.По-прежнему останется некоторое количество пульсаций переменного тока, при котором напряжение не будет полностью сглажено. Амплитуда оставшейся пульсации зависит от того, насколько нагрузка разряжает конденсатор между пиками формы волны.

Рисунок 6.5 (a) RC-фильтр однополупериодного выпрямителя

Рисунок 6.5 (b) RC-фильтр двухполупериодного выпрямителя

Размер конденсатора фильтра C 1 представляет собой компромисс. Для данной нагрузки, R L , конденсатор большего размера уменьшит пульсации, но будет стоить дороже и создаст более высокие пиковые токи во вторичной обмотке трансформатора и в источнике питания, питающем его.В крайних случаях, когда много выпрямителей загружено в цепь распределения мощности, для распределительной сети может оказаться затруднительным поддерживать правильно сформированную синусоидальную форму волны напряжения.

Для данной допустимой пульсации требуемый размер конденсатора пропорционален току нагрузки и обратно пропорционален частоте питания и количеству выходных пиков выпрямителя за цикл входа. Ток нагрузки и частота питания обычно находятся вне контроля разработчика выпрямительной системы, но на количество пиков на входной цикл может повлиять выбор конструкции выпрямителя.Максимальное пульсирующее напряжение, присутствующее в схеме полноволнового выпрямителя, определяется не только значением сглаживающего конденсатора, но и частотой и током нагрузки, и рассчитывается как:

Где:
В пульсации — максимальное напряжение пульсаций на выходе постоянного тока
I Нагрузка — постоянный ток нагрузки
F — частота пульсаций (обычно в 2 раза больше частоты переменного тока)
C — сглаживающий конденсатор

Однополупериодный выпрямитель, рисунок 6.5 (а) будет давать только один пик за цикл, и по этой и другим причинам используется только в очень небольших источниках питания и там, где важны стоимость и сложность. Двухполупериодный выпрямитель, рис. 6.5 (b), дает два пика за цикл, и это лучшее, что можно сделать с однофазным входом. Для трехфазных входов трехфазный мост будет давать шесть пиков за цикл, и даже большее количество пиков может быть достигнуто с помощью трансформаторных цепей, размещенных перед выпрямителем, для преобразования в фазу более высокого порядка.

Чтобы еще больше уменьшить эту пульсацию, можно использовать π-фильтр LC (пи-фильтр), такой как показано на рисунке 6.6. Это дополняет накопительный конденсатор C 1 последовательной катушкой индуктивности L 1 и вторым фильтрующим конденсатором C 2 , так что на выводах конечного конденсатора фильтра можно получить более стабильный выходной сигнал постоянного тока. Последовательный индуктор имеет высокий импеданс на частоте пульсаций тока.

Рисунок 6.6 LC π-фильтр (пи-фильтр)

Более обычная альтернатива фильтру, необходимая, если для нагрузки постоянного тока требуется очень плавное напряжение питания, — это установка конденсатора фильтра с регулятором напряжения, который мы обсудим в разделе 6.3. Конденсатор фильтра должен быть достаточно большим, чтобы избежать падения пульсаций ниже напряжения падения используемого регулятора. Регулятор служит как для устранения последней пульсации, так и для устранения отклонений в характеристиках питания и нагрузки. Можно было бы использовать конденсатор фильтра меньшего размера (который может быть большим для сильноточных источников питания), а затем применить некоторую фильтрацию, а также регулятор, но это не обычная стратегия проектирования. Крайний вариант этого подхода — полностью отказаться от конденсатора фильтра и направить выпрямленный сигнал прямо во входной фильтр катушки индуктивности.Преимущество этой схемы состоит в том, что форма волны тока более плавная, и, следовательно, выпрямителю больше не приходится иметь дело с током в виде большого импульса тока только на пиках входной синусоидальной волны, а вместо этого подача тока распространяется на большую часть цикл. Обратной стороной является то, что выходное напряжение намного ниже — приблизительно среднее значение полупериода переменного тока, а не пиковое.

6.2 Выпрямители с удвоением напряжения

Простой однополупериодный выпрямитель может быть построен в двух версиях с диодом, направленным в противоположных направлениях: одна версия подключает отрицательную клемму выхода непосредственно к источнику переменного тока, а другая подключает положительную клемму выхода непосредственно к источнику переменного тока.Комбинируя оба из них с отдельными выходными сглаживающими конденсаторами, можно получить выходное напряжение, почти вдвое превышающее пиковое входное напряжение переменного тока, рисунок 6.7. Это также обеспечивает отвод посередине, что позволяет использовать такую ​​схему в качестве источника питания с разделенной шиной (положительной и отрицательной).

Рисунок 6.7 Простой удвоитель напряжения.

Вариант этого состоит в том, чтобы использовать два последовательно соединенных конденсатора для сглаживания выходного сигнала на мостовом выпрямителе, а затем установить переключатель между средней точкой этих конденсаторов и одной из входных клемм переменного тока.При разомкнутом переключателе эта схема будет действовать как обычный мостовой выпрямитель, а при замкнутом — как выпрямитель с удвоением напряжения. Другими словами, это позволяет легко получить напряжение примерно 320 В (+/- около 15%) постоянного тока из любой сети в мире, которое затем можно подать в относительно простой импульсный источник питания.

Обзор раздела:

  • Выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).

  • Полупериодный выпрямитель — это схема, которая позволяет приложить к нагрузке только один полупериод формы волны переменного напряжения, в результате чего на ней будет одна неизменяющаяся полярность.Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, значительно «пульсирует».

  • Двухполупериодный выпрямитель — это схема, которая преобразует оба полупериода формы волны переменного напряжения в непрерывную серию импульсов напряжения одинаковой полярности. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, не так сильно «пульсирует».

  • Конденсаторы используются для сглаживания или фильтрации пульсаций, присутствующих в выпрямленном постоянном токе, а иногда используются более сложные фильтры с катушками индуктивности и конденсаторами.

6.3 Стабилитрон как регулятор напряжения

Стабилитроны широко используются в качестве источников опорного напряжения и шунтирующих стабилизаторов для регулирования напряжения в небольших цепях. При параллельном подключении к источнику переменного напряжения, например, к диодному выпрямителю, который мы только что обсудили, так что он имеет обратное смещение, стабилитрон проводит ток, когда напряжение достигает обратного напряжения пробоя диода. С этого момента относительно низкий импеданс диода поддерживает напряжение на диоде на этом значении.

Рисунок 6.8 Опорное напряжение на стабилитроне

В схеме, показанной на рисунке 6.8, типичный шунтирующий стабилизатор, входное напряжение В IN стабилизируется до стабильного выходного напряжения В OUT . Напряжение пробоя обратного смещения диода D Z стабильно в широком диапазоне токов и поддерживает относительно постоянное значение V OUT , даже если входное напряжение может колебаться в довольно широком диапазоне.Из-за низкого импеданса диода при такой работе используется последовательный резистор R S для ограничения тока в цепи.

В случае этой простой ссылки ток, протекающий в диоде, определяется с помощью закона Ома и известного падения напряжения на резисторе R S .

