Схема фильтра помех 12 вольт. Фильтр помех 12 вольт для автомагнитолы: как сделать своими руками

Как устранить помехи и шумы в автомагнитоле. Какие бывают фильтры помех на 12 вольт. Как самостоятельно изготовить фильтр питания для автомагнитолы. Схемы и инструкции по сборке фильтра своими руками.

Зачем нужен фильтр помех для автомагнитолы

Фильтр помех для автомагнитолы выполняет важную функцию — он устраняет различные шумы и помехи, возникающие в аудиосистеме автомобиля. Основные причины появления помех:

• Электрические помехи от системы зажигания и других электрических компонентов автомобиля
• Электромагнитные наводки от работающих электродвигателей (вентилятор, стеклоподъемники и т.д.)
• Пульсации напряжения в бортовой сети автомобиля
• Помехи от внешних источников (линии электропередач, радиостанции и др.)

Без фильтра эти помехи проникают в цепи питания автомагнитолы и вызывают различные шумы в динамиках — треск, шипение, гул. Это значительно ухудшает качество звучания аудиосистемы.

Какие бывают фильтры помех на 12 вольт

Существует несколько основных типов фильтров помех для автомагнитол:

1. Простейшие LC-фильтры

Состоят из катушки индуктивности (дросселя) и конденсатора. Эффективно подавляют высокочастотные помехи. Недостаток — не защищают от импульсных помех.

2. Многозвенные LC-фильтры

Содержат несколько звеньев LC-фильтров. Обеспечивают более эффективное подавление помех в широком диапазоне частот.

3. Фильтры с варистором

Дополнительно содержат варистор для защиты от импульсных помех и перенапряжений в бортовой сети.

4. Активные фильтры

Используют активные элементы (транзисторы, операционные усилители) для подавления помех. Обеспечивают наилучшее качество фильтрации.

Схема простейшего фильтра помех 12 вольт

Рассмотрим схему простейшего LC-фильтра для автомагнитолы:

• Дроссель L1 — 20-30 витков провода 0.5-1 мм на ферритовом кольце
• Конденсаторы C1, C2 — 1000-2200 мкФ, 16-25 В
• Конденсатор C3 — 0.1 мкФ, керамический

Такой фильтр эффективно подавляет высокочастотные помехи. Для лучшего эффекта рекомендуется использовать двухзвенную схему.

Как сделать фильтр помех своими руками

Чтобы самостоятельно изготовить фильтр помех для автомагнитолы, потребуются следующие компоненты и инструменты:

• Ферритовое кольцо диаметром 20-30 мм
• Провод ПЭВ-2 или ПЭТВ-2 диаметром 0.5-1 мм
• Электролитические конденсаторы
• Керамические конденсаторы
• Диод Шоттки на ток 3-5 А
• Монтажная плата
• Паяльник, припой, канифоль

Порядок сборки фильтра:

1. Намотайте на ферритовое кольцо 20-30 витков провода, это будет дроссель L1
2. Припаяйте к выводам дросселя электролитические конденсаторы C1 и C2
3. Параллельно C2 подключите керамический конденсатор C3
4. Установите диод Шоттки для защиты от переполюсовки
5. Соберите схему на монтажной плате, тщательно пропаяв все соединения

Рекомендации по установке фильтра в автомобиль

При установке самодельного фильтра помех в автомобиль следует учитывать несколько важных моментов:

• Фильтр нужно размещать как можно ближе к автомагнитоле
• Корпус фильтра должен быть надежно заземлен на кузов автомобиля
• Провода питания следует прокладывать отдельно от сигнальных кабелей
• Сечение проводов должно соответствовать току потребления магнитолы
• Фильтр нужно защитить от влаги и механических повреждений

При правильной установке самодельный фильтр помех позволит значительно улучшить качество звучания автомобильной аудиосистемы, устранив посторонние шумы и помехи.

Преимущества самодельного фильтра перед покупным

Изготовление фильтра помех для автомагнитолы своими руками имеет ряд преимуществ по сравнению с покупкой готового устройства:

• Низкая стоимость — самодельный фильтр обойдется в 3-5 раз дешевле заводского аналога
• Возможность подбора оптимальных параметров под конкретную аудиосистему
• Высокое качество компонентов при правильном выборе деталей
• Расширенная функциональность — можно добавить защиту от перенапряжений, индикацию и т.д.
• Получение опыта и навыков в радиоэлектронике

При должном подходе и аккуратном исполнении самодельный фильтр по эффективности не будет уступать дорогим заводским моделям.

Возможные проблемы и их устранение

При изготовлении и эксплуатации самодельного фильтра помех могут возникнуть некоторые проблемы:

Фильтр не устраняет помехи полностью

Возможные причины:

• Недостаточная индуктивность дросселя — попробуйте увеличить число витков
• Малая емкость конденсаторов — замените на большую емкость
• Плохое заземление — обеспечьте надежный контакт с кузовом

Ухудшилось качество звука

Возможные причины:

• Слишком большая индуктивность дросселя — уменьшите число витков
• Некачественные конденсаторы — замените на более качественные

При правильном подборе компонентов и соблюдении технологии сборки самодельный фильтр помех будет работать надежно и эффективно.

Фильтр помех 12 вольт

Содержание

• 1 Зачем это нужно
• 2 Что выбрать
• 3 Самостоятельное изготовление
• 4 Подключение фильтрации

Прошло уже больше года как я пользуюсь видео регистратором Gazer F525. И столько же времени, я ищу решение проблемы связанной с ним.

Вы не думайте, с видео регистатором все хорошо и дополнительный прикуриватель тоже работает исправно.

Проблема в зарядке к видео регистратору, а именно в помехах, которые она дает на радио. Только на радио, а не на всю магнитолу в целом.

Чтобы было понятно, я начну с начала.

Приборы в авто питаются от напряжения в 12 вольт, а вот видео регистратор от 5 вольт. И для того чтобы видео регистратор мог работать от бортовой сети автомобиля, с ним в комплекте идет преобразователь который преобразует 12 вольт в 5 вольт.

И именно этот преобразователь дает помехи и шумы на радио.

Получается, что когда работает видео регистратор, и включить радио, то услышим только треск и шум.

Если видео регистратор отключить, то радио начинает работает исправно и даже можно услышать голос диктора)))

Я пробовал разные решения данной проблемы. Искал разные автомобильные USB зарядки, но к сожалению ничего не помогало.

В интернете, очень мало информации на эту тему, и я нашел только два пути решения данной проблемы.

Скажу сразу, что ферритовые фильтры не помогли, поэтому ничего больше не оставалось, как попробовать второй вариант.

— установить фильтр питания для автомагнитолы.

Предварительно проконсультировался с менеджером. Сказали, что гарантии, на то что помехи исчезнут, они дать не могут, ведь это зависит от многих факторов.

Взвесив все «за» и «против», решил все же рискнуть. Тем более что цена не столь велика.

Сразу устанавливать фильтр я не стал. Решите прежде всего посмотреть, что там внутри.

Я конечно не электрик и в радиотехнике не слишком разбираюсь. Но на первый взгляд внутри все припаяно крепко и ничего нигде не болтается.

Если верить схеме, то подключение достаточно простое.

— красный провод — вход
— синий провод — выход
— черный провод — масса.

Обязательно перед началом установки фильтра — отключите аккумулятор!

Приступаем к установке.

— Снимаем рамку магнитолы

— Откручиваем 4 саморезы которые фиксируют магнитолу

Отключаем от нее антенну и основной разъем с проводами.

Сверху на нашей магнитоле есть наклейка со схемой подключения контактов, что значительно упрощает процесс подключения.

Синий и желтый разъемы не трогаем, это AUX и динамики соответственно.

Нам нужен большой черный разъем. К нему идет 5 проводов. Два верхних провода не трогаем, это CAN шина.

А вот три нижние провода (два красных и один коричнево-желтый) как раз те, что нам нужно.

Для удобства выполнения работ можно открутить центральную консоль, на которой держится магнитола. Она крепится на 8 саморезах.

— Берем толстый красный провод (+) и разрезаем его. Именно к нему мы будем подключать наш фильтр.

Прошло уже больше года как я пользуюсь видео регистратором Gazer F525. И столько же времени, я ищу решение проблемы связанной с ним.

Вы не думайте, с видео регистатором все хорошо и дополнительный прикуриватель тоже работает исправно.

Проблема в зарядке к видео регистратору, а именно в помехах, которые она дает на радио. Только на радио, а не на всю магнитолу в целом.

Чтобы было понятно, я начну с начала.

Приборы в авто питаются от напряжения в 12 вольт, а вот видео регистратор от 5 вольт. И для того чтобы видео регистратор мог работать от бортовой сети автомобиля, с ним в комплекте идет преобразователь который преобразует 12 вольт в 5 вольт.

И именно этот преобразователь дает помехи и шумы на радио.

Получается, что когда работает видео регистратор, и включить радио, то услышим только треск и шум.

Если видео регистратор отключить, то радио начинает работает исправно и даже можно услышать голос диктора)))

Я пробовал разные решения данной проблемы. Искал разные автомобильные USB зарядки, но к сожалению ничего не помогало.

В интернете, очень мало информации на эту тему, и я нашел только два пути решения данной проблемы.

Скажу сразу, что ферритовые фильтры не помогли, поэтому ничего больше не оставалось, как попробовать второй вариант.

— установить фильтр питания для автомагнитолы.

Предварительно проконсультировался с менеджером. Сказали, что гарантии, на то что помехи исчезнут, они дать не могут, ведь это зависит от многих факторов.

Взвесив все «за» и «против», решил все же рискнуть. Тем более что цена не столь велика.

Сразу устанавливать фильтр я не стал. Решите прежде всего посмотреть, что там внутри.

Я конечно не электрик и в радиотехнике не слишком разбираюсь. Но на первый взгляд внутри все припаяно крепко и ничего нигде не болтается.

Если верить схеме, то подключение достаточно простое.

— красный провод — вход
— синий провод — выход
— черный провод — масса.

Обязательно перед началом установки фильтра — отключите аккумулятор!

Приступаем к установке.

— Снимаем рамку магнитолы

— Откручиваем 4 саморезы которые фиксируют магнитолу

Отключаем от нее антенну и основной разъем с проводами.

Сверху на нашей магнитоле есть наклейка со схемой подключения контактов, что значительно упрощает процесс подключения.

Синий и желтый разъемы не трогаем, это AUX и динамики соответственно.

Нам нужен большой черный разъем. К нему идет 5 проводов. Два верхних провода не трогаем, это CAN шина.

А вот три нижние провода (два красных и один коричнево-желтый) как раз те, что нам нужно.

Для удобства выполнения работ можно открутить центральную консоль, на которой держится магнитола. Она крепится на 8 саморезах.

— Берем толстый красный провод (+) и разрезаем его. Именно к нему мы будем подключать наш фильтр.

Старые автомобильные проигрыватели подвержены воздействию различных источников помех, имеющихся в машине. Фильтр питания на 12В для автомагнитолы поможет избавиться от сбоев и неполадок, вызванных помехами.

Зачем это нужно

Фильтр помех для автомагнитолы помогает устранить их в случае проникновения через цепи питания. Самые сильные электрические и электромагнитные помехи в машине создает система зажигания и коллекторные двигатели. Все современные магнитолы оборудованы фильтрами, состоящими из дросселя и конденсатора. Первый не пускает низкочастотные помехи, проявляющиеся в виде гула, гудения или фона. Конденсатор сглаживает кратковременные пульсации напряжения, а также подавляет высокочастотные помехи в виде звона или треска.

Старые магнитолы могут не иметь таких фильтров, либо параметры деталей могут быть низкими. Из-за этого не обеспечивается достаточная фильтрация. Конденсаторы с течением времени стареют, вследствие чего их емкость снижается. Все это приводит к усилению помех, мешающих слушать музыку или радио в машине.

Что выбрать

Самодельный фильтр для автомагнитолы против помех хорош тем, что можно добиться необходимых характеристик, комбинируя емкостные и индуктивные детали. Например, при наличии агрессивных источников помех можно сделать 2-каскадный фильтр, чтобы повысить эффективность шумоподавления вдвое.

Ты водитель автомобиля?! Тогда ты сможешь пройти этот простейший тест и узнать . Перейти к тесту »

Заводской фильтр питания отличается большей простотой подключения. Стоит учитывать, что промышленные фильтры, рассчитанные на работу в сети переменного тока, могут не обеспечивать должное подавление помех при работе в автомобильной бортовой сети, использующей постоянный ток низкого напряжения.

Самостоятельное изготовление

Изготовить фильтр для магнитолы своими руками можно как по П-образной, так и по Т-образной и комбинированной схемам. В это устройство обязательно должны входить катушки индуктивности, играющие роль дросселей, и конденсаторы. Также для защиты от переполюсовки и гальванической развязки магнитолы от остальной бортовой сети можно включить диод, рассчитанный на 12 вольт и, как минимум, 10 А.

Чтобы изготовить фильтр электропитания автомобильной магнитолы, потребуются следующие детали:

• оксидные конденсаторы большой емкости;
• катушки индуктивности;
• печатная плата;
• жестяная или стальная коробка подходящих размеров;
• соединительные провода.

Перед самим фильтром впаивается диод. Провода, подсоединенные к аноду полупроводника и точке стыковки конденсатора и катушки, помечаются как входной и выходной соответственно. Конструкцию следует поместить в металлическую коробку. Она сыграет роль дополнительного электромагнитного экрана для защиты от шумов, вызванных искрением щеток и работой системы зажигания. Также к коробке нужно подпаять черный провод, соединяющийся с кузовом или минусовой клеммой аккумулятора.

Если используется готовый экранированный дроссель, то его корпус тоже нужно соединить с массой. При самостоятельном изготовлении катушки в ней должно быть не менее 12 витков провода с сечением от 0,9 до 1,5 мм.

Для улучшения высокочастотной фильтрации параллельно оксидным конденсаторам включаются пленочные, емкостью 0,01 мкФ. Чем больше ток потребления автомобильного радио, тем толще должен быть провод в катушке, чтобы избежать ухудшения качества работы аудио устройства на большой громкости.

Детали устройства устанавливаются на печатной плате. Сборка самодельного сетевого фильтра для автомагнитолы своими руками осуществляется следующим образом:

1. Один вывод катушки или конденсатора подсоединяется к плюсовому проводнику питания. Можно подключить к катоду диода.
2. Противоположные концы деталей подключаются к общей точке, соединяемой с корпусом фильтра.
3. Соединение радиодеталей друг с другом осуществляется с помощью отрезков медного толстого провода в изоляции с обратной стороны платы.
4. К точке стыковки диода, катушки и конденсатора припаивается провод, подсоединяемый к входу питания автомагнитолы.
5. Металлический корпус фиксируется на плате при помощи заранее отогнутых язычков.
6. Все провода выводятся наружу через отверстия в плате или коробке.

Подключение фильтрации

Чтобы подключить фильтр на питание автомагнитолы, понадобится вначале обесточить бортовую сеть во избежание короткого замыкания. Затем от магнитолы отсоединяются провода питания. Входной провод приспособления подключается к замку зажигания или напрямую к аккумулятору. Выходной провод соединяется с плюсовой клеммой автомагнитолы.

Заземляющий провод фильтра от радиопомех для автомагнитолы следует как можно надежнее соединить с кузовом поближе к месту установки приспособления. От этого зависит эффективность подавления шумов. Установка аксессуара осуществляется под приборной панелью с помощью кронштейна, на внутреннюю сторону которого наносится полоса резины для изоляции корпуса.

После подключения следует проверить работу приспособления. Для этого следует включить автоприемник и прибор, который вызывал помехи, например, стеклоочиститель или вентилятор отопителя. Уровень помех должен снизиться до почти полного отсутствия.

Фильтр питания 12 в. Фильтр для магнитолы своими руками

Фильтр питания 15 А предназначен для подавления высокочастотных помех, создаваемых системой зажигания и другими потребителями бортовой сети, а так же ограничения импульсных помех, созданных при коммутации оборудования с большим током потребления.

Помехи при звучании музыки по радио могут быть связаны не только с антенной, но и с перебоями питания от бортовой сети. Побороть данную неисправность помогает сетевой фильтр питания для радио-аппаратуры. Ферритовые кольца и конденсатор позволяют справиться с помехами и перебоями напряжения.

 Данный LC-фильтр является доступным решением для снижения акустических помех

Технические данные

• Напряжение питания: 10-18 В
• Максимальный ток: 15 А
• Рабочий диапазон t° С: -30°….+60°

Требования к установке

Фильтр питания устанавливается в месте защищённом от попадания воды и других жидкостей.

ПРИМЕЧАНИЕ: возможна модификация с другими цветами проводов: желтый (желтый ), красный , черный .

При таком исполнении:

желтый провод (желтый ) — ВХОД 12В

красный провод — ВЫХОД 12В

черный провод — общий, масса.

В данной статье мы обсудим, как устранить помехи на автомагнитоле воспроизводящей радиосигнал.

Секрет качественного радиосигнала

Несмотря на то, что в настоящее время число радиостанций в большинстве населённых пунктов нашей необъятной страны существует просто неимоверное количество, качество принимаемого сигнала иногда желает лучшего.
Причины, вызывающие ухудшение качества приёма радиоволны можно условно разделить на два вида:

Устраняем помехи радиосигнала

Объективные причины

Так как в данном случае мы не в силах для усиления радиосигнала сравнять окружающие нас холмы, разогнать тучи и обесточить высоковольтную линию электропередач, устранить помехи автомагнитолы можно лишь одним способом – выключить её или же переключиться на автономное проигрывание аудиофайла, то есть диски(см. ), флешка и т. д.

Субъективные причины

Причина №1

В первую очередь необходимо проверить фильтр помех для автомагнитолы, а именно его наличие и плотный контакт его соединительных штекеров.

Причина №2

Как правило, в старых автомобилях с недорогой автомагнитолой и на автомагнитолах бывших в употреблении сей девайс просто отсутствует. В случае со старым автомобилем вы его не обнаружите в силу того, что в недалёком прошлом производители автомагнитол как-то особо и не задумывались о том, как устранить помехи в автомагнитоле с помощью фильтра радиопомех.
Ну а в случае с уже бывшей в употреблении магнитолой зачастую этот фильтр остаётся в автомобиле прежнего хозяина на обрезанных проводах, и вам остаётся только удивляться, почему же в отличие от него, в вашем автомобиле так сильно ухудшился радиоприём.

Внимание! Не рекомендуется при поездках вдали от передающих станций (самый сильный сигнал, как правило, находится в черте города) пользоваться режимом «местного приёма» который включатся клавишей «LOC».

В этом случае качество радиоэфира значительно ухудшается, так как слабые и нестабильные радиосигналы тюнером автомагнитолы просто игнорируются.

Причина№3

Как вы, наверное, уже догадались, техническая часть автомобильной магнитолы и условия местности сильно влияют на качество преобразования радиосигнала в акустический, они отвечают примерно за восемьдесят процентов уверенного приёма радиоволны.
А это значит, что мы не можем не отметить устройство, которое отвечает за оставшиеся двадцать процентов от общей мощности принимаемого сигнала — это антенна радиоприёмника. Качество радиоприёма внешних штыревых антенн и активных внутри салонных ни чем не отличается. Их сравнение показывает, что хорошая внутри салонная активная антенна принимает ничуть не хуже чем двухметровая штыревая.
В общем, не цена антенны, а её правильная установка являются важным фактором, влияющим на чистоту приёма радиосигнала. Всё их различие в том, что в салоне автомобиля антенна не мешается и не привлекает к себе внимания, а вот со штыревой могут происходить незапланированные приключения (въезд в низкий гараж, хулиганы и т. п.).

Диагностика неисправностей и их причины

«Вычислить» неисправность фильтра радиопомех можно по следующим признакам:

• «Сбой» радиоволны при нагреве тюнера автомагнитолы, что требует постоянных дополнительных подстроек радиоканала;
• Посторонние шумы как от работающего двигателя и генератора, так и от вентилятора системы охлаждения, дворников, да в принципе от всех потребителей тока автомобиля, что провоцируется неправильным запитыванием автомагнитолы, не оборудованной фильтром.

Совет! Приобретая фильтр помех для автомагнитолы, не перепутайте с внешне похожим на него конвертером, у которого совсем другая задача – перевести диапазон радиоволны с российского «УКВ» (65…74 МГц) на европейский «FM» (87,5…108 МГц).

Так же не стоит забывать, что причинами радиопомех могут являться неполадки в самом электрооборудовании автомобиля, и которые невозможно убрать какими бы то не было фильтрами.

Как устранить в автомагнитоле помехи в более же тяжелых случаях (проверка щёток генератора, реле-регулятора и подобных неприятностей) вам подскажет грамотный автоэлектрик.

Изготавливаем фильтр радиопомех

Очень часто покупая фильтр помех для автомагнитолы, мы остаёмся мягко скажем, не довольны полученным результатом. При вскрытии приобретённого фильтра, как правило, мы можем наблюдать такую картину.

То есть за символичную цену мы имеем конденсатор и намотанный на ферритовое кольцо дроссель. Понятно, что изучая данное чудо техники, ответ на вопрос о том, как устранить помехи на автомагнитоле мы найти не сможем.
Также понятно и то, что нам потребуется более качественный фильтр. Ну а так как мы с вами «сами с усами», предлагаю своими руками изготовить фильтр радиопомех для автомагнитолы.
Инструкция по самостоятельному изготовлению фильтра не представляет собой ни чего сложного.

В конструкции фильтра от радиопомех обычно применяется Т-образная схема:

• В положительной цепи устанавливается предохранитель;
• Затем, следуя по схеме, устанавливается катушка с отводом на конденсатор соединённый в свою очередь с корпусом;
• И из этой же точки отвода на конденсатор, перед подключением к автомагнитоле устанавливается ещё одна катушка; динамиках автомагнитолы (треск, щелчки и т. п.) именно во время работы двигателя автомобиля. И пока перечисленные неисправности электрооборудования автомобиля не устранить никакой фильтр вас от радиопомех не спасёт!
  У вас точно нет проблем с автомобилем?

Пассивный фильтр питания для установки в автомобилях с бортовым напряжением 12 В. Фильтр предназначен для устранения высоко- и низкочастотных помех, которые создаются окружающими силовыми устройствами, которые могут влиять на работу подключенных видеоустройств (искажение изображения) или на аудиотракт подключенных устройств (создают дополнительные звуковые помехи). Максимальная нагрузка 2 А.

Фильтр питания

Пример подключения

Внимание! Фильтр продается без проводов!

Фильтр питания

Примечания

Просим особенно обратить внимание на наиболее распространенную ошибку. Ни в коем случае нельзя брать негативный полюс питания (земля -12В) с корпуса подключенных вблизи устройств!
В результате такого подключения появляется эффект разницы потенциалов, который вызывает ошибки и помехи в работе подключенных устройств. В таком случае фильтр не поможет.
Плюс и минус необходимо брать всегда с одного места, например, от штатной магнитолы, принимая во внимание, что контур, к которому вы подключаетесь, должен иметь запас мощности и выдержать дополнительные устройства.

Комплектация, внешний вид и характеристики продукта могут отличаться от представленных на сайте и изменяться производителем без уведомления. Перед покупкой уточняйте у менеджера.

Копирование материалов с сайта car-solutions.com разрешается только при условии указания авторства и размещения обратной текстовой ссылки на каждый скопированный контент.

Фильтр для магнитолы своими руками

Итак, решил собрать фильтр от ВЧ помех. Понадобился он для питания автомагнитолы от импульсного блока питания в одной недавней конструкции. Кучу их перепробывал, что только не делал — эффект слабый. Ставил сначала большие емкости в батарею соединял по 3 конденсатора на 3300мкф 25вольт — не помогало. При питании от импульсного БП в усилители всегда свист , ставил дроссели большие, по 150 витков, порой на Ш-образных и ферритовых магнитопровадах — бесполезно.

ВЧ составляющая все равно проникала в усилитель. Тогда взял дроссель от магнитолы на железном сердечнике, там 20 витков провода 1 мм примерно, перед ним вторнул электролитический конденсатор на 1000 мкф и после на 1000 мкф 16 вольт (хотя лучше на 25 ставить), после блока еще один конденсатор сразу на 0.1 мкф.

Именно такой фильтр и защищает теперь автомагнитолу от ВЧ помех импульсника на 100 процентов. Фон полностью исчез. По аналогичной схеме можно спаять фильтр и в автомобиль, а ещё лучше — сделать его двухзвенным, как показано на рисунках ниже.

Схема однозвенного фильтра:

Двухзвенный фильтр:

Примечание — Детали фильтра лучше всего скрутить вместе поближе друг к другу и разместить в отдельной коробочке вне устройства и блока, дабы избежать наводок. Слишком большую емкость ставить ни к чему , 1000 мкф хватает вполне, но для использования данной схемы в авто — ёмкость можно увеличить в несколько раз.

Итак, решил собрать фильтр от ВЧ помех. Понадобился он для от импульсного блока питания в одной недавней конструкции. Кучу их перепробывал, что только не делал — эффект слабый. Ставил сначала большие емкости в батарею соединял по 3 конденсатора на 3300мкф 25вольт — не помогало. При питании от импульсного БП в усилители всегда свист, ставил дроссели большие, по 150 витков, порой на Ш-образных и ферритовых магнитопровадах — бесполезно.

ВЧ составляющая все равно проникала в усилитель. Тогда взял дроссель от магнитолы на железном сердечнике, там 20 витков провода 1 мм примерно, перед ним вторнул электролитический конденсатор на 1000 мкф и после на 1000 мкф 16 вольт (хотя лучше на 25 ставить), после блока еще один конденсатор сразу на 0.1 мкф.

Именно такой фильтр и защищает теперь автомагнитолу от ВЧ помех импульсника на 100 процентов. Фон полностью исчез. По аналогичной схеме можно спаять фильтр и в автомобиль, а ещё лучше — сделать его двухзвенным, как показано на рисунках ниже.

Однозвенный фильтр

Двухзвенный фильтр

Если же вы хотите подойти профессионально к выбору элементов фильтра — скачайте специальную для расчёта. Там задав необходимые параметры напряжения, тока и требуемый коэфициент подавления пульсаций, можно сразу узнать номиналы деталей.

Детали фильтра лучше всего скрутить вместе поближе друг к другу и разместить в отдельной коробочке вне устройства и блока, дабы избежать наводок. Слишком большую емкость ставить ни к чему, 1000 мкф хватает вполне, но для использования данной схемы в авто — ёмкость можно увеличить в несколько раз. С Вами был тов. redmoon

Обсудить статью ФИЛЬТР ДЛЯ АВТОМАГНИТОЛЫ

Схема сетевого фильтра | Микросхема

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

Или:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Более детально это можно представить так:

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

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

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

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

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

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряжения
УНЧ на микросхеме TDA7293

Фильтр постоянной составляющей сетевого напряжения питания

Всем доброго времени суток. Сегодня продолжение темы про выпрямители и поговорим мы о сглаживающих фильтрах выпрямителей

. Сглаживающие фильтры включаются между выпрямителем и нагрузкой для уменьшения переменных составляющих (пульсаций) выпрямленного напряжения. Эти фильтры выполняются из индуктивных элементов – дросселей и из ёмкостных элементов – конденсаторов. Простейший сглаживающий фильтр может состоять только из одного элемента, например дросселя или конденсатора. В малогабаритной аппаратуре сравнительно малой мощности индуктивные элементы фильтра могут быть заменены активными (резисторами).

Сглаживающие фильтры, прежде всего, характеризуются коэффициентом сглаживания q, представляющим собой отношение коэффициентов пульсаций на входе S0 и выходе S0H фильтра:

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Индуктивный сглаживающий фильтр

Применяется в маломощных выпрямителях, но может входить в состав сложных многозвенных фильтров. Параметры дросселя следует выбирать так, чтобы активное сопротивление обмотки rдр было много меньше сопротивления нагрузки (rдр << Rн), а индуктивное сопротивление Xдр = 2πfпLф на частоте пульсаций fп – много больше, чем Rн(Xдр >> Rн). В этом случае почти вся постоянная составляющая напряжения будет приложена к нагрузке, а переменная составляющая – к дросселю.

По заданному коэффициенту сглаживания q можно рассчитать необходимую индуктивность сглаживающего фильтра

Индуктивный фильтр прост, дешев, имеет малые потери мощности; коэффициент сглаживания фильтра растёт с увеличением индуктивности дросселя, числа фаз питающего напряжения и с уменьшением сопротивления нагрузки. Поэтому индуктивные фильтры обычно применяются совместно с многофазными мощными выпрямителями. При отключении нагрузки или скачкообразном изменении ее сопротивления возможно возникновение перенапряжений; в этом случае параллельно обмотке дросселя необходимо включать защитные устройства, например разрядники. В маломощных однофазных выпрямителях индуктивный фильтр может являться звеном более сложного фильтра.