Стоимость R S должна удовлетворять двум условиям:

  • R S должен быть достаточно малым, чтобы ток через D Z удерживал D Z в обратном пробое.Значение этого тока указано в паспорте производителя для D Z . Например, обычное устройство BZX79C5V6, 5,6 V 0,5? стабилитрон, имеет рекомендуемый обратный ток 5 мА . Если через D Z существует недостаточный ток, то V OUT будет нерегулируемым и будет меньше номинального напряжения пробоя. При расчете R S необходимо сделать поправку на любой ток через любую внешнюю нагрузку, которая может быть подключена к V OUT , не показанным на этой диаграмме.
  • R S должен быть достаточно большим, чтобы ток через D Z не превысил номинальный максимум и не разрушил устройство. Если ток через D Z равен I D , его напряжение пробоя В B и максимальная рассеиваемая мощность P MAX , тогда:

Нагрузка может быть помещена поперек диода в этой опорной цепи, и пока стабилитрон остается в обратном пробое, диод будет обеспечивать стабильный источник напряжения для нагрузки.Стабилитроны в этой конфигурации часто используются в качестве стабильных эталонов для более сложных схем регулятора напряжения, включающих каскады буферного усилителя для подачи больших токов на нагрузку.

Шунтирующие регуляторы просты, но требования, чтобы балластный резистор R S был достаточно малым, чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в худшем случае (низкое входное напряжение одновременно с большим током нагрузки), как правило, оставляет много тока, протекающего в диод, что делает стабилизатор довольно неэффективным с высокой рассеиваемой мощностью в режиме покоя, подходящим только для небольших нагрузок.

Эти устройства также встречаются, обычно последовательно с переходом база-эмиттер, в транзисторных каскадах, где можно использовать выборочный выбор устройства, сосредоточенного вокруг точки лавины или стабилитрона, чтобы ввести компенсационную балансировку температурного коэффициента PN перехода транзистора. Примером такого использования может быть усилитель ошибки постоянного тока, используемый в системе обратной связи цепи регулируемого источника питания.

В качестве примечания: стабилитроны также используются в устройствах защиты от перенапряжения для ограничения скачков переходного напряжения.Еще одно примечательное применение стабилитрона — использование шума, вызванного его лавинным пробоем, в генераторе случайных чисел, который никогда не повторяется.

Пример конструкции регулятора:

Требуется выходное напряжение 5 В и требуемый выходной ток 60 мА.

Сначала мы должны выбрать стабилитрон, В Z = 4,7 В, что является ближайшим доступным значением.

Нам нужно определить номинальное входное напряжение, и оно должно быть на несколько вольт больше, чем В Z .В этом примере мы будем использовать V IN = 8V.

Как правило, мы выбираем номинальный ток через стабилитрон равным 10% от требуемого выходного тока нагрузки или 6 мА. Затем определяется ток I max = 66 мА, который будет протекать через R S (выходной ток плюс 10%).

Последовательный резистор R S = (8 В — 4,7 В) / 66 мА = 50 Ом, мы бы выбрали R S = 47 Ом, что является ближайшим стандартным значением.

Номинальная мощность резистора P RS > (8В — 4.7 В) × 66 мА = 218 мВт, поэтому мы выбираем P RS = 0,5 Вт

Максимальную мощность, которая может рассеиваться в стабилитроне при нулевом токе в выходной нагрузке, можно рассчитать как P Z > 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, поэтому мы бы выбрали P Z = 400 мВт.

Лабораторная работа ADALM2000: стабилизатор стабилитрона

Упражнение 6.3.1

Для показанной схемы, если напряжение источника питания V IN увеличивается, напряжение на нагрузочном резисторе R L будет:

  1. прибавка

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания V IN уменьшается, напряжение на нагрузочном резисторе R L будет:

  1. прибавка

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания V IN увеличивается, напряжение на последовательном резисторе R S будет:

  1. прибавка

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания V IN увеличивается, ток через нагрузочный резистор R L будет:

  1. прибавка

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания В IN уменьшается, ток через стабилитрон D Z будет:

  1. прибавка

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания V IN увеличивается, ток через последовательный резистор R L будет:

  1. прибавка

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

Вернуться к содержанию

Стабилизатор напряжения

— 300 Вольт / 2 А — Источник питания постоянного тока

Запустите poweresim, чтобы получить быстрый и грязный дизайн SMPS, примерно так:

Дроссели и трансформаторы привода затвора должны быть стандартными, но главный трансформатор, скорее всего, будет заказной деталью.Вы можете намотать один вручную на подходящий сердечник, чтобы создать его прототип; затем попросите кого-нибудь вроде Coilcraft изготовить для вас эту нестандартную деталь.

Как это работает: есть секция L-C фильтра, которая предотвращает посылку шума источником питания в линию питания, затем выпрямитель и накопительный конденсатор. После этого у вас есть полумост с парой МОП-транзисторов, который управляет нестандартным трансформатором на довольно высокой частоте, скажем, 50-100 кГц. Выход трансформатора выпрямляется и снова фильтруется для получения выходного сигнала.Выходное напряжение измеряется резистивным делителем, и управляющая ИС генерирует сигналы для управления затворами MOSFET, которые отправляются на затворы через трансформаторы управления затвором (и некоторые дополнительные схемы). Вот и все 🙂

Примечание по безопасности: большинство частей этой схемы убьет вас , если вы дотронетесь до них, когда она включена. Конденсаторы могут убить вас, даже если выключен. Поместите резисторы на каждый рассчитанный конденсатор, чтобы конденсатор разрядился через резистор в течение нескольких секунд; для отладки выключите, подождите пять секунд, затем работайте.Мне также нравится, когда несколько вольтметров подключены к некоторым ключевым конденсаторам, например, C10, C15, C7, поэтому я, , знаю с первого взгляда, какое напряжение в цепи имеет в нем. Полностью уберите руки, пока он включен (включая удерживание щупов осциллографа или прикосновение к ручкам на осциллографе). Подключите осциллограф, затем отойдите назад и включите. Подключение его к розетке GFI (или удлинителю) также является хорошей идеей, но не рассчитывайте только на это.

Предложение: Если вы никогда раньше не строили низковольтный импульсный источник питания, высоковольтный импульсный источник питания — не лучшее место для начала.Выберите готовый продукт, даже если он стоит дорого. Рекомендую TDK-Lambda GENH 300-2.5 (конечно есть и другие варианты). Если вы не планируете сделать много из них (100 штук), вы, вероятно, не сэкономите денег, пытаясь создать собственный.

9 способов построения цепей питания 24 В с простыми деталями

Нам нужно использовать цепь питания 24 В 2 А для усилителя мощности 30 Вт. В схеме находится фиксированная схема регулятора постоянного тока.

Таким образом, ваш усилитель имеет более качественный звук.При нагрузке используйте много токов.

Выходное напряжение по-прежнему напряжение 24 В, с низкой пульсацией. Так что малошумящий динамик на вашем усилителе .

Обновление: стало лучше. Если у нас есть много способов сделать. Итак, позвольте мне показать вам, как выбрать (или спроектировать) схему во многих случаях ниже!

Конечно, это схема питания от 230 В переменного тока до 24 В постоянного тока .

Мы можем использовать эти схемы для любых работ и можем изменять выходное напряжение по вашему желанию.

Эта схема состоит из нескольких частей и ее легко купить на большинстве местных рынков.

При проектировании любых схем. Мы должны использовать схему как необходимую нагрузку.

Вы новичок? Learn Basic Electronics

Не используйте слишком много!

Это все равно что ездить на слоне, чтобы поймать кузнечика. Потому что это расточительно и ненужно.

Нерегулируемый источник питания 24 В, 2 А

Если ваша нагрузка…

  • Всегда используйте постоянный ток. Например, катушки, светодиоды, лампы, резисторы, нагревательная катушка, двигатель постоянного тока и т. Д.
  • Внутри имеется фиксированная регулируемая цепь постоянного тока.Например, мини-телевизор, мониторы и прочее.

Думаю, для вашей работы достаточно нерегулируемого блока питания. Легко и экономно.

Представьте, что вы пытаетесь собрать маленькие стручки куриных яиц.

Вы будете использовать лампочку 24V 25W. Потому что он у вас есть и постоянное переменное напряжение опасно для детей.

Лампы накаливания имеют преимущество. Пока они загораются.

CR: Фото Нормана

Они также отапливаются. Что подходит для экспериментов с инкубационными яйцами.

Как спроектировать схему

В схеме мы должны выбрать 4 списка компонентов.


1. Трансформатор (Т1) — основная мощность.
Посмотрите на нагрузку: лампочки 24V 25W. Они используют ток…

P / V = ​​I
P = 25 Вт; V = 24V
Итак, I = 25/24 = 1.04A.

Можно использовать трансформатор на 1 А. Но уже давно жарко. Мы должны, как минимум, в 1,5 раза превышать ток нагрузки. Или 1,5А в данном случае.

Но трансформатора на 1,5А не найти.Так что лучше использовать 2А.

Тогда сколько напряжений трансформатора (ACV)?

As Принцип нерегулируемого питания DCV в 1,414 раза больше ACV.

Когда лампочки 24В. ACV = 24 В / 1,414 = 16,9 В

Мы можем использовать трансформатор 18 В. При отсутствии нагрузки напряжение составляет около 26 В.

А В нагрузке напряжение может быть ниже 22В. Но он может держать свет стабильным.

Итак, нам стоит вторичный трансформатор 18В 2А.

2. Диодный выпрямитель (D1-D4) — используйте двукратный ток нагрузки.

В этом я использую 1N5402, они могут давать выход 3А.

Или вы можете получить 1N4007 параллельно, оба могут получить 2A.

3. Конденсаторный фильтр (C1) — поддерживает стабильное выходное напряжение при использовании нагрузки.

Вы же не любите много считать? Используйте прямо сейчас 2000 мкФ на ток нагрузки 1 А.

Предположим, вы используете конденсатор емкостью 1000 мкФ. Лампочка может быть тусклой. И напряжение падает.

Нам нужно больше конденсаторов. Вы можете подключить их параллельно, чтобы увеличить емкость.

Или, с другой стороны, если вы не можете найти больше конденсаторов. Вы можете использовать трансформатор с напряжением до 20 В.

Напряжение выше. Но при отсутствии нагрузки или слаботоковой нагрузке. Напряжение составляет 28,28 В

Больше тока вверх

Если вы хотите больше тока до 5A, 8A, 10A. Выглядит так же. Например, источник питания 5А.

Вам необходимо использовать трансформатор 5A, выпрямитель диодов — мост 10A 100V.

И конденсаторный фильтр 2200 мкФ x 5 (параллельно) = 10000 мкФ 35 В (всего).

Слаботочный регулируемый источник питания 24 В

Если у вас небольшая нагрузка, используйте ток ниже 30 мА. Достаточно использовать стабилитрон стабилизатора напряжения. Смотрите схему ниже.

Используем только трансформатор 0,1А, а мощность R1 интересна. Мы можем это найти. С

P = (V x V) / R
V = 10 В, R = 330 Ом.
P = (10 × 10) / 330 = 0,303 Вт.

Если мы используем 0,25 Вт, он может нагреваться.

Вы должны использовать 0,5 Вт. Конденсаторный фильтр
C2 нормально использовать 0.05 раз C1. Конденсатор C3 снижает выброс напряжения на выходе.

Вот несколько связанных статей, которые вы, возможно, захотите прочитать:

Источник питания 24 В, 1 А с использованием LM7824

Для нагрузки используйте нижний ток 1000 мА. Я считаю, что лучше всего использовать стабилизатор напряжения LM7824. Это проще и дешевле, чем стабилитрон и транзисторный стабилизатор.

Посмотрите на приведенную выше схему источника питания 24 В 1 А.

Остальные части схемы я использую, как указано выше.

Примените 7805 к источнику питания 24 В


Если у вас только 7805 .Но вы хотите сделать регулируемый источник питания 24 В, 1 А. Это можно сделать с помощью потенциометра VR1 и резисторов R1. Это просто, но полезно.

Когда мы настраиваем VR1 на высокое или низкое сопротивление. Выходное напряжение 5В. Но если мы настроим VR1 на низкое или высокое сопротивление, закройте 5К.

Стабилитрон-стабилизатор

Схема источника питания 24 В, 2 А Схема

Это тип последовательного регулятора напряжения. Некоторые назвали его «Стабилизатор напряжения серии транзисторов». Если вы хотите узнать больше… Нажмите

Как это работает

Прежде всего, , мы видим на схеме источника питания , регулируемого 24 В, .Он состоит из 2 основных частей.

1. Нерегулируемый источник питания постоянного тока.

Вот пошаговый процесс:

  • Понижающий трансформатор-T1
  • Двухполупериодный выпрямительный мост (с D1 по D4)
  • Фильтрующий конденсатор C1.

2. Регулируемая цепь, состоящая из R1, ZD1, ZD2, C2 и Q1.

Во-вторых, мы приходим, чтобы увидеть работу схемы. Когда мы подаем напряжение переменного тока на шнур питания, трансформатор T1 изменяет 230 В переменного тока (PRI) примерно на 24 В переменного тока (сек).

Затем выпрямительный мост с D1 по D4 преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток.

Далее, Большой электролитический конденсатор C1 фильтрует пульсирующий постоянный ток для сглаживания постоянного напряжения около 36 В. Но это еще не все. Т.к. это не регулируемое постоянное напряжение 24В на 2А.

После этого напряжение постоянного тока протекает через R1 на стабилитроны (ZD1, ZD2), чтобы поддерживать постоянное напряжение на уровне 25 В.

Это напряжение на базе транзистора Дарлингтона Q1 смещает его рабочий полный ток более чем на 2А.

Конденсаторы C2, C3, C4 действуют как накопительный конденсатор для уменьшения шума на выходе. Это делает постоянным напряжением на выходе 24 В.

Светодиод 1 показывает питание цепи, резистор R3 которого является ограничивающим резистором.