Постановка задачи

При разработке импульсных источников питания (ИВЭП) серьезной задачей становится обеспечение электромагнитной совместимости этих устройств с другой аппаратурой. В силу своего принципа действия, импульсный источник питания является источником разнообразных электромагнитных помех. Уровни таких помех должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов. В данной статье рассмотрен аспект этой проблемы, касающийся кондуктивных помех, которые отдает источник питания в питающую сеть.
Зарубежные стандарты — CISPR22, EN55022 и другие — определяют допустимый уровень помех в полосе частот 150 кГц — 30 МГц для двух классов аппаратуры: Class A — для использования в промышленности, Class B — для использования в быту (более жесткие требования). Основным отечественным стандартом, нормирующим уровни кондуктивных помех для стабилизированных источников питания и методы их измерений, является [1]. Уровням Class A и Class B в [1] соответствуют уровень D и уровень B (таблицу).
Таблица. Допустимый уровень помех в полосе частот 150 кГц — 30 МГц

Частота	Напряжение радиопомех, дБ (мкВ)
	Уровень D (Class A)	Уровень B (Class B)
150 кГц	79	66
150–500 кГц	79	56–66
0,5–5 МГц	73	56
5–30 МГц	73	60

Методика измерения синфазной помехи в указанной полосе частот согласно [1] сводится, по сути, к измерению падения напряжения на входных зажимах источников питания относительно корпуса на тестовых подгружающих резисторах номиналом 50 Ом (рис. 1). При этом по постоянному напряжению измерительная цепь отвязана от цепей питания конденсатором (0,25 мкФ для уровней потребляемого тока до 25 А либо 0,1 мкФ для уровня свыше 25 А), а влияние импеданса питающей цепи на измеряемые характеристики в области интересующих частот исключается при помощи так называемого эквивалента сети. Применение эквивалента сети также ослабляет возможное влияние помех от самой питающей сети.

Рис. 1. Схема измерения синфазной помехи

Измерения производят при помощи измерителя радиопомех, имеющего входное сопротивление 50 Ом, поочередно для каждого из питающих выводов. Одно из показанных на рис. 1 сопротивлений 50 Ом отображает в этом случае входное сопротивление измерителя, а другое является подгрузочным. Переключения измерителя и подгрузочного резистора производятся с помощью коммутирующих цепей, не показанных для простоты на рисунке.

Испытания на электромагнитную совместимость, в том числе кондуктивных помех, производятся на сертифицированном оборудовании и требуют определенных финансовых затрат. Поэтому еще на этапе разработки источника питания необходимо учитывать основные факторы, влияющие на результаты подобных испытаний. Одним из основных источников синфазных помех в источниках питания в полосе частот 150 кГц — 30 МГц являются процессы, связанные с самим принципом действия источников питания с ШИМ, а именно наличие тактовой частоты преобразования и ее высших гармоник в измеряемом сигнале. Другим заметным фактором могут быть коммутационные процессы, происходящие в ключевых элементах источников питания, — они могут проявиться в области высоких частот диапазона. Цель настоящей статьи — показать возможность расчета уровней синфазной помехи для основной гармоники и ряда высших гармоник источника питания с ШИМ (то есть с постоянной частотой), для того чтобы учесть как минимум первый указанный фактор при проектировании фильтра синфазной помехи источника питания.

Eмкостной сглаживающий фильтр

Емкостной сглаживающий фильтр

состоит из конденсатора Сф, подключённого параллельно сопротивлению нагрузки Rн. Принцип действия заключается в накоплении электрической энергии конденсатором фильтра и последующей отдачи этой энергии в нагрузку. Заряд и разряд конденсатора фильтра происходит с частотой пульсаций fп выпрямленного напряжения.

Для расчёта ёмкости конденсатора сглаживающего фильтра

можно воспользоваться следующей формулой

, где

результируещее значение ёмкости выражено в микрофарадах, SOH – коэффициент пульсаций в процентах, %; RH – сопротивление нагрузки в омах, Ом; fc – частота сети в герцах, Гц; m – число используемых при выпрямлении полупериодов за период напряжения сети,m = 1 – для однополупериодных, m = 2 – для двухполупериодных.

Емкостной фильтр целесообразней всего применять совместно с однофазными и маломощными схемами выпрямления.

Устройство и схема

Схема сетевого фильтра достаточно проста. Для того чтобы понять, как работает этот прибор, необходимо понять, как можно погасить скачкообразные помехи в сети. К примеру, резисторы. Сопротивление этих приборов не зависит от силы тока, который проходит через них. Но вот индуктивность и емкость прямо пропорциональны току. То есть, получается так, что чем выше сила тока и напряжение, тем больше вырастает сопротивление катушки индуктивности.

Это качество и применяется в фильтрах для подавления краткосрочных скачков напряжения с большой ее величиной. Для этого всего лишь необходимо установить две катушки индуктивности в фазный и нулевой проводник. Кстати, их индуктивность может располагаться в достаточно широком диапазоне от 60 до 200 мкГн.

Внутреннее устройство сетевого фильтра

Что касается резисторов, то их тоже можно устанавливать в сетевой фильтр для компьютера или телевизора.

Специалисты считают, что среди всех предлагаемых моделей на сегодняшний день эффективными являются сетевые фильтры LC. Все дело в том, что в их конструкции кроме катушек индуктивности установлены и конденсаторы. Кстати, их емкость варьируется в пределах от 0,22 до 1,0 мкФ. При этом необходимо учитывать, что напряжение конденсатора должно быть почти в два раза выше напряжения сети. Это запас на случай высокого скачка.

Зачем такая сложная схема?

• «L» – это катушка, которая будет выравнивать скачки тока.
• «C» – это конденсатор, который будет гасить высокие скачки напряжения.

Возвращаемся к импульсным помехам. Их можно гасить с помощью специального полупроводникового элемента – варистора. По сути, это резистор, который в штатном режиме, то есть, при низком напряжении, обладает высоким сопротивлением и ток через себя не пропускает. Как только ток в сети поднимается до номинала (470 В) вариатора, он сбрасывает сопротивление и пропускает ток.

Схема сетевого фильтра

Итак, подведем итог. Сетевой фильтр для компьютера или другого бытового электронного прибора в своей конструкции должен содержать:

• Соединенные последовательно две катушки.
• Конденсатор, подключенный параллельно.
• Варистор.
• Резисторы.

Сглаживающие RC фильтры

В схемах выпрямления малой мощности дроссель фильтра может быть заменён резистором RФ. Такие типы фильтров называют RC фильтрами

Расчёт сглаживающего RC фильтра должен вестись с учётом следующих условий

Коэффициент сглаживания фильтра

Сопротивление резистора RФ обычно задаются в пределах RФ = (0,15…0,5)RH; КПД резистивно-емкостного фильтра сравнительно мал и обычно составляет 0,6…0,8, причем при ηф = 0,8 RФ = 0,25RH. Емкость Cф (в микрофарадах), обеспечивает требуемый коэффициент сглаживания q при частоте сети fC = 50 Гц, находят из выражения

Преимущества резистивно-емкостных фильтров: малые габариты, масса и стоимость; недостаток – низкий КПД.

Устройство

Если говорить об устройстве такой вещи, как сетевой фильтр, то следует сказать, что он может относиться к одной из 2 категорий:

• стационарно-многоканальной;
• встроенной.

В целом схема обычного сетевого фильтра, рассчитанного на напряжение в 220 В, будет стандартной и в зависимости от типа устройства может лишь чуть-чуть отличаться.

Такие платы имеет и другая техника, что относится к категории сложных. Такие платы обычно состоят из следующих компонентов:

• конденсаторы добавочного типа;
• индукционные катушки;
• дроссель тороидального типа;
• варистор;
• предохранитель термического типа;
• VHF-конденсатор.

Варистором является резистор, что имеет переменное сопротивление. Если нормативный порог напряжения в 280 вольт превышается, то его сопротивление снижается. Причем оно может снизиться не в один десяток раз. Варистор по своей сути представляет предохранитель от импульсного перенапряжения. А стационарные модели обычно отличаются тем, что имеют несколько розеток. Благодаря этому появляется возможность подключить через сетевой фильтр к электрической сети несколько моделей электрической техники.

Советуем изучить Splan – программа для черчения электрических и электронных схем

Кроме того, все сетевые фильтры оснащены LC-фильтрами. Такие решения применяются для аудиотехники

То есть такой фильтр – помехоподавляющий, что для аудио и работы с ним будет крайне важно. Также сетевые фильтры иногда оснащаются термическими предохранителями, что позволяют предотвратить появление скачков напряжения

Иногда в ряде моделей используются одноразовые предохранители плавкого типа.

Многозвенные сглаживающие фильтры

Если с помощью индуктивно-емкостного фильтра необходимо обеспечить коэффициент сглаживания пульсаций более 40…50, то вместо однозвенного фильтра целесообразнее использовать двухзвенный сглаживающий фильтр

.

Фильтры с тремя и более звеньями

на практике применяются редко. В общем случае коэффициент сглаживания многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев: q = q’q’’q’’’ …

Сглаживающие индуктивно-емкостные фильтры достаточно просты и эффективны в выпрямительных устройствах средней и большой мощностей. Однако масса и габариты таких фильтров весьма значительны, коэффициент сглаживания снижается с ростом тока нагрузки, фильтры малоэффективны при появлении медленных изменений сетевого напряжения. Индуктивные элементы фильтра являются источниками магнитных полей рассеяния, а совместно с паразитными емкостными элементами создают колебательные контуры, способствующие появлению переходных процессов.

Транзисторный сглаживающий фильтр

Транзисторные фильтры

по сравнению с индуктивно-емкостными сглаживающими фильтрами имеют меньшие габариты, массу и более высокий коэффициент сглаживания пульсаций.

Фильтры могут быть выполнены по схемам с последовательным или параллельным включением силового транзистора по отношению к сопротивлению нагрузки, а также с включением нагрузки RH в цепь коллектора или эмиттера транзистора. Недостатком фильтров с нагрузкой в цепи коллектора является большое изменение выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Поэтому чаще используют фильтры, в которых сопротивление нагрузки включено в цепь эмиттера силового транзистора.

Фильтр с последовательным транзистором

Транзисторный сглаживающий фильтр с последовательным включением транзистора и нагрузкой в цепи эмиттера

эквивалентен П-образному LC фильтру. Принцип действия его основан на том, что коллекторный и эмиттерный токи транзистора в режиме усиления практически не зависит от напряжения коллектор-эмиттер. Если выбрать рабочую точку транзистора на горизонтальном участке выходной вольт-амперной характеристики, то его сопротивление для переменного тока будет значительно большим, чем для постоянного тока.

Транзисторный фильтр

В схеме базовый ток транзистора VT задается резистором Rб. Конденсатор Сб достаточно большой емкости устраняет напряжение пульсаций на переходе эмиттер-база. Поэтому переменная составляющая напряжения пульсаций прикладывается к переходу база-коллектор и выделяется на транзисторе VT. В коллекторном и эмиттерном токе переменная составляющая практически отсутствует, поэтому пульсации в нагрузке RH также очень малы.

Коэффициент сглаживания транзисторного фильтра тем больше, чем больше коэффициент передачи тока транзистора VT и чем больше значение отношений

то есть чем меньше напряжение пульсаций на переходе эмиттер-база силового транзистора.

Составной транзистор

Для более успешного выполнения этих соотношений конденсатор Сб может быть заменён одно- или двухзвенным RC сглаживающим фильтром, а для увеличения коэффициента передачи тока транзистор VT можно выполнить составным

Транзисторный фильтр со стабилитроном

Еще эффективней работает транзисторный фильтр, у которого в цепь базы транзистора включен стабилитрон

Коэффициент полезного действия транзисторного фильтра будет тем больше, чем меньше падание постоянного напряжения на силовом транзисторе. Однако амплитуда переменной составляющей напряжения на транзисторе не должна превышать значение постоянного напряжения на нём, иначе фильтр потеряет свою работоспособность.

Фильтр с параллельным транзистором

Фильтр с балластным резистором и параллельным включением транзистора Фильтр с балластным резистором и последовательным включением транзистора
Транзисторные фильтры с балластным резистором Rбл и параллельным включением транзистора

относительно нагрузки, в отличие от
схем с последовательным включением
, применяется при сравнительно небольшом выпрямленном напряжении (десятки вольт). Режим работы транзистора VT – минимальное значение тока IK.min – устанавливается соответствующим выбором сопротивлений R1 и R2. Переменная составляющая напряжения в этой схеме прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора VT, усиливается и выделяется на балластном резисторе Rбл. Эта составляющая оказывается в противофазе с переменной составляющей напряжения, выделяющейся на Rбл при непосредственном протекании тока нагрузки. Выбором Rбл и IK.min можно добиться их полной компенсации. Амплитуда переменной составляющей тока транзистора VT должна быть меньше протекающего постоянного тока IK.min, иначе схема будет неработоспособна. Ток IK.min, не должен быть очень малым, так как иначе потребуется увеличение сопротивления Rбл, что приведёт к снижению КПД фильтра. Слишком большой ток также нецелесообразен, так как увеличивается мощность потерь на транзисторе и снижается КПД.

Коэффициент сглаживания параллельного транзисторного фильтра будет тем больше, чем больше сопротивление Rбл, емкость конденсаторов С1 и С2, крутизна вольт-амперной характеристики транзистора. Недостатком транзисторного фильтра с параллельным включением транзистора является значительное изменение среднего значения коллекторного тока транзистора, при изменении среднего значения выпрямленного напряжения, поступающего на вход фильтра. Это приводит к снижению КПД фильтра.

Следует помнить, что транзисторные фильтры не обеспечивают стабилизацию постоянной составляющей выпрямленного напряжения, а при изменении тока нагрузки, температуры окружающей среды и воздействия других дестабилизирующих факторов вносят дополнительную нестабильность выпрямленного напряжения.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Пример измерения напряжения шума

В этом разделе мы посмотрим на практическом примере, как измеряется напряжение шума с помощью макетной платы силового модуля MagI3C от Wurth Elektronik и понижающего преобразователя 171 020 601.

Уже на предварительном этапе следует измерить с помощью осциллографа ВЧ-­составляющую напряжения на входе силового модуля. Расчетный спектр помехи можно проанализировать во временной области в самом начале проектирования фильтра.

На рис. 11 показана импульсная составляющая сигнала напряжения величиной 80 мВ, измеренная на входе силового модуля 7,5 В при среднем входном токе 1,2 А и среднем нагрузочном токе 2 А. Поскольку входной ток нарастает при уменьшении входного напряжения, возникает эффект отрицательного входного напряжения импульсного преобразователя. По этой причине напряжение шума измеряется для случая наихудших условий — при минимальном входном напряжении и максимальном токе.

Рис. 11. Сигнал во временной области с широкополосным спектральным составом

Однако определяющим фактором в анализе этого типа излучаемого шума остается измерение напряжения шума, которое выполняется в испытательной лаборатории технических средств по требованиям ЭМС. На рис. 12 представлен результат измерения напряжения шума без входного фильтра.

Рис. 12. Анализ напряжения шума без входного фильтра

Этот силовой модуль работает на тактовой частоте 370 кГц. В спектре помех можно измерить максимальную амплитуду величиной 68 дБмкВ (пик красного цвета). Амплитудная плотность напряжения шума уменьшается приблизительно со скоростью 40 дБ/декаду. Это значит, что выше 15-й гармоники шум очень мал. Однако только начиная с 9-й гармоники и выше уровень шума опускается ниже предельного значения более чем на 10 дБ для детектора среднеквадратичных значений (темно-синяя кривая).

Для расчета подходящего LC-­фильтра воспользуемся уравнением (2). Поскольку коммутационная частота сравнительно мала, выбираем дроссель с низкой частотой собственных колебаний и катушку индуктивности на 4,7 мкГн, после чего рассчитываем емкость фильтра:

У выбранного конденсатора фильтра емкость выше – 10 мкФ. Максимальный входной ток рассчитывается с помощью уравнения (6). Для расчета требуется знать КПД макетной платы, который определяется путем измерения. В данном случае он равен 91%:

На основе расчетов индуктивности фильтра и входного тока выбирается соответствующий дроссель. Таковым оказался неэкранированный дроссель серии PD2 от Wurth Elektronik типоразмера 5820. На рис. 13 показаны результаты измерения напряжения шума с согласованным фильтром.

Рис. 13. Анализ напряжения шума с входным фильтром

Уровень измеренных помех на коммутационной частоте 370 кГц составил 30 дБмкВ. Уровни всех гармоник ниже 20 дБмкВ, т. е. они стали значительно меньше. Среднеквадратичный уровень на частоте 370 кГц соответствует пиковому значению и на 18 дБ ниже предельного среднеквадратичного значения 47 дБмкВ. При измерении таких кондуктивных помех вполне достаточно исходить из отношения сигнала к шуму, чтобы подтвердить адекватность этого измерения. Цель измерения шумового напряжения состоит в том, чтобы убедиться в полезности анализа возможных помех во временной области. При этом анализ в частотной области по-прежнему незаменим.

Наконец, воспользовавшись приведенными выше уравнениями для расчета ослабляющего сопротивления, получим:

Чем больше величина сопротивления аттенюатора, тем лучше подавляется резонанс фильтра. В данном случае выбирается 1 Ом — ближайшее большее значение резистора серии E12. Для ослабляющего конденсатора выбирается емкость величиной 47 мкФ. Эти компонентом вполне может оказаться керамический конденсатор eiCap серии WCAP-CSGP от Wurth Elektronik.

Схема сетевого фильтра

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Более детально это можно представить так:

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

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

В схемах можно применять варисторы типа CNR14D221 (S14K140) 220В, 60 Дж или JVR-14N221K (S14K140) 220В или FNR-14K221 220В, 40 Дж. В качестве катушек-дросселей можно применить вот такие уже готовые –

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

Сетевой фильтр как устроен

Сетевые помехи, как они возникают. Устройство сетевого фильтра, назначение его элементов. Особенности сетевых фильтров.

Теория вопроса

Переменный ток в бытовой сети является синусоидальным. Это означает, что изменение напряжения, а, следовательно, и тока, происходят по синусоиде, то есть по плавной дуге, симметрично колеблющейся вокруг оси времени. За одну секунду напряжение в розетке меняет свое значение от +310 до -310 вольт пятьдесят раз. Так по идее работает сеть переменного тока 220 вольт 50 герц.

Однако если мы посмотрим на осциллограмму напряжения в нашей розетке, то убедимся, что до идеала ей совсем далеко. Какая там синусоида!? Непрерывные пики, импульсы, искажения формы, изменения амплитуды, броски и скачки – вот что мы увидим. Все это очень портит картину и способно вывести из строя бытовую технику. Последнее, прежде всего, относится к музыкальным центрам, телевизорам, блокам питания радиотелефонов и других устройств.

Причин для искажения синусоиды напряжения питающей сети есть очень много. Это включение-выключение мощных электроприемников, атмосферные перенапряжения, короткие замыкания по высокой стороне трансформаторной подстанции, а также различные сложные переходные процессы.

Из курса математики известно, что любую сложную функцию можно представить в виде сходящегося тригонометрического ряда Фурье. Это означает, что наша искаженная синусоида – это просто сумма других, самых разных синусоид, каждая из которых имеет свою частоту и амплитуду. А нам для безопасной и надежной работы нашей бытовой техники нам нужно оставить только одну синусоиду – с амплитудой в 310 вольт и частотой 50 герц. Все остальные синусоиды или, как принято говорить, гармоники нам надо подавить, разрядить и не пропустить к электроприемнику.

Кроме этого, есть еще и особый вид апериодических помех, которые не поддаются ни прогнозированию, ни описанию при помощи математических функций. Это импульсные броски напряжения – очень кратковременные, но значительные его возрастания. Они могут возникнуть абсолютно в любой момент времени и, разумеется, тоже не идут на пользу бытовой технике. Поэтому импульсные помехи тоже необходимо подавить.

Для решения этих двух задач и используются сетевые фильтры. Они защищают оборудование от высокочастотных, низкочастотных и импульсных помех в сети. Но как они работают?

Устройство сетевого фильтра

Если сопротивление резисторов никак не зависит от рода тока, проходящего через них, то реактивное сопротивление таких элементов цепи, как емкость и индуктивность находится в прямой зависимости от частоты тока. Например, сопротивление катушки индуктивности резко возрастает для токов большой частоты.

Это свойство индуктивности как раз и используется в сетевых фильтрах для подавления высокочастотных помех – синусоид с маленькими периодами. Достаточно разместить последовательно нагрузке две катушки – в нулевой и в фазный проводник. Индуктивность каждой может быть примерно 60-200 мкГн.

Низкочастотные помехи могут гаситься активным сопротивлением катушек индуктивности, или отдельными резисторами, которые также располагаются последовательно нагрузке. Сопротивление таких резисторов не должно быть большим, иначе на них будет иметься существенное падение напряжения. Поэтому резисторы для подавления низкочастотных помех должны иметь сопротивление максимум 1 Ом.

Однако наиболее эффективными против сетевых помех являются фильтры, которые носят условное название LC. Они не ограничиваются одними лишь катушками индуктивности, а включают в себя конденсатор емкостью 0,22 – 1,0 мкФ, включенный параллельно нагрузке. Номинальное напряжение конденсатора должно быть выбрано хотя бы с двукратным запасом относительно напряжения сети, чтобы учесть перепады этого напряжения.

Действие фильтров LC напрямую связано с двумя законами коммутации: катушка L подавляет резкие изменения тока, а конденсатор С гасит высокочастотные колебания напряжения.

Но у нас остаются еще и импульсные кратковременные помехи. С ними можно справиться с помощью особого полупроводникового элемента, имеющего нелинейную вольт-амперную характеристику – варистора. На низком напряжении варистор ведет себя как резистор очень большого сопротивления и ток практически не пропускает. Но если напряжение возрастает до уровня номинального для варистора, то его сопротивление резко снижается – он пропускает через себя импульс тока.

Таким образом, если варистор включить в параллель нагрузке, то он будет «брать на себя» импульсы высокого напряжения, шунтируя нагрузку на время их воздействия. Номинальное напряжение варистора при этом должно быть около 470 вольт.

Итак, сетевой фильтр для более-менее успешной работы должен содержать в себе: две катушки индуктивности 60-200 мкГн, включенные последовательно защищаемой нагрузке, а также варистор на 470 вольт и конденсатор на 0,22 – 1,0 мкФ, включенные параллельно. При необходимости в цепь можно включить и резисторы для подавления помех низкой частоты на 1 Ом максимум. Токовый номинал элементов цепи нужно подбирать в зависимости от мощности нагрузки.

Практика

Подавляющее большинство дешевых сетевых фильтров, знакомых нам в быту, на поверку сетевыми фильтрами не являются. Они содержат в своем составе только варистор и биматаллический контакт для максимально-токовой защиты.

Но такие фильтры легко поддаются доработке, если вооружиться паяльником и собрать все необходимые перечисленные элементы для сборки контура LC.

Мощность большинства сетевых фильтров невелика. Это связано с тем, что катушки индуктивности и прочие элементы фильтра для большой нагрузки будут слишком громоздки и дороги. Зачастую для электроприемников большой мощности вообще можно использовать только фильтры, являющиеся полупроводниковыми преобразователями. И цена таких фильтров будет значительно выше, также как и сложность их устройства.

К счастью, мощные бытовые электроприемники не нуждаются в защите от сетевых помех. И плите, и утюгу, и чайнику совершенно нет никакого дела до качества электроэнергии, которую они получают. Поэтому и сетевые фильтры им не нужны.

А компьютеры, телевизоры, музыкальные центры потребляют очень мало энергии, и для их защиты достаточно отдельного сетевого фильтра с номинальным током всего в несколько ампер.

Источник: electrik.info

Сетевые фильтры — как они работают, примеры схем

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

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

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

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

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

Рис. 1. Напряжения с последующим всплеском.

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

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

Но наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи.

Принципиальная схема

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

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

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

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

Рис. 2. Типовая схема сетевого фильтра питания.

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

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

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

Рис. 4. График зависимости.

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

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

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

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

Рис. 5. Схемы подключения различной периферии к компьютеру.

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

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

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

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

Основные параметры сетевых фильтров

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

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

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

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

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

Рис. 7. Набор розеток.

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

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

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

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

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

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

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

Самодельные сетевые фильтры

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

Рис. 9. Фильтр-удлинитель.

Рис. 10. Что внутри фильтра-удлиннителя.

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 12Сборка фильтра.

Рис. 13. Ферритовая шайба.

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

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

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

Рис. 14. Схема помехоподавляющего сетевого фильтра.

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник: radiostorage.net

Как выбрать сетевой фильтр для бытовой техники

Умные телевизоры, холодильники, компьютеры, ноутбуки, газовые котлы — все это стоит дорого. К сожалению, в огромном количестве домов и квартир электросеть не обеспечивает надлежащего уровня напряжения. Возникают перегрузки из-за сварочных работ поблизости. Иногда отгорает контакт ноля на подъездной распределительной коробке, и по квартирам проходит 380В междуфазного напряжения. Сетевой фильтр достаточно успешно защищает дорогостоящую бытовую технику, однако выбирать такое устройство нужно внимательно.

Обманы маркетологов

Всем известны удлинители с несколькими розетками, предлагаемые множеством производителей. Их цена привлекательна. Маркетологи называют этот крайне недорогой прибор сетевой фильтр и заявляют, что приспособление защитит оборудование от всех возможных неприятностей.

Легко купить многорозеточный удлинитель с защитой для стиральной машины, для холодильника, для компьютера. Есть приборы разных уровней: базового, стандартного, продвинутого. Но в любом случае характеристики такого приспособления никак не позволяют предположить, что оно может эффективно защищать подключенную технику. На практике все обстоит следующим образом.

1. В моделях базового класса есть только одноконтактный выключатель, а также неонка и многоразовый предохранитель.
2. Устройства стандартного класса — с предохранителем многоразового типа, неонкой и двухконтактным выключателем в хороших моделях. Последний прерывает оба проводника, фазу и ноль, для гарантированного прекращения питания подключенного прибора.
3. Продвинутые модели имеют в схеме помехоподавляющий конденсатор, предохранитель и выключатель.

Все без исключения эти так называемые удлинители с УЗО не могут гарантированно защитить технику в аварийных ситуациях. Например, многоразовый предохранитель ограничивает максимальный ток, но срабатывает достаточно медленно для того, чтобы подключенное устройство не вышло из строя. Конденсатор же справляется только с определенными видами бросков напряжения. Назначение подобных приспособлений только одно: ограничивать потребление мощности группой подключенных устройств.

Важно! Поэтому для компьютера и для бытовой техники высокого класса нужно покупать специальный электрический фильтр, схемы которого выполнены не только с защитой от скачков напряжения, но и способны демпфировать практически все типы гармонических помех.

Как работает защита

Устройство сетевого фильтра обязательно включает несколько ключевых блоков.

1. Контуры с катушками индуктивности и конденсаторами.
2. Варистор, один или несколько. Они могут замыкаться по цепи фаза-ноль или работать с отводом заземления.
3. Контур многоразового предохранителя с отдельной лампой, свидетельствующей о его срабатывании (или выполненный как кнопка на сетевом фильтре).
4. Надежный двухконтактный выключатель, прерывающий оба проводника, фазу и ноль питающей сети.
5. Хорошие модели оснащаются термическим предохранителем, защищающим устройство от перегрева.

Сегодня можно купить электрический фильтр для аудиотехники или телевизора с выключателями на каждую розетку. Это очень удобно, позволяет вывести отдельного потребителя из сети без броска напряжения и других нежелательных электрических явлений.

Принцип работы защиты следующий.

1. Гармонические помехи, меняющие кривую синусоиды напряжения, демпфирует электрический фильтр, построенный на катушках индуктивности и конденсаторах.
2. Броски напряжения свыше верхней планки рабочего диапазона гасятся варистором. Этот элемент резко меняет сопротивление на очень маленькое при превышении нормированного показателя. Грубо говоря, варистор создает короткое замыкание, преобразуя возникающие токи в тепло. На корпусе прибора указывается значение энергии в Джоулях, которое он способен рассеивать.
3. При превышении максимального уровня рабочего тока срабатывает многоразовый предохранитель. Он скрыт за небольшой круглой кнопкой на корпусе. В сетевых фильтрах используются быстродействующие предохранители, поэтому подключенная техника выживает при аварийных ситуациях с большой вероятностью.

Важно! Именно наличием отдельных контуров с защитой от перенапряжения и нейтрализацией помех сетевой фильтр отличается от удлинителя. У них есть только одна сходная деталь — это многоразовый предохранитель. Однако в большинстве случаев удлинитель с сетевым фильтром имеет более простое УЗО.