Детали, которые вам понадобятся

Q1 = TIP122 или аналогичный, 45V 4A NPN транзистор
D1-D4 = 1N5407, 1000V 3A Выпрямительные диоды
ZD1 = 12 В 1 Вт, стабилитроны
ZD2 = 13 В 2 Вт 9135 стабилитрон 0.Допуск резисторов 5 Вт: 5%

R1 = 1K
R2 = 2,2K

Электролитические конденсаторы,
C1 = 4700 мкФ 63 В
C2 = 220 мкФ 50 В
C2, C4 = 220 мкФ 50 В

C3 = 0,1 мкФ 50 В
LED1 = Красный LED , 5 мм
T1 = 230 В перем. Тока от первичной обмотки до 24 В, вторичный трансформатор 3 А, Количество: 1

24 В 3 А Схема цепи источника питания

Некоторые из них имеют цепь нагрузки, требующую регулятора 24 В 3 А. У нас есть много способов сделать это. Но это схема ниже.Вам это может понравиться.

Мы можем регулировать выходное напряжение 24В при токе 3А.

Источник питания 24 В, 3 А с использованием LM317

Обычно мы можем использовать стабилизатор напряжения LM317 для обеспечения регулируемого источника питания 24 В.

Но он может давать на 1,5А макс. Но если нужен 3А.

Мы можем использовать транзисторы Q1 и Q2 для увеличения тока до 3A макс.

Список деталей

5% Резисторы, допуск 5%
R1: 15 Ом 5 ​​Вт
R2: 150 Ом
R3: 470 Ом
R4: 270 Ом
R5: 15K
R6: 2.2K 2W
C1: 6800uF 50V Электролитический конденсатор
C3: 220uF 35V Электролитический конденсатор
C2, C4: 0,01uF 100V Керамический
BD1: 6A 100V Мостовой диод
D1: 1N4007 Диод
LED1: Красный светодиод

N Q1: TIPV транзистор
Q2: TIP32, 4A, 40V PNP транзистор
VR1: 10K Потенциометр Pot
T1: 230V AC первичный к 24V, вторичный трансформатор 3A

Примечание: Я применяю эту схему от 2N3055-LM317 3A регулируемого источника питания

Easy Схема регулятора 24 В 3 А с использованием LM350

Если вам нужен регулятор 24 В 3 А, самый простой.Используйте микросхему регулятора напряжения LM350. Смотрите схему выше. Отрегулируйте VR1 для управления выходным напряжением до 24 В 3 А.

5A Регулируемый источник питания 24 В с использованием LM338

Тогда, если у вас есть нагрузка, которая использует ток 5 А, фиксированное напряжение 24 В. Я рекомендую эту схему. Мы используем регулятор напряжения LM338. Это просто как LM317 или LM350. Но может давать большой ток до 5А.

Необходимо использовать трансформатор на 5А. Наблюдайте за приведенной выше схемой.

Подробнее: «Блок питания 0–30 В, 3 А» »

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Регулируемая цепь источника питания от +/- 1,25 В до +/- 22 В 1A (Часть 2/13)

В предыдущем проекте регулируемая цепь источника питания с выходным напряжением в диапазоне от 0 до 30 В с максимальным током ёмкость 2А. Часто требуемый источник постоянного тока должен иметь как положительное, так и отрицательное напряжение. В предыдущем проекте отрицательное напряжение можно было подавать на устройство только путем переключения клеммных соединений вручную. Схема будет вводить 220-230 В переменного тока и генерировать переменное постоянное напряжение в диапазоне +/- 1.25 В до +/- 22 В. на выходе. Этот блок питания может обеспечить максимальный ток на выходе 1А. Для создания регулируемого источника питания, который будет иметь как отрицательное, так и положительное напряжение, в схеме необходимо использовать центральный ленточный трансформатор.

В этом проекте разработан регулируемый регулируемый симметричный положительный и отрицательный источник питания. Для уменьшения любых колебаний и пульсаций на выходе необходимо отрегулировать питание, чтобы оно могло обеспечивать постоянное напряжение на выходе.Опять же, как и в предыдущем проекте, напряжение регулируется с помощью переменного резистора. Этот источник питания обеспечивает как регулируемое, так и регулируемое напряжение на выходе.

Проектирование схемы источника питания — это пошаговый процесс, включающий понижение напряжения переменного тока, преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, сглаживание напряжения постоянного тока, компенсацию переходных токов, регулирование напряжения, изменение напряжения, усиление тока и защиту от короткого замыкания.

Необходимые компоненты —

Фиг.1: Список компонентов, необходимых для регулируемого источника питания от +/- 1,25 В до +/- 22 В, 1 А

Блок-схема

Рис. 2: Блок-схема регулируемого источника питания от +/- 1,25 В до +/- 22 В, 1 А

Схема соединений —

Схема собирается поэтапно, каждая ступень служит определенной цели. Для понижения 230 В переменного тока используется трансформатор 24 В — 0 — 24 В. Вторичная обмотка трансформатора соединена с мостовым выпрямителем.Полный мостовой выпрямитель создается путем соединения друг с другом четырех диодов 1N4007, обозначенных на схемах как D1, D2, D3 и D4. Катод D1 и анод D2 соединены с одной из вторичной катушки, а катод D4, а анод D3 соединен с другим концом вторичной катушки. Катоды D2 и D3 подключены, из которых одна клемма снята с выхода выпрямителя, а аноды D1 и D4 подключены, из которых другая клемма снята с выхода двухполупериодного выпрямителя.Провод протягивается от центральной ленты трансформатора, который служит землей для положительного и отрицательного выходов постоянного тока.

Конденсаторы емкостью 100 мкФ (показаны на схемах как C1 и C2) подключены между выходными клеммами двухполупериодного выпрямителя и центральной лентой трансформатора для сглаживания. Для регулирования напряжения LM317T и LM337 подключаются параллельно сглаживающему конденсатору. Переменные сопротивления подключены последовательно к микросхемам стабилизатора напряжения для регулировки напряжения, а конденсаторы емкостью 10 мкФ (обозначенные на схеме как C5 и C6) подключены параллельно на выходе для компенсации переходных токов.Для защиты от короткого замыкания между клеммами входного и выходного напряжения микросхем стабилизатора напряжения подключены два диода.

Нарисуйте схематическую диаграмму или распечатайте ее на бумаге и тщательно выполняйте каждое соединение. Только после проверки правильности каждого подключения подключите силовую цепь к источнику переменного тока.

Как работает проект —

Силовая цепь работает по четко определенным стадиям, каждая из которых служит определенной цели. Схема работает в следующих этапах —

1.Преобразование переменного тока в переменный

2. Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

3. Сглаживание

4. Компенсация переходного тока

5. Регулирование напряжения

6. Регулировка напряжения

7. Защита от короткого замыкания

Преобразование переменного тока в переменный

Напряжение основных источников питания (электричество, подаваемое через промежуточный трансформатор после понижения линейного напряжения от генерирующей станции) составляет приблизительно 220–230 В переменного тока, которое необходимо дополнительно понизить до уровня 24 В.Для снижения напряжения 220 В переменного тока до 24 В переменного тока используется понижающий трансформатор с центральной обмоткой. Используемый трансформатор с центральным ответвлением должен генерировать как положительное, так и отрицательное напряжение на входе. Центральная лента будет обеспечивать заземление цепи, а оставшиеся два вывода будут обеспечивать положительное и отрицательное напряжение.