Типы устройств защиты

Виды сетевых фильтров различают как по количеству обслуживаемых фаз, так и по наличию заземления и контуру включения варистора. Типы защиты устройств бывают следующими.

1. Защита трех фаз. Такой сетевой фильтр работает с несколькими отдельными наборами варисторов и контуров демпфирования помех.
2. Фаза — ноль. Это самый удобный тип устройства для бытового применения.
3. Фаза — земля, ноль — земля защита. Данные типы приборов используются, если подключенное оборудование выдвигает особые требования к коммутации источника питания для согласования. Или в случае, когда проводка в здании имеет отвод заземления.

Выбор сетевого фильтра обязательно делается в соответствии с характеристиками электропитания в квартире или доме. Так, большинство современных зданий имеют контакт заземления в розетке. Поэтому лучший вариант прибора защиты также должен быть оснащен соответствующей точкой подключения.

С заземлением или без

Ответ на вопрос, покупать сетевой фильтр с заземлением или без, зависит от типа подключаемого оборудования. Например, для стиральной машинки или другого мощного устройства существует опасность пробоя напряжения на корпус. Такой технике понадобится сетевой фильтр с заземлением. Для холодильника, для ИБП, для бытовой техники можно выбрать более простое устройство. Однако стоит учитывать режим его эксплуатации. Если не предусматривается защита от пробоя, перенапряжения, можно купить любое устройство.

Важно! LC контур (конденсаторно-индуктивный) не нуждается для своей работы в заземлении. Он фильтрует помехи во всех случаях. Поэтому для устройств, в инструкции к которым не указано требование к обязательному заземлению, можно выбрать сетевой фильтр без такой опции.

Однако в случае покупки устройства для защиты от аварийных ситуаций (перенапряжение, пробой грозовым разрядом и так далее) неверный выбор способен нести опасность. В качестве примера можно рассмотреть модель Pilot BIT. Его модификация в черном корпусе, фильтр с заземлением, в домах с розетками без заземления может вызвать аварийную ситуацию. Схема замыкания варисторов инициирует попадание напряжения на корпус, возникновение опасности электротравмы. Модификация S в белом корпусе рассчитана на розетки без заземления. В случае возникновения аварийной ситуации при грозовом пробое фильтр не сможет защитить подключенные устройства. В сети с заземлением такая модификация имеет ключевой недостаток в виде отсутствии развязки между сети дома с заземлением и соответствующего контура электронных приборов.

Как проверить сетевой фильтр

К сожалению, проверить сетевой фильтр непосредственно перед покупкой нельзя. Его можно только правильно выбрать по ключевому параметру напряжения. В частности, большинство фильтров имеют рабочий диапазон в пределах от 184 до 250 В. Некоторые дорогие модели, хоть и обеспечивают меньшую мощность, действуют в диапазоне от 150 до 290 Вольт.

Его более новые поколения оснащены цифровым индикатором. Наблюдая за показаниями Барьера во время перепадов напряжения в сети (мигания лампочек или выключения бытовых приборов) можно определить минимальную и максимальную границу изменения параметра. Именно по этому диапазону потребуется выбрать сетевой фильтр.

Стабилизатор или фильтр

Чтобы понять, что лучше, сетевой фильтр или стабилизатор, стоит рассмотреть принцип работы последнего. Ключевые черты, интересные для защиты оборудования, выглядят так:

• стабилизатор повышает и понижает коэффициент трансформации при плавных бросках напряжения сети, обеспечивая постоянное значение на выходе;
• гармонические помехи демпфируются достаточно хорошо, благодаря особенностям работы электронных компонентов преобразователя напряжения;
• при превышении максимального порога напряжения на входе стабилизатор плавно и безопасно снижает выходное значение и выключает подключенные приборы.

Как видно из описания принципа работы, стабилизатор подойдет для телевизора, для холодильника, для аудиоцентра и другого не требовательного оборудования. Однако у такого решения есть несколько недостатков.

1. Первый – стоимость. Стабилизатор заметно дороже сетевого фильтра. При этом в сетях, где не наблюдается резких падений или скачков напряжения, его главный функционал не будет использован. Здесь сетевой фильтр выигрывает.
2. Второй недостаток стабилизатора – изменение кривой напряжения на выходе. Множество моделей формируют так называемую ступенчатую кривую, а не синусоиду. Поэтому они не могут использоваться для питания чувствительного оборудования, например, газовых отопительных котлов. В это же время сетевой фильтр никак не влияет на форму кривой выходного напряжения.
3. Третий недостаток стабилизатора — скорость срабатывания. Компьютерное оборудование может выйти из строя по причине запаздывания регулировки напряжения. Поэтому рекомендуется выбирать для приборов, которым критично важна скорость срабатывания защиты, дорогие специализированные стабилизаторы или ИБП.

Сказать, что именно лучше, стабилизатор или сетевой фильтр, достаточно сложно. Выбор того или иного оборудования зависит от требований к его функциональности. На практике достоинства двух устройств защиты объединяет в себе ИБП, источник бесперебойного питания. Он имеет встроенный сетевой фильтр, специально разрабатывается для быстрой реакции (малого запаздывания регулирования), стабилизирует напряжение. Единственная сфера применения, где нужно внимательно выбирать ИБП – питание газовых котлов и другого оборудования, требующего идеальной кривой синусоиды.

Как выбрать сетевой фильтр

Чтобы удобно использовать фильтр, достаточно при покупке обратить внимание на некоторые особенности устройства.

1. Мощность. Перед походом в магазин стоит подумать, какие именно приборы будут подключаться к фильтру, посчитать их суммарное потребление, добавить к значению запас 20%.
2. Энергия рассеивания или компенсирующий импульс. Данный параметр описывает, сколько тепла может выделить варистор в номинальном режиме работы. Чем хуже питание в точке подключения, тем с большим значением компенсирующего импульса нужно покупать сетевой фильтр.
3. Диапазон рабочих напряжений. Актуально для сетей, страдающих резкими бросками.
4. Наличие термического предохранителя. Полезная, но не обязательная опция. Терморазрыватель цепи защитит фильтр от перегрева.
5. Количество розеток и выключателей. Выбирается по числу подключаемых приборов. Если планируется их часто отсоединять, рекомендуется покупать фильтр с выключателями на каждой розетке.
6. Длина кабеля. Выбирается по месту размещения фильтра.

Последнее, что стоит оценить при выборе защитного устройства для бытовой техники – дополнительные опции. Они могут быть крайне полезны как для увеличения удобства пользования фильтром, так и для эксплуатации подключенного оборудования. Из полезных для компьютерной техники опций стоит отметить защиту линий локальной сети и телефона. Это важно в домах, где существует опасность наводок в линиях передач, вызванных грозовыми разрядами. USB порт на сетевом фильтре поможет быстро подключить телефон для зарядки или устройство, требующее соответствующего питания, например, компактную колонку.

Надежные сетевые фильтры 2019 года

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM5-RS, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM5B-RS, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM6-RS, 2 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр Pilot L, белый, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр ЭРА USF-5es-USB-W (Б0019037), 1.5 м на Яндекс Маркете

Источник: tehnika.expert

Сетевой фильтр своими руками

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Источник: amperof.ru

Как устроены и работают сетевые фильтры?

Переменный ток в бытовой сети является синусоидальным. Это означает, что изменение напряжения, а, следовательно, и тока, происходят по синусоиде, то есть по плавной дуге, симметрично колеблющейся вокруг оси времени.
Однако если мы посмотрим на осциллограмму напряжения в нашей розетке, то убедимся, что до идеала ей совсем далеко. Какая там синусоида!? Непрерывные пики, импульсы, искажения формы, изменения амплитуды, броски и скачки – вот что мы увидим.
Причин для искажения синусоиды напряжения питающей сети есть очень много. Это включение-выключение мощных электроприемников, атмосферные перенапряжения, короткие замыкания по высокой стороне трансформаторной подстанции, а также различные сложные переходные процессы.

Есть еще особый вид апериодических помех, которые не поддаются ни прогнозированию, ни описанию при помощи математических функций. Это импульсные броски напряжения – очень кратковременные, но значительные его возрастания. Они могут возникнуть абсолютно в любой момент времени и, разумеется, тоже не идут на пользу бытовой технике. Поэтому импульсные помехи тоже необходимо подавить.

Для решения этих двух задач и используются сетевые фильтры. Они защищают оборудование от высокочастотных, низкочастотных и импульсных помех в сети. Но как они работают?

Если сопротивление резисторов никак не зависит от рода тока, проходящего через них, то реактивное сопротивление таких элементов цепи, как емкость и индуктивность находится в прямой зависимости от частоты тока. Например, сопротивление катушки индуктивности резко возрастает для токов большой частоты.

Это свойство индуктивности как раз и используется в сетевых фильтрах для подавления высокочастотных помех – синусоид с маленькими периодами.

Низкочастотные помехи могут гаситься активным сопротивлением катушек индуктивности, или отдельными резисторами, которые также располагаются последовательно нагрузке. Сопротивление таких резисторов не должно быть большим, иначе на них будет иметься существенное падение напряжения. Поэтому резисторы для подавления низкочастотных помех должны иметь сопротивление максимум 1 Ом.

Однако наиболее эффективными против сетевых помех являются фильтры, которые носят условное название LC. Они не ограничиваются одними лишь катушками индуктивности, а включают в себя конденсатор емкостью 0,22 – 1,0 мкФ, включенный параллельно нагрузке. Номинальное напряжение конденсатора должно быть выбрано хотя бы с двукратным запасом относительно напряжения сети, чтобы учесть перепады этого напряжения.

Действие фильтров LC напрямую связано с двумя законами коммутации: катушка L подавляет резкие изменения тока, а конденсатор С гасит высокочастотные колебания напряжения.

Сетевой фильтр для более-менее успешной работы должен содержать в себе: две катушки индуктивности 60-200 мкГн, включенные последовательно защищаемой нагрузке, а также варистор на 470 вольт и конденсатор на 0,22 – 1,0 мкФ, включенные параллельно. При необходимости в цепь можно включить и резисторы для подавления помех низкой частоты на 1 Ом максимум. Токовый номинал элементов цепи нужно подбирать в зависимости от мощности нагрузки.

Источник: www.tesli.com

Как отфильтровать шум от вентилятора

Задан вопрос 6 лет, 2 месяца назад

Изменено 6 лет, 2 месяца назад

Просмотрено 6к раз

\$\начало группы\$

Я пытаюсь сделать контроллер для 12В вентилятора, где я могу изменять напряжение от 3В до 12В на этом вентиляторе. Работает нормально, но шумит в сети 12В. Как я мог избавиться от него? Как его отфильтровать или как модифицировать мою схему? это шум:

ОБНОВЛЕНИЕ: Вентилятор потребляет 220 мА при 12 В, 60 мА при 3 В. Это модифицированная схема, согласно ответам. Шум снижен до ~ 20 мВ пик-пик: Добавлено 100 нФ на контактах 1 и 2 операционного усилителя, 100 нФ на выводах питания операционного усилителя, 2200 мкФ на 12 В на землю.

ОБНОВЛЕНИЕ 2: Я подключил резистор 3k от эмиттера Q1 к земле и удалил конденсатор, который был непосредственно на разъеме вентилятора (на линии 12V всего 2200 мкФ). Это еще раз снизило уровень шума.

• шум
• вентилятор

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Ничего драматического здесь не происходит. Вам просто нужно установить несколько основных байпасных конденсаторов на входе источника питания и пути обратной связи операционного усилителя.

Вставьте конденсатор емкостью 0,1 мкФ между контактами 1 и 2 операционного усилителя. Это стабилизирует операционный усилитель, чтобы он не был склонен к выбросу колебаний. Замените C1 конденсатором 0,1 мкФ и переместите вывод конденсатора 100 мкФ (+) к источнику питания 12 В как можно ближе к MOSFET. Чтобы предотвратить странное поведение, установите конденсатор 0,1 мкФ непосредственно на контакты питания операционного усилителя.

Снова снимите показания, и контур сервоуправления должен быть стабильным с небольшим шумом или без шума в линии 12 В.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1: OP внесла последние (?) изменения, которые включали 0,1 мкФ на контактах 1 и 2 операционного усилителя, 100 мкФ на диоде / двигателе и добавление конденсатора 2200 мкФ на 12-вольтовую подачу питания на землю. . Результатом является падение уровня шума с 3 В пик-пик в линии 12 В до 18 мВ пик-пик. Это улучшение в 166 раз ниже, или на 44,436 дБ ниже, как отношение напряжения.

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: OP удалил C1 и установил резистор 3K в эмиттере Q1, оставив другие части прежними. Сообщает о более низком уровне шума, но не дает значений.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Я пробовал все советы и подсказки, экспериментировал. Это моя последняя схема:

А шум на линии 12В выглядит так: это ~ 12 мВ пик-пик

Мне удалось еще больше уменьшить этот шум только за счет увеличения размера C3.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Пара вещей здесь:

1) Выходной каскад после операционного усилителя имеет значительный коэффициент усиления по напряжению. Это может быть причиной нестабильности. Попробуйте добавить резистор 1 кОм или около того в эмиттер Q1.

Если это улучшит ситуацию, но не избавит полностью от шума, увеличьте сопротивление эмиттерного резистора.

Сопротивление эмиттерного резистора должно быть достаточно низким, чтобы обеспечить полное включение транзистора Q2. Вам нужно будет проверить техническое описание полевого МОП-транзистора, чтобы узнать, какое максимальное напряжение G-S обеспечивает полное усиление. Предполагая, что Q1 насыщается, вы можете вычислить максимально допустимое значение эмиттерного резистора, чтобы гарантировать, что Q2 может быть полностью усилен.

2) Это может быть связано, а может и не быть, но мне часто приходится добавлять сеть LC-фильтров в провода питания бесколлекторного вентилятора постоянного тока, если у меня возникают проблемы с шумом в другом месте схемы. Шум проявляется в звуковых цепях как вой, высота которого прямо пропорциональна скорости вращения вентилятора. Чтобы быстро проверить это, просто нажмите пальцем на центральную ступицу лопасти вентилятора, чтобы замедлить его, слушая скулящий звук. Если высота звука меняется, значит, свист вызван вентилятором.