В схеме наблюдается некоторое падение выходного напряжения из-за резистивных потерь. Поэтому необходимо использовать трансформатор с высоким номинальным напряжением, превышающим требуемые 22 В. Трансформатор должен обеспечивать на выходе ток 1А.Наиболее подходящий понижающий трансформатор, отвечающий указанным требованиям по напряжению и току, — это 24–0–24 В / 2 А. Эта ступень трансформатора снижает сетевое напряжение до +/- 24 В переменного тока, как показано на рисунке ниже.

Рис.3: Схема трансформатора 24-0-24В

Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

Пониженное напряжение переменного тока необходимо преобразовать в напряжение постоянного тока путем выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения в постоянное.Есть два способа преобразовать сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Один — это полуволновое выпрямление, а другое — полноволновое выпрямление. В этой схеме используется двухполупериодный мостовой выпрямитель для преобразования 48 В переменного тока в 48 В постоянного тока. Двухполупериодное выпрямление более эффективно, чем полуволновое выпрямление, поскольку оно обеспечивает полное использование как отрицательной, так и положительной стороны сигнала переменного тока. В конфигурации двухполупериодного мостового выпрямителя четыре диода соединены таким образом, что ток течет через них только в одном направлении, что приводит к появлению сигнала постоянного тока на выходе.Во время двухполупериодного выпрямления одновременно два диода становятся смещенными в прямом направлении, а еще два диода смещаются в обратном направлении.

Рис.4: Принципиальная схема полноволнового выпрямителя

Во время положительного полупериода питания диоды D2 и D4 проходят последовательно, в то время как диоды D1 и D3 смещены в обратном направлении, и ток протекает через выходной контакт, проходя через D2, выходной контакт и D4. Во время отрицательного полупериода питания диоды D1 и D3 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и ток протекает через D3, выходную клемму и D1.Направление тока в обоих направлениях через выходную клемму в обоих условиях остается неизменным.

Рис. 5: Принципиальная схема, показывающая положительный цикл полнополупериодного выпрямителя

Рис. 6: Принципиальная схема, показывающая отрицательный цикл полнополупериодного выпрямителя

Диоды 1N4007 выбраны для построения двухполупериодного выпрямителя, поскольку они имеют максимальный (средний) номинальный прямой ток 1 А и в состоянии обратного смещения они могут выдерживать пиковое обратное напряжение до 1000 В.Поэтому в этом проекте для двухполупериодного выпрямления используются диоды 1N4007.

Сглаживание

Как следует из названия, это процесс сглаживания или фильтрации сигнала постоянного тока с помощью конденсатора. На выходе двухполупериодного выпрямителя нет постоянного постоянного напряжения. Частота на выходе выпрямителя в два раза выше, чем у основных источников питания, но все же присутствуют пульсации. Следовательно, его необходимо сгладить, подключив конденсаторы (обозначенные на схемах как C1 и C2) параллельно выходу двухполупериодного выпрямителя.Конденсатор заряжается и разряжается в течение цикла, давая на выходе постоянное постоянное напряжение. Итак, конденсаторы (обозначенные на схемах как C1 и C2) большого номинала подключены к выходу схемы выпрямителя. Эти конденсаторы действуют как фильтрующие конденсаторы, которые пропускают через них весь переменный ток на землю. На выходе среднее оставшееся постоянное напряжение более плавное и без пульсаций.

Конденсаторы C3 и C4 соединены с регулировочным штифтом. Эти конденсаторы предотвращают усиление пульсаций при увеличении выходного напряжения.

Рис.7: Схема сглаживающего конденсатора

Компенсация переходных токов

На выходных клеммах силовой цепи конденсаторы C5, C6, C7 и C8 подключены параллельно к выходным клеммам. Конденсаторы C5 и C6 помогают быстро реагировать на переходные процессы нагрузки. Всякий раз, когда ток нагрузки на выходе изменяется, возникает начальная нехватка тока, которая может быть восполнена этим выходным конденсатором.

Конденсаторы C7 и C8 представляют собой керамические конденсаторы, полное сопротивление или ESR керамики низкое по сравнению с электролитическим конденсатором.Поэтому C7 и C8 используются параллельно электролитическому конденсатору только для уменьшения эквивалентного выходного импеданса.

Изменение выходного тока можно рассчитать с помощью

.

Выходной ток, Iout = C (dV / dt), где

dV = Максимально допустимое отклонение напряжения

dt = переходное время отклика

С учетом dv = 100 мВ

dt = 100 мкс

В этой схеме используется конденсатор емкостью 1 мкФ, так что,

C = 1 мкФ

Iout = 1u (0.1 / 100u)

Iout = 1 мА

Таким образом можно сделать вывод, что выходной конденсатор будет реагировать на изменение тока 1 мА в течение переходного времени отклика 100 мкс.

Рис. 8: Принципиальная схема компенсатора переходных токов

Регулирование напряжения

Силовая цепь должна обеспечивать регулируемое и постоянное напряжение без каких-либо колебаний или колебаний. Для регулирования напряжения в схеме нужен линейный регулятор.Цель использования этого регулятора — поддерживать на выходе постоянное напряжение желаемого уровня. Для обеспечения регулируемого напряжения от 1,25 В до 22 В используется микросхема LM317, а для напряжения от -1,25 до -22 В на выходе используется микросхема LM337. Обе микросхемы способны обеспечивать ток 1,5 А, поэтому хорошо подходят для требований по току в 1 А. В этой схеме LM317 и LM337 обеспечивают регулируемое напряжение, соответствующее его входному напряжению. Обе эти ИС способны регулировать нагрузку. Они будут обеспечивать регулируемое и стабилизированное напряжение на выходе независимо от колебаний входного напряжения и тока нагрузки.

LM317 — стабилизатор положительного напряжения, который выдает выходной сигнал в диапазоне от 1,25 В до 37 В при входном напряжении до 40 В. В отличие от LM317, LM337 представляет собой стабилизатор отрицательного напряжения, обеспечивающий от -1,25 В до -37 В при входном напряжении до -40 В. На выходе оба могут обеспечить максимальный ток 1,5 А в соответствии с таблицей данных при оптимальных условиях.

Для установки желаемого напряжения на выходе используется цепь резистивного делителя напряжения между выходным контактом и землей (центральная лента трансформатора).Схема делителя напряжения имеет один программирующий резистор (постоянный резистор), а другой — переменный резистор. Выбрав идеальное соотношение резистора обратной связи (постоянного резистора) и переменного резистора, можно получить желаемое значение выходного напряжения, соответствующее входному напряжению. В этой схеме сопротивления R1 и R2 используются в качестве сопротивления программирования для 317 и 337 соответственно. Переменные сопротивления RV1 и RV2 используются для изменения выходного напряжения на 317 и 337 соответственно.

LM317 имеет следующую внутренне допустимую рассеиваемую мощность —

Pout = (максимальная рабочая температура IC) / (тепловое сопротивление, переход от окружающей среды + тепловое сопротивление, переход от корпуса к корпусу)

Pout = (150) / (65 + 5) (значения согласно даташиту)

Pout = 2 Вт

Аналогично LM337 имеет следующую внутренне допустимую рассеиваемую мощность —

.