Типичный LC-фильтр состоит из двух простых компонентов: катушки индуктивности с достаточно высоким номинальным током, исключающим насыщение, и конденсатора. Значения индуктивности, которые я использую, варьируются от 330 мкГн до примерно 1200 мкГн (1,2 мГн). Конденсатор — Sanyo AX или GX на 100 мкФ, 35 В. Конденсаторы Sanyo AX и GX имеют чрезвычайно низкое ESR и работают в холодном состоянии, и мы просто храним их в большом количестве.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Для более высоких частот вам потребуется установить обходные заглушки на контакты 1 и 2 разъемов. Возможно, 100 нФ и 1 нФ. Они должны быть как можно ближе к контактам 1,2 разъема. Это касается кондуктивного шума.

Вы также, несомненно, будете излучать шум. Высокочастотный шум будет на кабеле от разъема к вентилятору. Провода контактов 1 и 2 нужно скрутить вместе, чтобы избавиться от излучаемых помех. Если вы не устраните излучаемый шум, он будет проявляться повсюду.

\$\конечная группа\$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

4 идеи схемы фильтра помех

Последнее обновление: 27 сентября 2022 г. от ElecCircuit.com

Если вы ищете схему фильтра помех. У меня есть 2 идеи схемы для вас. В качестве основных компонентов они используют транзистор и полевой транзистор. Итак, легко сделать. Но мне очень жаль тебя. Я не могу подтвердить, что они работают так, как вам нужно. Потому что я никогда не успеваю. Но некоторым друзьям нужны эти схемы. Они с удовольствием пробуют много схем. Спасибо за визит.

Простая схема фильтра звуковых помех для стереосистемы

Схемы фильтров звуковых помех с использованием полевого транзистора 2N3819

Схема усилителя-ограничителя с использованием BC109

Улучшение звука для аналогового усилителя

приемник, стерео радиостанция. Обычно больше шума, чем при прослушивании в моно. Потому что стереосистема имеет расщепленное отношение сигнал/шум. (S/N) Там уровень ниже, вызывают помехи, в моно меньше. из-за фазового шума 2-обратной фазы. При объединении в моно сигнал был уменьшен по умолчанию.

Как работает простая схема фильтра звукового шума
Как правило, шум является высокочастотным, поэтому обе высокие частоты смешиваются вместе. Шум исчезнет, ​​пока звук все еще нормально стереосистемы.

Рис. 1 Шумовой фильтр для стереосистемы

Рис. 1 включает последовательно (каскадно) выходную цепь эмиттерного повторителя на каждом канале. Высокочастотный шум во 2-м канале будет опровергнут с помощью фильтра верхних частот, включающего R3 на R7 и C3 на C5. Эта частота находится в диапазоне 8 кГц. Когда переключатель S1 замыкается, а S1 размыкается, работа останавливается, но есть резисторы R9.к R11 падает на S1, чтобы поддерживать уровень постоянного напряжения для конденсаторов C3 до C5. Таким образом, при включении выключателя S1 звук не «вылетает» на динамик.

Частота будет отключена без изменения при добавлении или уменьшении значения C3 до C5, что, если добавить емкость, приведет к снижению частоты.

Схемы фильтра звуковых шумов с использованием полевых транзисторов 2N3819

Когда мы говорили о шумовом сигнале в аудиосистеме. всем это не нравится, хочется от всего этого избавиться. я их тоже не люблю. Тем не менее, мы можем использовать его, чтобы избавиться от него. Я использую транзисторы. Потому что его легко найти. И низкий уровень шума. Друзья попробуйте посмотреть схему ниже.
Сигнал фильтра помех с использованием полевого транзистора 2N3819

Это схема фильтра помех для фильтрации всех помех частоты. Используя оборудование базового типа, полевой транзистор номер 2N3819 и электронную часть еще немного. С ним можно экономить. Схема уменьшит частоту высокочастотного сигнала более 20КГц. Затем можно хорошо применить внутри звуковой схемы, и все еще можно хорошо украсить уровень шума фильтра.

Цепь усилителя-ограничителя с использованием BC109

Это схема усилителя ограничения. Это улучшит плохой звуковой сигнал в хороший звук.

Обычно, когда мы включаем музыку на слишком большую громкость. Усилитель мощности не может усилить полный звуковой сигнал.

Если ввести синусоидальный сигнал, выходным сигналом будет не более высокий синусоидальный сигнал. Это может быть синусоида, срезанная сверху-снизу гребня волны, может выглядеть как прямоугольная волна. Какой звук динамика ужасный.

Но когда мы используем эту схему. Это улучшит форму волны сигнала. Размах волны похож на синусоиду.

Используем базовые комплектующие, главное транзисторы поэтому хороший звук и дешево.

Улучшение звука для аналогового усилителя

Проигрыватель CD/VCD, который использует то же прослушивание, качество звука часто оставляет желать лучшего. Это связано с аналоговыми усилителями IC Acting. Чаще всего используется IC op amp.Cheap. Является ценным низкой скорости нарастания. Он не может удовлетворить немедленную модификацию цифрового сигнала. Частотный диапазон недостаточно широк. Делает звук резким и жестким.

Нам нужно исправить аналоговый выходной усилитель с высоким КПД. И фильтр сверх ненужный. Для устранения резкого звука. Вот такая схема. Следует выбрать операционный усилитель IC с высоким качеством. Чтобы получить значение LEWIS Garrett с высоким и дорогим. Схема не является номером операционного усилителя IC, который можно использовать в зависимости от спроса.

При поднятии цепи электроснабжения электроэнергетика через Прямые займы изолируется. Состоит из Q1, Q2, ZD1, ZD2, R5, R6, C10 и C11. Схема прямого заимствования изолирует управляющее напряжение для питания интегральной схемы примерно 12В и -12В. C5-C9является коллекционером. шунтирующий конденсатор. Помочь в реагировании на высокие частоты и уменьшить утечку конденсатора поможет электронная подсветка С4 и С3. При подаче на вывод 3 инверсного штуцера IC1 для продления сигнала не отключать. Контакт 6 и сигнальная часть подаются обратно через R3 и R2. что в 1,3 раза больше скорости роста C1 и C2, чтобы устранить ненужные высокие частоты.

Эта схема расширяет обычную. Принцип заключается в том, что входное сопротивление цепи высокое, чтобы предотвратить загрузку оригинального компакт-диска усилителя. И низкое выходное сопротивление, поэтому они могут легко управлять нагрузками. Полученное качество звука, основанное на используемых операционных усилителях IC, должно выбирать операционные усилители с высокой скоростью нарастания.

Похожие сообщения

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь, чтобы электроника Обучение было легким .

3 способа снижения шума блока питания

Эта статья является частью TechXchange: Изучение электромагнитных помех, электромагнитной совместимости и шума

Шум является постоянной проблемой при проектировании блоков питания. Несмотря на то, что существуют ограничения FCC на электромагнитные помехи (EMI), излучаемые в воздух, а также на кондуктивный шум, который ваша конструкция вводит обратно на вход, ваша первая проблема с шумом заключается в достаточно низком уровне шума на ваших выходах.

Пульсации и шум

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

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

Величина пульсации, связанной с вводом, будет регулироваться линейным регулированием вашего проекта. Это похоже на понятие коэффициента ослабления источника питания (PSRR) — сколько входного сигнала линейный регулятор пропускает на выход. Это не только функция управляющего чипа, но и работа всей схемы.

PSRR 60 дБ означает, что любое отклонение на входе будет ослаблено на 1000 на выходе. Основным способом улучшения регулирования линии является увеличение коэффициента усиления схемы управления. Чем выше коэффициент усиления контура управления, тем меньше ошибка на выходе; входная пульсация — это просто еще одна ошибка, с которой должен справиться контур. Вы также можете использовать входные конденсаторы большего размера, что уменьшит пульсации на входной шине постоянного тока, поэтому PSRR контура управления будет применяться к меньшему отклонению.

Вдобавок к любой внутренней пульсации на выходе будет случайный шум, генерируемый опорным напряжением микросхемы управления и всеми другими источниками теплового, дробового и мерцающего шума. Существует три распространенных способа борьбы с этим шумом, которые также часто помогают при пульсациях:

Фильтрация

Вы можете использовать фильтр для удаления шума из источника питания точно так же, как вы используете фильтры для удаления шума из источника питания. сигнал. Действительно, выходные конденсаторы можно рассматривать как часть фильтра, реагирующего на выходное сопротивление цепи питания. Увеличение значения выходной емкости уменьшит шум.

Имейте в виду, что конденсаторы имеют как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), так и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL) (рис. 2) . Выбор конденсаторов с более низким ESR и ESL снизит шум, но будьте осторожны, некоторые схемы питания используют ESR для обеспечения сигнала ошибки для обратной связи. Если его радикально уменьшить, скажем, заменив электролитические конденсаторы керамическими, то можно сделать блок питания нестабильным.

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

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

3. Для снижения шума шины питания в нагрузку (R _L ) можно сделать L-C фильтр нижних частот. (С любезного разрешения Wikimedia)

Проблема с добавлением LC-цепей заключается в том, что они имеют собственную резонансную частоту. Таким образом, это может сделать ваше питание нестабильным или привести к неприемлемому звону после кратковременных изменений нагрузки. Если источник питания обеспечивает низкие токи, вы можете использовать резистор вместо катушки индуктивности. Это создаст потери по постоянному току, но резистор также добавляет демпфирование к вашему выходному фильтру.

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

Также обратите внимание, что дорожки на вашей печатной плате имеют индуктивность, и вам может потребоваться настроить ее с помощью слоев питания и ширины дорожек. Использование витой пары — хороший способ уменьшить индуктивность, чтобы предотвратить звон и скачки перерегулирования. Добавление любого фильтра может увеличить время запуска и переходную реакцию вашей системы. Если вы отключаете питание, чтобы выполнить измерение, а затем отключаетесь, вам приходится искать компромисс между эффективностью фильтрации и требуемым временем запуска.

Обход

Возможно, это менее очевидно, но вы также можете уменьшить шум за счет надлежащего обхода микросхем управления в вашей конструкции блока питания. Шум на микросхемах, питаемых от источника питания, не уменьшится, но уменьшится на выводах питания микросхем. Когда вы шунтируете микросхемы в цепи питания, используйте обычные рекомендации по размещению конденсатора близко к выводам питания и используйте керамические конденсаторы, предпочтительно для поверхностного монтажа, которые имеют низкие значения ESR и ESL. Обратите внимание, что физический размер конденсатора будет определять его эффективность так же, как и его значение 9. 0185 (рис. 4) .

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

Пострегламент

Хорошим, но дорогим способом снижения шума источника питания является установка второго малошумящего стабилизатора на выходе источника питания. Это часто включает в себя линейный регулятор с малым падением напряжения (LDO). Это уменьшит любую выходную пульсацию на порядок или более. Более того, вы можете добавить RC- или LC-фильтр после LDO, чтобы еще больше уменьшить шум. Шум линейного регулярного сигнала часто выражается как среднеквадратичное значение в одном или нескольких частотных диапазонах. Если вам нужен очень точный источник питания с малым дрейфом, вы можете использовать эталонную микросхему вместо регулятора LDO.

Следует помнить о частотных диапазонах, в которых присутствует шум. Усилители также имеют подавление по питанию, и это подавление значительно падает на высоких частотах. К сожалению, PSRR линейных регуляторов также сильно ухудшается на высоких частотах 90–185 (рис. 5) 90–186 .

5. LDO-стабилизатор имеет гораздо лучший коэффициент ослабления питания (PSRR) на низких частотах. Эталонный PSRR преобладает на низких частотах, тогда как усиление внутреннего контура обеспечивает PSRR на средних частотах. На высоких частотах выходные конденсаторы преобладают над PSRR, и кривая аналогична показанной на рис. 4. (Любезно предоставлено Analog Devices)

Однако такой высокочастотный шум намного легче удалить с помощью LC или RC-фильтрации, так что не все потеряно. Целостный подход заключается в удалении шума на входе коммутатора, затем в обходе и обеспечении низкого уровня шума микросхемы коммутации. После этого выберите малошумящий линейный регулятор LDO, чтобы потом можно было добавить выходной фильтр. Вы должны проверить PSRR чипов, которые вы питаете, и пересечь их с PSRR линейного регулятора, чтобы удалить как можно больше шума в полосе частот вашей схемы. Затем спроектируйте фильтр для удаления достаточного количества высокочастотного шума, чтобы достичь ваших целей по шуму на пути прохождения сигнала.

Бонус

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

Еще одна хитрость доступна, если вам нужны нечастые измерения. Вы можете на мгновение отключить импульсный регулятор и использовать большие удерживающие конденсаторы для питания схемы во время измерения. Последний трюк заключается в том, чтобы синхронизировать переключатель регулятора с измерением, чтобы он возникал в той же точке пульсаций и других периодических шумов питания. Это похоже на синхронизацию нескольких импульсных источников питания. В этом случае вы пытаетесь устранить любую частоту биений, создаваемую разными частотами переключения.

Независимо от того, страдаете ли вы пульсациями, шумом или частотой биений, эти методы позволят вам снизить шум вашей системы питания до уровня, достаточно низкого для ваших нужд. Когда вы приступаете к 18- и 24-битным измерениям и цифро-аналоговым (ЦАП) преобразованиям, важно максимально очистить шины питания, чтобы получить доступную производительность от используемых вами ИС.

Прочтите другие подобные статьи на TechXchange: Углубление в электромагнитные помехи, электромагнитную совместимость и шум

Схема аудиоусилителя с фильтрацией шума | Мини проекты | Учебник по электронике |

Главная > мини проекты > Схема усилителя звука с фильтрацией шума

Предыдущая

Следующая

1

Схема усилителя звука с фильтрацией помех

Аннотация Этот проект дает представление о практическом использовании аудио усилитель вместе со схемой фильтрации шума. Любой случайный сигнал к входу, содержащему любой шум, можно отфильтровать с помощью фильтрации шума цепь, а затем подается на аудиоусилитель для усиления введенный сигнал. Аудиоусилитель – это электронное устройство, увеличивает силу (амплитуду) звуковых сигналов, проходящих через Это. Аудиоусилитель усиливает маломощные аудиосигналы до уровня который подходит для управления громкоговорителями. В нескольких практических схемы с использованием операционных усилителей мы наблюдаем шум, присутствующий на выходе форма волны. Это приводит к нежелательной форме выходного сигнала. Таким образом, большинство цепей требуют усилители звука вместе с фильтрацией шума схема.

I. ВВЕДЕНИЕ ¹

Задача усилителя состоит в том, чтобы превратить слабый электрический ток в больший, и есть множество способов добиться этого в зависимости от того, что именно ты пытаешься сделать. Шум — это случайная электрическая активность, которая может (или может нет) имеют некоторые частотно-зависимые компоненты. Добавление шума к желаемый электрический сигнал по-разному проявляется на цифровой арене по сравнению с аналоговая арена. В цифровом мире все цифровые входы имеют напряжение порог, ниже которого сигнал интерпретируется как нулевой, а выше которого в интерпретируется как единое целое. Если уровень шума приближается к этому порогу, то входные данные будут интерпретированы ошибочно. Некоторые входы имеют шмитт триггеры как часть входной схемы, чтобы уменьшить эту ошибку. В аналоге цепей, присутствие шума труднее избежать, так как нет врожденного порог. Следовательно, шум проявляется как ошибки, которые стремятся удалить информацию из сигнала, т. е. он маскирует части сигнала, которые в противном случае содержал бы полезные данные. Части, которые затемнены, как правило, низкоамплитудные или высокочастотные сигналы, но это зависит от вида шума, с которым приходится сталкиваться. Таким образом, чтобы избежать таких проблем в режиме реального времени условия, которые мы обязательно требуем использовать, и схема аудиоусилителя вдоль со схемой фильтрации шума.

Эта схема фильтра звукового шума является полосовым фильтром для звуковой частоты. группа. Он фильтрует нежелательные сигналы, которые ниже или выше, чем звук. частоты. Он имеет 2 фильтра: фильтр нижних частот и фильтр высоких частот. каскадная конфигурация. Практически в микрофонах, динамиках, громкоговорителе или аудиосистемы у нас есть аудиоусилители. Интерференция является одним из основных проблема в таких устройствах. Существует множество устройств, излучающих радиоволны. Если эти радиоволны находятся на той же частоте, что и ваша звуковая система, и динамики, вы можете получить искаженные сигналы при прослушивании музыки. Мы также заметили зашумленные сигналы в выходных сигналах этих схем. Таким образом, схема фильтрации шума используется в таких условия, чтобы избежать проблем с шумом. Поскольку эти цепи (микрофоны, громкоговорители, динамики и аудиосистема) используются в бытовых целях настоятельно рекомендуется использовать усилители звука вместе с фильтрацией шума схемы для таких устройств, что дает нам гораздо желательные и лучшие сигнал.

2. ОСНОВЫ УСИЛИТЕЛЯ ЗВУКА

Любое электронное устройство, которое увеличивает мощность электрического сигнала. чьи вибрации ограничены диапазоном звуковых частот — диапазоном, который может восприниматься человеческим ухом — это усилитель звука. Все устройства, которые передавать, записывать или иным образом обрабатывать голосовые сигналы с помощью электронных средств усилители звука. Усиление сигнала, создаваемого микрофон, часто называемый предварительным усилением, необходим, потому что электрический сигнал, который может быть получен непосредственно из звуковых волн, падающих на на микрофоне слабый (т. е. порядка 0,1 В или меньше). Входной сигнал такой низкой амплитуды должны быть усилены, прежде чем они могут быть обработаны в либо аналоговые, либо цифровые схемы. Количество конструкций усилителей звука которые были произведены за последнее столетие, вероятно, исчисляются сотнями тысяч. Такие устройства стали неотъемлемой частью современной жизни. можно найти в компьютерах, телефонах, радиоприемниках, высококачественных аудиосистемах, во всех военные системы голосовой связи, многие бытовые приборы и даже игрушки.

Аудиоусилители могут быть миниатюризированы для размещения в гарнитурах, мобильных устройствах. телефоны. В приложениях, где малый размер имеет большое значение, например, в слуховых аппаратах. вспомогательные средства и шпионские приложения (жучки и «провода»), они могут быть ультраминиатюрный.

3. ОСНОВЫ СХЕМ ФИЛЬТРАЦИИ ШУМОВ

Шум определяется как высокочастотное электрическое искажение напряжения форма волны. Он состоит из нежелательных и мешающих напряжений и токов. создаваемые двигателями, оргтехникой, промышленным оборудованием и т. д.

Белый шум является распространенным источником электронного шума в схемотехнике, а также называется шумом Джонсона или тепловым шумом. Это происходит из-за столкновений носители заряда в схемах, например. электронов, а мощность шума пропорциональна абсолютной температуре — отсюда и термин «тепловой шум». Этот термозависимость также является причиной того, что схемотехника иногда охлаждается вниз — напр. в камерах для астрономии.

Таким образом, фильтр нижних частот можно использовать для подавления шума и получения лучшего качества. выходной сигнал. фильтр нижних частот — это схема, обеспечивающая легкий переход к низкочастотные сигналы и затрудненный переход к высокочастотным сигналам. Есть два основных типа схем, способных выполнить это. цель и множество вариаций каждой из них: индуктивный фильтр нижних частот и емкостный фильтр нижних частот. Импеданс катушки индуктивности увеличивается с увеличение частоты. Этот высокий импеданс в серии имеет тенденцию блокировать высокочастотные сигналы от попадания на нагрузку.

Сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты. Это низкое полное сопротивление параллельно сопротивлению нагрузки имеет тенденцию к короткому замыканию высокочастотные сигналы, снижающие большую часть напряжения на последовательном резисторе Р1.

Индуктивный фильтр нижних частот — это вершина простоты. компонент, содержащий фильтр. Емкостная версия этого фильтра не намного сложнее, с резистором и конденсатором, необходимыми для операция. Однако, несмотря на их повышенную сложность, емкостные фильтры конструкции обычно предпочтительнее индуктивных, потому что конденсаторы имеют тенденцию быть «более чистыми» реактивными компонентами, чем катушки индуктивности и, следовательно, более предсказуемы в своем поведении. Под «чистыми» подразумевается, что конденсаторы проявляют меньше резистивных эффектов, чем катушки индуктивности, что делает их почти на 100% реактивный. Катушки индуктивности, с другой стороны, обычно демонстрируют значительные диссипативные (резисторные) эффекты как при использовании длинных проводов в их изготовлении, так и в магнитных потерях материала сердечника. конденсаторы также имеют тенденцию меньше участвовать в эффектах «сцепления» с другими компонентами. (генерировать и/или получать помехи от других компонентов через взаимные электрические или магнитные поля), чем катушки индуктивности, и они дешевле.

II. ПРЕИМУЩЕСТВА СХЕМЫ

I.) Передача оригинального сигнала без особых потерь оригинала Информация.

II.) Удаление белого шума и высокочастотных составляющих.

III.) Более точное представление звука можно сделать в аналоговом усилителе. схемы.

III. НЕДОСТАТКИ СХЕМЫ

I.) Из-за использования аналоговых цепей используется большая полоса пропускания. чем цифровые схемы.

II.) Сложнее синхронизировать аналоговые звуки

III.) Рассеиваемая мощность больше по сравнению с цифровыми схемами.

КОД В NGSPICE

*проект*

.include opamp.cir

.модель bjt1 npn

.модель бджт2 пнп

Vsig 1 0 sin(0 5v 2.5k)

Vnoise 2 0 dc 0 trnoise(200м 5м 0 0)

Р1 3 1 1к

Р2 3 2 100

Р3 4 3 10к

С1 4 0 100n

Q1 4 5 6 bjt1

R4 5 4 1k

С2 5 0 10у

Р5 7 6 10к

xop1 8 7 9 ампер

Р6 10 7 270к

С3 10 7 50р

Р7 8 0 47к

R8 9 0 470k

С4 10 9 0,01у

Q2 10 14 15 bjt2

Q3 10 16 14 bjt2

Р9 15 16 1к

V1 15 0 12 В пост. тока

Q4 10 17 18 bjt1

Q5 10 18 19 bjt1

Р10 19 17 1к

V2 19 0 пост. тока -12 В

R11 10 0 1 мегабайт

xop2 10 11 12 ампер

R12 11 0 10

R13 12 11 10 мегабайт

.контроль

транс .5м 400м

бежать

установить цвет0=белый

установить цвет1=черный

установить xbrushwidth = 3

участок v(12)

сюжет v(10)

сюжет v(3)

график v(4) v(6)

.endc

.конец

Подсхема операционного усилителя

:

*Операционный усилитель*

.субкт усилитель 1 2 6

R1 1 2 10 Мб

Р2 3 4 1К

С1 4 0 15У

Р3 5 6 10

Е1 3 0 1 2 100К

Е2 5 0 4 0 1

.концы

ВХОДНАЯ ФОРМА (С ШУМОМ):

Предыдущая

Следующая

Руководство по шумоподавлению автомобильной аудиосистемы — диагностика и устранение проблем, связанных с шумом в автомобильной аудиосистеме

Я принадлежу к культуре прекрасных изображений и звуков, и мне нравится распространять информацию.

Я с детства возился с электроникой, начиная с разборки и сборки телевизоров и радиоприемников. Я всегда снова собирал их вместе и работал. Подростком я прошел курсы радио и электроники и стал радиолюбителем. Я работал в школьной постановочной бригаде, управляя звуком, светом и кинопроектором. После колледжа я присоединился к рок-н-ролльной группе в качестве звукорежиссера и научился таскать с собой и управлять оборудованием, благодаря которому музыка звучит хорошо и громко.

Работая в музыкальном магазине в Остине, штат Техас, я несколько лет занимался производством, установкой, ремонтом и эксплуатацией звуковых систем. Нашими клиентами были студии звукозаписи, ночные клубы и гастролирующие группы. В конце концов я вернулся в Шарлоттсвилль, штат Вирджиния, и открыл небольшую студию звукозаписи. В 2006 году я, наконец, пришел в себя и устроился на эту работу в Crutchfield. На самом деле они платят мне за то, чтобы я болтал, разглагольствовал и объяснял, что мне нравится в музыке, электронике и хорошем звуке.

Учитывая мой опыт, меня заставили писать о некоторых из самых сложных электронных продуктов, которые продает Кратчфилд: автомобильные усилители, процессоры цифровых сигналов, электропроводка, профессиональные звуковые микшеры и акустические системы.

Подробнее о Buck

• Начал работу в компании Crutchfield в 2006 г.
• Прошел тщательное обучение консультантов внутри компании, изучив тонкости различных продуктов
• Разработал и организовал электрические схемы сабвуферов Crutchfield
• Оставайтесь в курсе событий, посещая тренинги для поставщиков по новым продуктам
• Получение сертификата MECP (Сертифицированный профессионал в области мобильной электроники)
• Автор десятков статей о Crutchfield и сотен презентаций продуктов, в основном посвященных автомобильным аудиоусилителям и профессиональному аудиооборудованию
• Отвечает на многие вопросы клиентов, размещенные в комментариях к его статьям
• Звукорежиссер на пенсии с многолетним опытом работы над тем, чтобы другие люди звучали хорошо
• С 1999 по 2018 год также работал оператором видеокамеры на футбольных и баскетбольных матчах Университета Вирджинии.

  Лучшие 4-канальные автомобильные усилители 2022 года

  Лучшие монофонические усилители 2022 года

  Лучшие многоканальные автомобильные усилители 2022 года

  Схемы подключения сабвуфера

  Esquemas de cableado para subwoofers

  Это руководство поможет вам диагностировать и устранить проблемы с посторонними шумами в аудиосистеме вашего автомобиля.

  Устранение помех, шума и жужжания

  Вы установили в свой автомобиль новый ресивер или усилитель, и теперь у вас возникла проблема с шумом. Шум в вашей аудиосистеме обычно проявляется в следующих трех формах:

  • Радиопомехи
  • Вой усилителя
  • Жужжание динамиков

  Что вы можете сделать? Хитрость заключается в том, чтобы определить, что является источником шума. Шум может быть введен в вашу систему из ряда источников. Это особенно верно, если у вас есть усилитель. Тип шума, который вы слышите, может помочь определить причину.

  Прочтите эту статью, чтобы получить некоторые советы и объяснения того, что может вызвать шум в вашей системе. Используйте его как контрольный список, исключая возможные варианты, пока не найдете виновника. Вы также можете использовать блок-схему Diagnostic в качестве руководства по устранению неполадок.

  И не забывайте: если вы приобрели снаряжение в компании Crutchfield, не стесняйтесь обращаться в нашу службу технической поддержки (приготовьте счет-фактуру Crutchfield).

  Шум и ваш новый приемник

  Если вы только что установили новый приемник, вот две быстрые и простые отправные точки:

  Шум в вашем приемнике часто возникает из-за плохого соединения провода заземления или плохо заземленной антенны.

  Надежно ли заземлен ваш приемник?

  Неправильное заземление является одной из основных причин появления шума в вашей аудиосистеме. Находится ли заземляющий провод рядом с источником шума (например, обогревателем, кондиционером или компьютером)? Действительно ли заземляющий провод подключен к массе автомобиля? Поскольку провод антенны может выступать в качестве заземления (что позволяет новому приемнику работать без должным образом подключенного заземляющего провода), провод антенны часто является источником проблем с шумом.

  Радиопомехи могут быть вызваны шумом антенны

  Проверьте, есть ли шум на всех источниках — CD, вспомогательном/USB, AM и FM.
  Если шум присутствует только на радио, то, скорее всего, он идет через антенный провод.

  Отключите антенну. Если шум исчезнет, ​​попробуйте использовать антенный шумоподавитель (например, AS100 от American International). Этот фильтр вставляется между приемником и антенной, разрывая между ними наземный путь и тем самым предотвращая попадание шума в вашу систему.

  Антенный фильтр, установленный между антенной автомобиля и приемником, может свести к минимуму шум, поступающий в вашу систему от плохо заземленной антенны.

  Излучаемый шум

  Если шум не проходит через антенну, попробуйте вытащить приемник из приборной панели во время воспроизведения компакт-диска. Если шум исчезает, он излучается в вашу систему из-за близости приемника к источнику шума (например, двигателю отопителя или автомобильному компьютеру). Это часто называют «боковым шумом».

  Если аксессуар, создающий шум, оснащен двигателем, можно установить фильтр источника шума на кабель питания аксессуара, чтобы свести к минимуму излучаемый шум. Если проблема связана с автомобильным компьютером (или другим безмоторным аксессуаром), отодвиньте проводку приемника от этого аксессуара, чтобы свести к минимуму излучаемый шум.

  Попробуйте использовать магнитную экранирующую фольгу (также называемую мю-металлом), чтобы защитить заднюю часть приемника, или оберните провод или компонент, который излучает шум в вашу систему.