Pout = (максимальная рабочая температура IC) / (тепловое сопротивление, переход от окружающей среды + тепловое сопротивление, переход от корпуса к корпусу)

Pout = (125) / (70 + 3) (значения согласно даташиту)

Pout = 1.7 Вт

Следовательно, 317 и 337 внутри могут выдерживать до 2 Вт и 1,7 Вт рассеиваемой мощности соответственно. При мощности выше 2 Вт и 1,7 Вт микросхемы не будут переносить выделяемое количество тепла и начнут гореть. Это также может вызвать серьезную опасность возгорания. Поэтому радиаторы необходимы для отвода избыточного тепла от микросхем.

Регулировка напряжения

Выходное напряжение можно изменять с помощью регулировочного штифта 317 и 337 микросхем. Переменные резисторы RV1 и RV2 обеспечивают выходное напряжение от 1.От 25 В до 22 В и от -1,25 до -22 В соответственно.

Защита от короткого замыкания

Диод D5 подключен между клеммами входа и выхода напряжения 317 IC, чтобы предотвратить разряд внешнего конденсатора через IC во время короткого замыкания на входе. Когда вход закорочен, катод диода находится под потенциалом земли. Анодный вывод диода находится под высоким напряжением, поскольку C5 полностью заряжен. Следовательно, в таком случае диод смещен в прямом направлении, и весь разрядный ток от конденсатора проходит через диод на землю.Это избавляет микросхему LM317 от обратного тока.

Аналогичным образом диод D6 подключается между клеммами входа напряжения и выхода напряжения 337 IC, чтобы предотвратить разрядку конденсатора C6 через IC, когда вход закорочен.

Рис.9: Принципиальная схема защиты от короткого замыкания

Фиг.10:

Тестирование и меры предосторожности

При сборке схемы следует соблюдать следующие меры предосторожности:

• Номинальный ток понижающего трансформатора, мостовых диодов и ИС регулятора напряжения должен быть больше или равен требуемому току на выходе.В противном случае он не сможет подавать требуемый ток на выходе.

• Номинальное напряжение понижающего трансформатора должно быть больше максимального требуемого выходного напряжения. Это связано с тем, что микросхемы 317 и 337 принимают падение напряжения примерно на 2–3 В. Таким образом, входное напряжение должно быть на 2–3 В выше максимального выходного напряжения и должно находиться в пределах входных напряжений LM317 и LM337.

• Конденсаторы, используемые в цепи, должны иметь более высокое номинальное напряжение, чем входное напряжение.В противном случае конденсаторы начнут пропускать ток из-за превышения напряжения на их пластинах и вырвутся наружу.

• На выходе выпрямителя следует использовать конденсатор, чтобы он мог справляться с нежелательными сетевыми шумами. Аналогичным образом рекомендуется использовать конденсатор на выходе регулятора для обработки быстрых переходных процессов и шума на выходе. Величина выходного конденсатора зависит от отклонения напряжения, колебаний тока и переходного времени отклика конденсатора.

• При использовании конденсатора после ИС регулятора напряжения всегда следует использовать защитный диод, чтобы предотвратить обратный ток ИС во время разряда конденсатора.

• Для работы с высокой нагрузкой на выходе необходимо установить радиатор в отверстия регулятора. Это предотвратит сдувание микросхемы из-за рассеивания тепла.

• Поскольку микросхемы регуляторов могут потреблять ток только до 1А, необходимо подключить предохранитель на 1А. Этот предохранитель ограничит ток в регуляторе до 1А.При токе выше 1 А предохранитель сгорит, и это отключит входное питание от цепи. Это защитит микросхему схемы и регулятора от тока более 1 А.

После того, как схема собрана, самое время ее протестировать. Подключите цепь к электросети и измените переменное сопротивление. Снимите показания напряжения и тока на выходной клемме силовой цепи с помощью мультиметра. Затем подключите фиксированные сопротивления в качестве нагрузки и снова проверьте показания напряжения и тока.

На стороне LM317 входное напряжение составляло 24 В, а при регулировке переменного сопротивления выходное напряжение находилось в пределах от 1,25 до 22 В при отсутствии нагрузки.

Когда на выходе подключена нагрузка, максимальное напряжение считывается 20 В. При нагрузке с сопротивлением 50 Ом выходное напряжение составляет 16 В, что показывает падение напряжения на 4 В. Выходной ток измеряется 300 мА, поэтому рассеиваемая мощность при нагрузке с сопротивлением 50 Ом составляет:

Pout = (Vin — Vout) * Iout

Pout = (24-16) * (0.3)

Pout = 2,4 Вт

На стороне LM337 входное напряжение составляло -24 В, а при регулировке переменного сопротивления выходное напряжение находилось в диапазоне от -1,25 до -22 В, когда нагрузка не была подключена.

Когда на выходе подключена нагрузка, максимальное напряжение считывается -20В. При нагрузке с сопротивлением 50 Ом выходное напряжение составляет 17,5 В, что соответствует падению напряжения 2,5 В. Измеренный выходной ток составляет 320 мА, поэтому рассеиваемая мощность при нагрузке с сопротивлением 50 Ом составляет:

Pout = (Vin — Vout) * Iout

Pout = (-24 — (-17.5)) * (0,32) (рассеиваемая мощность не может быть отрицательной)

Pout = 2,08 Вт

Во время тестирования схемы было проанализировано, что когда потребление тока на выходе увеличивается, выходное напряжение начинает уменьшаться. По мере увеличения текущего спроса микросхемы 317 и 337 начинают нагреваться, и на них приходится больше перепадов напряжения, что снижает выходное напряжение. Как видно из приведенного выше практического опыта, рассеиваемая мощность в обеих ИС превышает их внутренние допустимые пределы. Поэтому рекомендуется использовать радиаторы для охлаждения микросхем и увеличения срока службы этих микросхем стабилизаторов напряжения.

Схема источника питания, разработанная в этом проекте, может использоваться в качестве адаптера питания для электронных устройств и может использоваться с наборами микросхем, которым требуется отрицательный источник питания. Схема может использоваться для питания электронных компонентов, таких как OP-AMPS, биполярные усилители и регуляторы постоянного тока.

Принципиальные схемы


Project Video


Filed Under: Tutorials


Патент США на миниатюрный высокочастотный источник питания постоянного тока (Патент № 5640311, выданный 17 июня 1997 г.)

Это изобретение относится к миниатюризации источников питания для получения постоянного тока.Более конкретно, раскрыт источник питания, в котором входящий ток, имеющий колеблющуюся составляющую в диапазоне 50/60 Гц, немедленно преобразуется в высокочастотный коммутируемый ток в мегагерцовом диапазоне и затем выпрямляется с использованием электронных компонентов разновидности тонких пленок. Такой подход резко уменьшает размер источника питания до такой степени, что он может быть в форме плагина, карты или микросхемы IC для использования в компьютерах, сотовых телефонах и телекоммуникационных отраслях.

Уровень техники

Электронные компоненты продолжают уменьшаться в размерах. К сожалению, источники питания постоянного тока для таких электронных компонентов не претерпели такого уменьшения размеров. В частности, теперь для небольших портативных электронных компонентов, таких как портативные компьютеры, обычным явлением являются сопутствующие источники питания, которые по размеру и весу сопоставимы с самими портативными компьютерами.