  Шум двигателя и визг генератора

  Шум, создаваемый проводами питания и заземления, подключенными к вашему приемнику, называется шумом двигателя или визгом генератора. Если причиной является шум двигателя, вы можете услышать скулящий или щелкающий звук. Его шаг обычно зависит от частоты вращения двигателя.

  В этом случае вы можете установить противопомеховой фильтр генератора переменного тока на линии электропередачи между аккумуляторной батареей и генератором, чтобы свести к минимуму проблему. Вы также можете установить шумовой фильтр на проводе питания приемника, чтобы уменьшить загрязнение сигнала (например, фильтры American International S15A (15 ампер, 250 Вт) или S25A (25 ампер, 350 Вт)). Однако чаще всего шум генератора возникает из-за плохого или прерывистого соединения с массой. См. раздел ниже о шуме в электрической системе.

  Шумоглушитель генератора подключается к линии между генератором и аккумуляторной батареей и может уменьшить пронзительный скулящий шум, который модулируется в зависимости от оборотов двигателя.

  Шум и ваш новый усилитель

  Усилитель может внести шум в вашу систему из-за плохого заземления или неправильного монтажа. Резиновые втулки или ножки могут помочь изолировать усилитель от шасси автомобиля, потенциального источника шума. Если ничего не помогает, установите шумоподавитель. Сложность заключается в том, чтобы понять, какой шаг или шаги предпринять. Пожалуйста, прочтите оставшуюся часть этого раздела и попробуйте выполнить несколько простых тестов.

  Где установлен усилитель?

  Находится ли он рядом с чем-то, что может излучать шум, например, с задним тюнером или компьютером? Если это так, открутите его и отодвиньте, чтобы посмотреть, прекратится ли шум. Удалите соединительные кабели. Если вы все еще слышите шум, проверьте, не изолирован ли ваш усилитель от шасси автомобиля. Любой контакт между металлическим корпусом вашего усилителя и кузовом вашего автомобиля может вызвать проблемы с шумом.

  Проверьте провод заземления

  Надежно ли он прикреплен к шасси автомобиля с хорошим контактом с чистым металлом? В идеале ваш заземляющий провод должен быть не более 18 дюймов в длину — более длинный заземляющий провод может вызвать проблемы с шумом. Неправильное заземление вызывает большинство проблем с системным шумом.

  Проверьте структуру усиления

  Если в вашей системе есть внешний усилитель, первое, что нужно сделать, это приглушить любой системный шум, который звучит как постоянное низкое шипение. Во-первых, проверьте системный шум при выключенном двигателе. Вставьте компакт-диск и поставьте проигрыватель компакт-дисков на паузу. Слушайте систему, уменьшая громкость, а затем увеличивая ее. Включите музыку. Если вы слышите шипение или статические помехи в любом случае, уменьшите усиление вашего усилителя.

  Пропустите больше сигнала от приемника к усилителю, увеличив громкость приемника до того, как вы настроите усиление усилителя. Экспериментируйте, пока не устраните шипение или не уменьшите его настолько, насколько это возможно. Небольшое шипение в порядке — вы не услышите его во время вождения.

  Шум в соединительных кабелях

  Шум может улавливаться соединительными кабелями RCA, соединяющими ваши компоненты. Чтобы проверить это, отсоедините кабели от усилителя. Вставьте одну сторону (левую или правую) запасного соединительного кабеля в левый и правый входные разъемы усилителя (см. рисунок ниже). Включите вашу систему и двигатель.

  Если шум исчез, снова подключите кабели к усилителю и отсоедините их от ресивера. Если вы слышите шум, ваши соединительные кабели определенно его улавливают. Попробуйте перенаправить их. Отделите их от кабеля питания не менее чем на 18 дюймов. Вы могли бы попробовать лучшую марку патч-кабелей. Недорогие кабели RCA, которые многие люди используют для соединения своих компонентов, не имеют изоляции или проводимости, необходимых для отражения шума в металлическом автомобиле с высокой проводимостью.

  Уровень шума, принимаемого вашим кабелем, во многом зависит от размера его «зоны петли» — чем больше площадь петли, тем более уязвим ваш кабель к наведенным помехам. Площадь петли кабеля равна расстоянию между его центральным проводником и внешним экраном, умноженному на длину одного полного витка в конфигурации с витой парой, или на всю длину кабеля в коаксиальном типе. Подумайте об обмене старого кабеля на кабель с витой парой. Вы получите меньшую площадь петли и меньше шума.

  Соединительные кабели с витой парой помогают уменьшить шум

  В крайнем случае можно установить изолятор контура заземления (например, SNI-1 PAC) между выходами предусилителя приемника и вашим усилителем, чтобы свести к минимуму эту проблему.

  Шум и визг, улавливаемый кабелями питания или кабелями заземления

  Кабели заземления обсуждались выше, потому что они чаще всего являются причиной шума. Если шум не был вызван плохим заземлением или антенным кабелем стереосистемы, он может проникать через главный силовой кабель усилителя. Шум может быть создан кабелем недостаточного сечения, поэтому вы можете попробовать более толстый кабель.

  Если вы не можете найти неисправное заземление в вашей системе с несколькими усилителями, изолятор контура заземления может помочь минимизировать проблему.

  Несколько усилителей также могут создавать проблемы с контуром заземления, которые обычно можно решить путем заземления каждого усилителя отдельным проводом. Если вы не можете определить причину, можно установить изолятор контура заземления (например, PAC SNI-1) между выходами предусилителя приемника и усилителями, чтобы свести к минимуму эту проблему.

  Шум в проводке динамика

  Шум также может проникать через провода динамиков. Чтобы проверить их, выключите систему и отсоедините провода динамиков от усилителей. Теперь заводите машину. Если шум все еще присутствует, то он излучается в провода динамиков. Переместите их или, в крайнем случае, защитите их, обернув фольгой из мю-металла.

  Шум от электрической системы

  Если вы испробовали все приведенные выше советы по борьбе с шумом, но у вас по-прежнему возникают статические помехи, визг или шипение, возможно, проблема связана с вашим автомобилем. Возможно, вам просто нужно заполнить аккумулятор жидкостью. Если это не поможет, попросите механика проверить ваш генератор и аккумулятор.

  Если ваш автомобиль старше и в последнее время не подвергался тюнингу, у вас может быть шум зажигания . Это тикающий шум, который меняется в зависимости от скорости при ускорении. Вам может потребоваться настройка, включающая свечи зажигания резисторного типа, экранированные провода свечей зажигания с углеродным сердечником, крышку распределителя и катушку.

  Если шум не исчезает, возможно, ваша система зажигания недостаточно заземлена и передает сигналы другим элементам, таким как воздухоочиститель, капот, выхлопная система и т. д. Скорее всего, заземление одного из подкапотных компоненты устранят шум. При включенной аудиосистеме и работающем автомобиле попробуйте заземлить каждый из этих различных компонентов автомобиля. Вполне возможно, что заземление одного из компонентов вашего автомобиля устранит шум. Если это так, сделайте заземление постоянным с помощью плетеного заземляющего ремня.

  Очень эффективное средство устранения шума в электрической системе называется обновлением «Большая тройка». Здесь провод зарядки аккумулятора вашего автомобиля и провода заземления шасси дополняются за счет добавления проводов большого сечения (1/0- или 4-калибра) к тем, которые соединяют генератор переменного тока с положительным полюсом аккумулятора, отрицательный полюс аккумулятора с шасси и шасси к блоку цилиндров. Это обеспечивает лучший ток и более стабильное напряжение, что улучшает отношение сигнал/шум в вашей системе. Это также защищает от ослабления или ограничения заземления, которые, как уже говорилось, являются распространенными источниками шума. Прочтите нашу статью о Большой тройке для получения дополнительной информации.

  Шум и ваша нервная система

  Проблемы с шумом могут быть очень неприятными, особенно когда вам не терпится услышать свое новое оборудование. Полезно помнить, что вы только что поместили очень сложное электронное устройство (новый приемник или усилитель) в центр чрезвычайно сложной системы — электропроводки вашего автомобиля. Шум — это просто способ природы сказать вам, что что-то не так. Просто пробегитесь по списку, устраняя возможные источники шума, пока не найдете проблему.

  Служба технической поддержки Crutchfield

  Если вы приобрели свое оборудование в компании Crutchfield, вы можете бесплатно позвонить в службу технической поддержки и получить помощь в устранении неполадок в вашей системе. Номер бесплатного звонка указан в вашем счете.

  Конденсатор — простейший фильтр помех

  • фейсбук
  • твиттер
  • Линкедин

  Резисторы, катушки (катушки индуктивности) и конденсаторы являются тремя основными пассивными компонентами, составляющими электронную схему. Конденсаторы, в частности, накапливают электрические заряды, но они также играют важную роль в снижении уровня шума. По мере того, как цифровые устройства становятся меньше и работают с более высокими частотами, все более распространенными становятся обходные и развязывающие конденсаторы с низким ESL и низким ESR.

  Шумы имеют цвета?

  Шум, содержащий различные частотные компоненты примерно одинаковой интенсивности, называется белым шумом. Шум дождя, мягкое течение ручья, шелест листьев деревьев… это шумы, встречающиеся в природе и похожие на белый шум. Даже если вы внимательно слушаете их, они не так надоедливы, как можно было бы ожидать; на самом деле, они могут даже оказывать расслабляющее действие и улучшать сон. Следуя этой идее, существуют даже устройства, называемые машинами белого шума, которые пытаются маскировать неприятные шумы вокруг нас, намеренно генерируя белый шум. Существуют также приложения для смартфонов, которые используют белый шум, чтобы помочь вам заснуть или улучшить концентрацию на работе.

  Точно так же, как белый свет можно разделить на семь цветов радуги, белый шум состоит из множества частотных составляющих примерно одинаковой интенсивности. Нерегулярный шум, создаваемый электронными схемами, часто является белым шумом. Пульсирующий шум также содержит много частотных составляющих.

  Когда белый шум фильтруется так, что он становится слабее по мере увеличения частоты, результат называется розовым шумом или красным шумом. В спектре солнечного света частота выше на синей стороне света. Когда частоты на синей стороне ослаблены, красная сторона становится относительно подчеркнутой, поэтому это называется розовым шумом или красным шумом.
  Если бы вы придали электрическому току цвет, идеальный постоянный ток, при котором напряжение поддерживается постоянным, был бы бесцветным и прозрачным. С другой стороны, можно сказать, что переменный ток, протекающий с определенной частотой, имеет определенный цвет. Шум, который вызывает частые колебания постоянного напряжения, также можно рассматривать как тип переменного тока. Поскольку шум обычно содержит различные частотные компоненты, если бы он имел цвет, то это была бы смесь цветов. И по мере расширения диапазона частотных составляющих он постепенно приближается к белому шуму. Иногда мы говорим «чисто белый», но когда дело доходит до шума, «белый» — это самый грязный цвет из всех.
  Когда шум попадает в постоянный ток, протекающий внутри электронной схемы, могут возникать колебания напряжения, что приводит к сбоям в работе ИС. Чтобы справиться с этим, конденсаторы широко используются для устранения шума. Это связано с тем, что конденсатор работает как простейший фильтр шума, блокируя постоянный ток, но пропуская шум. Однако, поскольку существует много типов конденсаторов с различными свойствами (частотно-импедансные характеристики и т. д.), при неправильном использовании они могут привести к увеличению шума.

  Байпасные конденсаторы также называются развязывающими конденсаторами

  В электронных схемах конденсаторы используются для устранения шума следующими способами:
  (1) Через линию: Удалите шум между двумя линиями.
  (2) Шунтирующий конденсатор: устранение помех от источников питания постоянного тока
  (3) Развязка: блокировка помех от других цепей за счет уменьшения размера контура цепи (уменьшение колебаний напряжения в линии электропитания и подавление помех между цепями)
  В то время как (1) можно легко понять в силу фундаментальной природы конденсаторов, заключающейся в том, что они пропускают только переменный, но не постоянный ток, (2) и (3) требуют более подробного объяснения.
  Если вы посмотрите на схему цифрового устройства, вы обнаружите, что к линии питания ИС подключено много конденсаторов. Их называют обходными конденсаторами, потому что они улавливают помехи, проникающие в линию электропередачи, и шунтируют их на землю.
  Шунтирующий конденсатор играет еще одну важную роль: он обеспечивает заряд, необходимый для работы микросхемы, и поддерживает постоянное напряжение питания. Здесь конденсатор работает как батарея. Если бы не было конденсаторов, напряжение питания колебалось бы при работе ИС, и ИС фактически превратилась бы в генератор шума.
  Развязывающий конденсатор также тесно связан с шунтирующим конденсатором, но служит для другой цели. Заряд, необходимый для работы микросхемы, может подаваться от другого конденсатора, расположенного далеко. Это источник шума, поэтому его необходимо заблокировать. Проще говоря, цель развязки (3) состоит в том, чтобы сделать схемы независимыми друг от друга и предотвратить скачок шума за границы.

  Почему блокировочные конденсаторы расположены рядом с микросхемами

  Конденсаторы

  , хотя и малы, имеют некоторую встроенную индуктивность и электрическое сопротивление. Они называются ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) и ESR (эквивалентное последовательное сопротивление). Они являются паразитными и не нужны для работы конденсатора, а использование конденсатора с большим значением ESL или ESR в качестве обходного конденсатора приведет к увеличению шума.

  Емкость конденсатора пропорциональна площади поверхности и диэлектрической проницаемости электродов и обратно пропорциональна толщине диэлектрической среды.

  Каждый раз при переключении источника питания накопленный заряд многократно разряжается и заряжается в противоположном направлении, что приводит к протеканию переменного тока.

  В прошлом было необходимо размещать много конденсаторов вблизи микросхемы, чтобы снизить ESR и ESL. Конденсатор с низким ESL решает эту проблему, требуя только один конденсатор.
  Как правило, блокировочные конденсаторы должны располагаться близко к микросхеме. Это связано с тем, что даже проводка цепи ведет себя как антенна, превращаясь в источник шума. Помимо проводки цепи, внутри шунтирующего конденсатора также проходят пути электрического тока. Конденсатор с низким ESL разработан, чтобы сделать эти пути как можно короче.

  Существует два типа конденсаторов с низким ESL: флип-тип (перевернутые длина-ширина) и проходной тип с тремя выводами. Обычный многослойный керамический конденсатор с двумя выводами имеет выводные электроды на более длинных концах корпуса, а у флип-типа — на более коротких концах. Путем изменения длины и ширины пути внутренних электродов становятся шире и короче, что приводит к снижению ESL и ESR.