Обычные источники питания, которые преобразуют переменный ток 50/60 Гц и 120/220 вольт в постоянный ток, особенно велики.Такие устройства обычно включают в себя двухполупериодные или полуволновые выпрямители, которые вырабатывают постоянный ток, все еще имеющий «пульсации» возникающего переменного тока. После этого эта пульсация выпрямленного тока по существу устраняется соответствующими электронными схемами, такими как емкость и индуктивность, для получения необходимого стабильного постоянного тока.

К сожалению, в таких традиционных источниках питания используются низкие частоты и длинные волны. Эти низкие частоты и длинные волны приводят к большим потерям мощности.Практически каждому, кто использует такие устройства, знакомо ощущение «тепла», которое испытывают такие большие устройства выпрямления после продолжительного использования. Кроме того, такие компоненты имеют большие размеры. Они либо занимают значительный объем устройств, которыми они питают, либо, альтернативно, представляют собой большие автономные компоненты, которые находятся вне устройств, которые они питают.

В целях дальнейшего уменьшения размера были использованы так называемые импульсные источники питания. Эти устройства включают низкочастотный выпрямитель и относительно грубый фильтр.Полная мощность от этого низкочастотного выпрямителя и фильтра затем направляется на полупроводниковый переключатель. С помощью полупроводникового переключателя выпрямленная мощность затем преобразуется в высокочастотную коммутируемую мощность, которая затем выпрямляется.

Эти импульсные источники питания обычно работают со своими переключающими транзисторами, работающими в килогерцовом диапазоне — обычно ниже 40 кГц. Хотя конечное выпрямление, которое они могут произвести, лучше, а выпрямляющие компоненты таких источников питания несколько меньше, они часто не эквивалентны по размеру компонентам, которые они обслуживают.Например, в среднестатистических «портативных компьютерах» единственным самым большим компонентом является блок питания. Он почти всегда является внешним по отношению к остальной части компьютера и довольно громоздким по сравнению с этим компьютером.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыт источник питания, совместимый с современной тонкопленочной технологией, который имеет общий размер, совместимый с современными миниатюрными электронными компонентами. Входная мощность, имеющая колебательную составляющую в диапазоне 50/60 Гц и 120/220 вольт, немедленно переключается на высокочастотный ток, превышающий 100 кГц, и предпочтительно переключается с частотой в мегагерцовом диапазоне.Коммутируемый ток, в остальном неизменный по сравнению с его током, имеющим колеблющуюся составляющую, затем преобразуется в напряжение на тонкопленочном трансформаторе, проходит через установленные на тонкой пленке электронные компоненты для выпрямления и фильтрации. Схема регулятора изменяет рабочий цикл полупроводникового переключателя для управления выходным напряжением выпрямителя. Все компоненты трансформатора, выпрямителя и фильтра изготовлены из тонких пленок и смонтированы таким образом, чтобы обеспечить эффективное рассеивание тепла вместе с уменьшением размеров, сопоставимым с компонентами, приводимыми в действие источником питания.

Следует отметить, что по сравнению с предшествующим уровнем техники существует несколько отличий.

Во-первых, при подаче источника питания 110/220 В, 60 Гц непосредственно на секцию полупроводникового переключателя устраняется громоздкая секция выпрямителя / фильтра низкой частоты в источниках питания предшествующего уровня техники.

Во-вторых, за счет прямого перехода к мегагерцовому диапазону полупроводникового переключения и исключения начальной стадии грубого выпрямления, общей для большинства импульсных источников питания, высокочастотный источник уменьшается до «совместимого с картой размера» размером с один I.C. чип. Впервые блоки питания имеют размер, совместимый с компонентами, которые они обслуживают.

В-третьих, тонкопленочная технология может использоваться для трансформаторов, выпрямителей и фильтрующих компонентов по настоящему изобретению. В результате легко обеспечивается требуемое тепловыделение меньшего устройства выпрямления.

Новый материал

В результате экспериментов с описанной здесь схемой было обнаружено, что высокочастотный полупроводниковый переключатель при питании непосредственно от линии питания эффективно устраняет частотную составляющую 60 Гц.Кроме того, раскрыт вариант осуществления схемы, который не включает в себя тонкопленочный трансформатор и использует обычный индуктор. По сравнению с обычными источниками питания все же достигается значительное уменьшение размеров. Хотя ранее раскрытый вариант осуществления, включающий в себя тонкопленочный трансформатор и тонкопленочный индуктор, остается предпочтительным, раскрытие нового варианта осуществления (фиг. 4) оказалось работоспособным и полезным.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС.1 — блок-схема известного импульсного источника питания, имеющего начальное грубое выпрямление, за которым следуют полупроводниковый переключатель, трансформатор и выпрямитель / фильтр;

РИС. 2 представляет собой блок-схему улучшенного источника питания по настоящему изобретению, в котором полупроводниковый переключатель напрямую переключает входящую мощность в мегагерцевый диапазон, за которым следует тонкопленочный трансформатор, схема выпрямителя / фильтра, контролируемая схемой тонкопленочного регулятора с контролем рабочего цикла полупроводника. выключатель;

РИС.3 — схема примерной схемы регулятора, подходящей для высокочастотного источника питания по настоящему изобретению; и

РИС. 4 представляет собой схему, аналогичную фиг. 3, иллюстрирующий работу экспериментальной схемы, основанной на этом изобретении.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ссылаясь на фиг. 1 проиллюстрирован обычный импульсный источник питания известного уровня техники. Вход 14 переменного тока обеспечивает питание для выпрямления. Затем этот ток проходит через низкочастотный выпрямитель / фильтр 18 и затем в устройство 20 накопления энергии.В обычном импульсном источнике питания предшествующего уровня техники затем обеспечивается переключение на полупроводниковом переключателе S p, обычно в диапазоне ниже 40 кГц. Напряжение обычно преобразуется на трансформаторе 22 в желаемое напряжение для обычного выпрямителя 24. Выпрямленный ток покидает выход 34 источника питания. Как обычно, рабочий цикл полупроводникового переключателя Sp регулируется через схему регулятора 26, которая непрерывно контролирует выход импульсных источников питания.

В импульсном источнике питания можно заметить, что сначала делается попытка выпрямить ток, когда ток все еще находится в диапазоне 50/60 Гц.Это начальное исправление требует больших компонентов из-за большой длины волны. В дальнейшем я сделаю шаг к немедленному переключению на высокую частоту — выше 100 кГц и предпочтительно в диапазоне МГц. Считается, что это немедленное переключение на более высокие частоты происходит в направлении, противоположном обычным источникам питания. Однако создаваемая высокая частота делает оставшуюся часть обработки возможной с использованием миниатюрных компонентов.

Ссылаясь на фиг. 2 представлена ​​схема изобретения.Вход 14 переменного тока включает ток, имеющий значительную колебательную составляющую 50/60 Гц. Хотя нет необходимости, чтобы выпрямленный ток по настоящему изобретению имел истинный формат переменного тока, изобретение предназначено для источника питания, питаемого с использованием тока, имеющего колебательную составляющую 50/60 Гц или гармоники этих частот.

При подключении к источнику питания происходит немедленное переключение на полупроводниковом переключателе S. Такое переключение переводит ток на коммутируемую частоту, превышающую 100 кГц, и предпочтительно до диапазона МГц.После этого поток тока включает в себя высокочастотный трансформатор 42 напряжения и высокочастотный выпрямитель / фильтр 44 напряжения. Как будет описано ниже, эти схемы из-за задействованных высоких частот могут быть довольно небольшими. После этого выход 54 источника питания обеспечивает ток, в то время как высокочастотный регулятор 46 управляет выходным напряжением, управляя рабочим циклом полупроводникового переключателя S.

Ссылаясь на фиг. 3 полупроводниковый переключатель S показан с потребителем 62, затвором 64 и истоком 60. Как можно понять, рабочий цикл на затворе 64 изменяется через схему регулятора, включающую дифференциальный усилитель 70 и опорное напряжение 72, оба из которых могут быть тонкая пленка установлена ​​из-за задействованных высоких частот.

схематически показан высокочастотный трансформатор напряжения 42, выполненный в виде тонкой пленки. Такие устройства описаны и изложены в моей книге «Магнитный тонкопленочный индуктор для интегральных схем» в IEEE Transactions on Magnetics, Vol. Mag. 15, No. 6, Nov.1979, страницы 1803-1805.

Как только напряжение преобразовано, оно затем проходит на высокочастотный выпрямитель 44 R, а затем на высокочастотный индуктор 44 I и высокочастотный конденсатор 44 C, все из которых смонтированы на тонкой пленке.

Можно добавить несколько слов о мощности, необходимой для управления полупроводниковым переключателем S. В частности, полупроводниковому переключателю S выдается мощность, достаточная только для управления функцией переключения. В отличие от переключателей предшествующего уровня техники, ввод низкочастотного выпрямленного тока не используется для управления схемой переключения. Я обычно предпочитаю выпрямленную мощность с обратной связью от выхода 54 для управления полупроводниковым переключателем S. В качестве альтернативы, достаточный ток для начала переключения может быть обеспечен либо от небольшого источника постоянного тока, такого как аккумулятор, либо от низкоуровневого выпрямителя, имеющего достаточный ток для питания. только переключение.

Что касается полезности этого изобретения, могут быть полезны некоторые сравнения. В следующей таблице я привожу относительные размеры источников питания предшествующего уровня техники на фиг. 1 по сравнению с предпочтительным вариантом, показанным на фиг. 3.

 ТАБЛИЦА I
     ______________________________________
     Сравнение размеров блоков питания
                      Типичный или расчетный объем
     Тип компонента (в кубических дюймах)
     ______________________________________
     П.C. Блок питания компьютера
                      215
     Ноутбук Компьютер Мощность
                      37
     Поставка
     Плагин Power Supply *
                      12
     Блок питания карты *
                      6
     Я.C. Источник питания *
                      0,3
     ______________________________________
      * В основе этого изобретения.
 
Новый материал

В результате экспериментов с описанной здесь схемой было обнаружено, что высокочастотный полупроводниковый переключатель при питании непосредственно от линии питания эффективно устраняет частотную составляющую 60 Гц.Кроме того, раскрыт вариант осуществления схемы, который не включает в себя тонкопленочный трансформатор и использует обычный индуктор. По сравнению с обычными источниками питания все же достигается значительное уменьшение размеров. Хотя ранее раскрытый вариант осуществления, включающий в себя тонкопленочный трансформатор и тонкопленочный индуктор, остается предпочтительным, раскрытие нового варианта осуществления (фиг. 4) оказалось работоспособным и полезным.

Следует понимать, что описанная здесь экспериментальная схема считается новой, поскольку происходит прямое переключение входного напряжения 60 Гц.Заявителю не известно, что источники питания имеют прямое переключение на частотах выше 1 кГц и предпочтительно в диапазоне МГц.

Ссылаясь на фиг. 4 раскрыта экспериментальная схема миниатюрного источника питания по настоящему изобретению. По схеме, ранее описанной на фиг. 3 тонкопленочный трансформатор отсутствует. Используется обычный высокочастотный выпрямитель 64R. Дополнительно используется обычная индуктивность 64 I. Во всех других аспектах схема такая же, как и схема, ранее проиллюстрированная со ссылкой на фиг.3.

Было обнаружено, что полупроводниковый переключатель S эффективно устраняет сигнал 60 Гц на входе переменного тока 14, и схема работоспособна без тонкопленочного трансформатора.

Поскольку тонкопленочные трансформаторы и катушки индуктивности в настоящее время коммерчески недоступны, для преобразования напряжения линии электропередачи 110 вольт и обеспечения достаточной фильтрации для получения нескольких вольт постоянного тока, подходящих для типичных применений, была использована цепь индуктор-конденсатор на выходе переключателя.

Схема реагировала на обычную схему регулирования, как показано на фиг. 3. Это поддерживало выходное напряжение на желаемом уровне.

Что касается размера, вся описанная схема умещается в пространстве размером 3 дюйма на 2 дюйма на 1 дюйм. Следует отметить, что этот объем примерно в два или три раза меньше, чем у имеющихся в продаже блоков питания, таких как те, которые используются с таким — так называемые «портативные» компьютеры.

Источник питания с тонкопленочным трансформатором и катушкой индуктивности по-прежнему остается предпочтительным для дальнейшего уменьшения габаритов.Например, типичный размер такого тонкопленочного трансформатора в форме кристалла будет 3/4 «на 1/4» на 1/8 «. Это сравнимо с размером обычного трансформатора 2» на 11/2 «на 11/4. «. Таким образом, при использовании тонкопленочного трансформатора снижение напряжения по сравнению с обычным трансформатором происходит в 150 раз.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Краткое изложение некоторых экспериментальных результатов представлено ниже:

(a) Как показано на фиг. 3, мы провели эксперимент, в котором мы переключаем полупроводниковый переключатель на частоту МГц без использования перед ним громоздкого трансформатора на 60 Гц.

(b) Поскольку тонкопленочные трансформаторы коммерчески недоступны, мы использовали цепь индуктивность-конденсатор на выходе переключателя для преобразования напряжения линии электропередачи 110 вольт и отфильтровали его, чтобы получить несколько вольт постоянного тока. подходит для типичных приложений.

(c) Схема регулирования, показанная на фиг. 3 был сконструирован и использовался для поддержания выходного постоянного тока. напряжение на желаемом уровне.

(d) Вся схема, как описано выше, умещается в пространстве 3 «× 2».раз.1 «. Этот объем примерно в два или три раза меньше, чем у имеющихся в продаже блоков питания для аналогичных приложений, например ноутбуков.

(e) При использовании тонкопленочного трансформатора объем, указанный в пункте (d) выше, будет уменьшен как минимум наполовину, и вся схема может быть смонтирована на карте, которая будет размещена внутри портативного компьютера.

(f) Тонкопленочный трансформатор должен изготавливаться в виде микросхемы. Его размер будет зависеть от уровня мощности, но типичный размер может составлять 3/4 дюйма.раза 1/4 дюйма × 1/8 дюйма. Это сравнимо с обычным трансформатором размером 2 дюйма на 11/2 дюйма 11/4 дюйма. Таким образом, тонкопленочный трансформатор может уменьшить объем по сравнению с обычным примерно в 150 раз.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *