Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

ЭМП-фильтры для контроллеров импульсных DC/DC источников питания

Стефан Кляйн (Stefan Klein) и Ранжит Браманпалли (Ranjith Bramanpalli), инженеры, Wurt Electonik

Чтобы обеспечить высокую эффективность, потери мощности у современных источников питания (ИП) должны быть невелики. Современные импульсные ИП и контроллеры импульсных DC/DC источников питания обеспечивают высокую эффективность, но если используемая схема и топология печатной платы не отвечают строгим требованиям, напряжение радиопомех может вырасти. В статье обсуждается реализация входных и выходных фильтров, позволяющих уменьшить помехи в DC/DC-преобразователях ИП.

Необходимость во входном фильтре

Любой импульсный источник питания создает радиопомехи, которые препятствуют нормальному функционированию других электронных устройств. Одной из главных причин возникновения напряжения помех является входной ток, который протекает через входную емкость контроллера импульсного ИП. При этом на эквивалентном последовательном сопротивлении (ESR) возникает падение напряжения.
Таким образом, напряжение пульсации VRIPPLE конденсатора складывается из падения напряжения на емкости и на ESR конденсатора.

Измерение напряжения помех

Входной фильтр уменьшает амплитуду напряжения помех, подавляет гармонические составляющие и играет важную роль в уменьшении напряжения радиопомех до приемлемого уровня. Например, согласно стандарту EN61000–6-4 предельное значение пикового напряжения на частоте 150 кГц составляет 79 дБмкВ. На рынке пассивных компонентов предлагается широкий ассортимент фильтров с высокими вносимыми потерями, например в диапазоне 70–100 дБ. О днако на практике заявленные значения редко достигаются, т. к. потери этих фильтров измеряются при 50.О м нагрузке, а импедансы источников питания отклоняются от указанных величин. Таким образом, возникает необходимость в разработке фильтров, отвечающих потребностям реальных приложений.

Прежде всего, следует определить тип проектируемого входного фильтра с учетом разницы между дифференциальным и синфазным шумом.

Для подавления дифференциального шума фильтр устанавливают на вход импульсного контроллера. Еще на этапе проектирования фильтра напряжение помех можно измерять с помощью схемы стабилизации импеданса линии (LISN) и анализатора спектра. На рисунке 1 показана применяемая в таких случаях схема испытаний. С ее помощью измеряются дифференциальные шумы, т. к. опорным напряжением является потенциал земли импульсного ИП, а не шина заземления.


Рис. 1. Схема для испытаний

Схема LISN служит для развязки переменного напряжения помех. Внутренний фильтр нижних частот LISN-схемы предотвращает сбои в работе других электронных устройств, которые подключены к общему источнику питания. На рисунке 2 показана осциллограмма напряжения помех VNOISE (дБмкВ) понижающего DC/DC-контроллера, который работает на коммутационной частоте 2 МГц; входное напряжение составляет 10 В, а эффективное значение входного тока равно 07 А.


Рис. 2. Напряжение помех в отсутствие входного фильтра

Величина напряжения помех VNOISE определяется следующей формулой:

Из рисунка 2 видно, что основная гармоника соответствует частоте переключения. Амплитуда гармоник в верхнем мегагерцовом диапазоне становится меньше, но все-таки превышает пороговую величину. При 116 дБмкВ у основной гармоники – максимальная амплитуда. Таким образом, VRIPPLE можно определить следующим образом:

Поскольку VRIPPLE = 631 мВ, это значит, что на входе требуется фильтр.

Влияние управляющего контура

Далее мы обсудим работу входного фильтра, который используется в упомянутом выше контроллере импульсного источника питания. Фильтр нижних частот состоит из дросселя (WE-PD2, неэкранированный, L = 1 мкГн, собственная резонансная частота (SRF) =110 МГц, RDC = 49 мОм) и электролитического конденсатора (серия FK, C = 10 мкФ, U = 35 В DC). Фильтр установлен перед входным конденсатором контроллера импульсного DC/DC источника питания (см. рис. 3).


Рис. 3. Схема фильтра

Прежде всего, следует выбрать собственную резонансную частоту дросселя, поскольку он теряет фильтрующую способность в верхнем частотном диапазоне из-за паразитной емкости. Во избежание насыщения сердечника его допустимый ток должен превышать пиковый ток на входе, по крайней мере, на 10%. С этой целью рекомендуется использовать резистор RDC, который позволяет минимизировать падение постоянного напряжения. Далее выбирается величина индуктивности с учетом того, что частота среза фильтра равна 1/10 от значения коммутационной частоты контроллера, т. е. намного меньше частоты среза импульсного контроллера, благодаря чему ослабляется амплитуда основной и большей части других гармоник. Поскольку у высококачественного фильтра резонанс имеет ярко выраженный характер, этот эффект необходимо ослабить.

Чтобы обеспечить стабильную работу контура контроллера импульсного источника питания, необходимо разнести рабочую частоту преобразователя и резонансную частоту фильтра. При совпадении этих частот на входе контроллера появляются колебания, из-за которых он теряет способность быстро менять величину входного напряжения. Причина такого поведения – в отрицательном входном сопротивлении контроллера импульсного ИП. Т еоретически, равенство POUT = PIN применимо и к контроллеру. Это значит, что при неизменных начальных условиях входной ток контроллера IIN уменьшается с увеличением входного напряжения UIN, что обусловлено наличием отрицательного входного сопротивления контроллера ZIN:

Поскольку это соотношение получено на основе анализа больших сигналов, а в контроллере импульсного ИП используются зависящие от частоты компоненты, величина входного сопротивления является динамической, и потому требуется анализ поведения системы при малых сигналах. Рекомендуется, чтобы выходной импеданс входного фильтра ZFILTER был намного меньше входного импеданса контроллера ZIN: ZFILTER<<ZIN.

Поскольку в большинстве случаев использование этого фильтра не приводит к возникновению электромагнитных полей, можно в качестве примера выбрать неэкранированный фильтр WE-PD2.

При определении емкости фильтра следует исходить из того, что максимальная допустимая величина рабочего напряжения конденсатора фильтра приблизительно на 25% выше напряжения питания, поскольку у всех конденсаторов со временем номинальное напряжение снижается. По мере увеличения напряжения величина емкости и, следовательно, эффективность фильтра уменьшается, что зависит от используемого диэлектрика. Чтобы собственная резонансная частота была высокой, рекомендуется, чтобы его эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) была небольшой. В качестве исключения можно воспользоваться ESR большой величины, т. к. это позволяет уменьшить добротность фильтра и ослабить перерегулирование на частотах близких к резонансной. Рекомендуется, чтобы емкость фильтра была относительно велика, а индуктивность мала, т. к. при относительно высокой индуктивности частота собственного резонанса уменьшается. Лучшим выбором в качестве конденсатора для фильтра является электролитический конденсатор. Во избежание рассогласования импедансов необходимо правильно установить элементы фильтра. Из-за наличия входного конденсатора входной импеданс контроллера меньше, чем у импульсного источника питания, и потому дроссель фильтра следует установить между ИП и входным конденсатором контроллера.

Таким образом, конденсатор фильтра подключается после дросселя параллельно источнику питания. Дроссель фильтра сглаживает ток пульсаций, а конденсатор фильтра шунтирует напряжение помех. На рисунке 4 представлены результаты измерения напряжения помех при использовании дополнительного входного фильтра.


Рис. 4. Результат использования входного фильтра

Дроссель фильтра WE-PD2 и его конденсатор обеспечили отличное подавление помех даже при малых значениях индуктивности 1 мкГн и емкости 10 мкФ. А мплитуда основной гармоники уменьшилась на 30 дБ, а амплитуды более высоких порядков исчезли в фоновом шуме. Величину индуктивности фильтра WE-PD2 можно повысить, чтобы добиться большего затухания. В конце концов, можно сделать так, чтобы вносимые потери фильтра превысили 40 дБ.

Таким образом, без входного фильтра не обойтись, а его параметры рассчитываются на этапе разработки приложения. Дифференциальные помехи подавляются LC-фильтром в контроллере DC/DC импульсного источника питания, а напряжение помех можно уменьшить до приемлемого уровня.

Хорошо рассчитанный входной фильтр и правильно подобранные пассивные элементы фильтра обеспечивают большие вносимые потери. При этом сохраняется устойчивое функционирование контроллера импульсного источника питания.

Требования к выходному фильтру

В выходном напряжении импульсных ИП присутствуют остаточные пульсации, которые влияют на работу электронных устройств и вызывают электромагнитные помехи. Для нейтрализации помех применяются выходные фильтры, которые при определенных условиях влияют на управляющий контур.

Чтобы компенсировать влияние выходного фильтра и связанные с этим потери выходной мощности на элементах фильтра требуется компенсация этого контура. Какая бы схема контроллера импульсного ИП ни использовалась, в выходном токе присутствуют нежелательные остаточные пульсации, которые возникают из-за паразитного сопротивления ESR и паразитной индуктивности ESL выходного конденсатора. Величина относительно большой остаточной пульсации, сигналы которой принимают разную форму, зависит от типа выбранного конденсатора.

Например, при использовании стандартного электролитического конденсатора возникает пульсация напряжения величиной до нескольких сотен мВ в зависимости от выходного напряжения контроллера импульсного ИП.

При использовании керамического конденсатора напряжение остаточной пульсации составляет всего несколько десятых мВ. Н екоторым аналоговым и ВЧ -системам требуется стабильное сглаженное напряжение питания без помех. При этом не следует пренебрегать высокочастотной составляющей гармонических колебаний в выходном напряжении, т. к. из-за нее может вырасти уровень электромагнитного излучения.

Выходной фильтр может ослабить остаточные пульсации и высокочастотные составляющие.

Ос лабление пульсаций

На практике для ослабления остаточных пульсаций до уровня в несколько мВ и подавления высокочастотных компонентов применяется, как правило, LC-фильтр нижних частот. На рисунке 5 показана схема такого фильтра, который можно реализовать с помощью неэкранированного дросселя WE-PD2 и стандартного электролитического конденсатора.


Рис. 5. Простая схема фильтра нижних частот


Рис. 6. Двухкаскадный выходной фильтр

Если помехи должны полностью отсутствовать на выходе, наряду с LC-фильтром нижних частот применяется ФНЧ во втором каскаде (см. рис. 6). Недорогой двухкаскадный фильтр можно реализовать с помощью дросселя WE-PD2 и SMD-феррита серии WE-MPSB.

Компоненты LFILTER и CFILTER1 работают как ФНЧ , который фильтрует сигнал тактовой частоты контроллера импульсного ИП и подавляет гармонические колебания. Далее ВЧ -составляющие выходного напряжения контроллера преобразуются в тепло с помощью ферритовой бусины SMD, а CFILTER2 ослабляет их амплитуду. Выходной фильтр этого типа уменьшает величину остаточной пульсации до нескольких мВ и обеспечивает питание даже чувствительных аналоговых цепей.

Прямые потери по току на выходном фильтре

Помимо потерь выходной мощности из-за импульсного контроллера большие потери выходной мощности по постоянному току возникают на выходном фильтре, что приводит к снижению эффективности контроллера импульсного источника питания. Из-за сопротивления RDC дросселей и ферритов возникает значительное падение напряжения на выходном фильтре и, соответственно, уменьшается выходное напряжение (см. рис. 7).


Рис. 7. Падение напряжения на индуктивности фильтра

В зависимости от размеров дросселя сопротивление RDC может принимать разные значения в диапазоне от нескольких мОм до нескольких Ом, что, разумеется, не может не сказываться на величине выходного тока. Даже у сильноточного SMD-феррита значение сопротивления RDC может достигать 0,04 Ом. Чтобы поддерживать требуемое напряжение, выходное напряжение подается через обратную связь с делителя напряжения на ИС контроллера. Чтобы уменьшить потери выходного напряжения, обусловленные выходным фильтром, его можно установить в управляющий контур (см. рис. 8).


Рис. 8. Реализация выходного фильтра в управляющей цепи

Стабильность управляющей схемы

Дроссель фильтра, феррит и конденсаторы фильтра вызывают нежелательный фазовый сдвиг, из-за которого нарушается стабильность функционирования управляющей схемы. В результате этого сдвига уменьшается амплитуда и запас устойчивости по фазе. В крайних случаях работа схемы становится нестабильной, и возникают колебания выходного напряжения. Чтобы обеспечить устойчивое функционирование необходимо, чтобы запас по амплитуде превышал 12 дБ, а по фазе – 45°. Управляющая схема считается динамически устойчивой, если коэффициент обратной связи (КОС ) падает до 0 дБ до того, как соответствующий фазовый сдвиг составит –180°. При этом амплитудная характеристика КОС должна пересечь ось х, т. е. принять значение 0 дБ при наклоне 20 дБ/декаду.


Рис. 9. Диаграмма Боде устойчивого импульсного контроллера

На рисунке 9 показана диаграмма Боде устойчивого понижающего преобразователя. В этом примере запас по амплитуде равен 32 дБ, а по фазе – 56°.

Если выходной фильтр не отвечает критериям устойчивой работы импульсного преобразователя, требуется компенсация управляющего контура, которая обеспечит стабильность выходного напряжения.

Переходная характеристика

Выходное напряжение должно оставаться стабильным при изменениях напряжения на входе импульсного преобразователя. Аналогично, в случае внезапного снижения или повышения выходного тока выходное напряжение должно быть быстро отрегулировано. На рисунке 10 показана переходная характеристика импульсного контроллера с регулируемой устойчивостью (кривая желтого цвета) с выходным напряжением 5 В при внезапном изменении нагрузочного тока с 0 до 1 А (зеленая кривая).


Рис. 10. Переходная характеристика устойчивого импульсного контроллера

При внезапном изменении нагрузочного тока управляющая схема должна быстро скорректировать выходное напряжение до заданного уровня. Выходное напряжение не должно значительно меняться в результате отклика на скачок – иначе из-за перенапряжения могут повредиться электронные цепи. В идеальном случае после скачка нагрузки выходное напряжение быстро корректируется до установленной величины; при этом отсутствуют выбросы и даже звон. Звон на этапе компенсации обусловлен нестабильной работой импульсного преобразователя. Функционирование контроллера импульсного ИП считается устойчивым, если он достаточно быстро реагирует на скачкообразное изменение нагрузки и своевременно компенсирует это изменение.

Выводы

Итак, если выходной фильтр установлен в управляющем контуре, его характеристическое уравнение имеет 2.й порядок или выше, что зависит от типа фильтра. Цепь компенсации должна иметь не меньший порядок, что приводит к увеличению инерционности управляющего контура. Таким образом, не рекомендуется включать выходной фильтр в управляющий контур. Выходное напряжение преобразователя следует снимать до выходного фильтра.

Целесообразно также выбирать дроссели фильтра и ферриты с наименьшими сопротивлениями RDC, чтобы уменьшить потери в выходном фильтре.
 
Техническая поддержка: [email protected]

Фильтрация помех в источниках питания МК

Если посмотреть на осциллограмму тока потребления МК, то в ней можно заметить низкочастотную (НЧ) и высокочастотную (ВЧ) составляющие. Как следствие, колебания тока приводят к появлению НЧ- и ВЧ-помех на зажимах питания. Для их ослабления используют стандартные решения в виде связки конденсаторов (Рис. 2.12, Рис. 2.13), LC- и /?С-фильтров (Рис. 2.14, Рис. 2.15).

 

Неполярные конденсаторы С/, СЗ ослабляют ВЧ-помехи. Их наличие обязательно возле любого МК, причём максимально близко от выводов питания (не более 50 мм). Конденсаторы должны быть керамические, например, К10-17 или поверхностно монтируемые чип-коденсаторы ходовых размеров 0603… 1206.

Базовый номинал ёмкости 0.1 мкФ выбран условно, как легко запоминающийся. Устройство будет нормально функционировать и при 0.068 мкФ, и при 0.15…0.22 мкФ. Иногда параллельно конденсатору С/ ставят ещё одну неполяр

 

ную ёмкость 1000 пФ, которая снижает уровень радиоизлучений. Обычно такой способ применяют в профессиональной аппаратуре, чтобы войти в допуск при проверках изделия на электромагнитную совместимость и радиопомехи.

Полярный конденсатор С2 желательно использовать танталовый (а не алюминиевый), поскольку он лучше подавляет импульсные помехи. При выборе ёмкости можно руководствоваться эмпирическим правилом, которое заимствовано из многолетней практики применения сетевых источников питания — 1000 мкФ на каждый ампер тока нагрузки. К примеру, если цифровая часть МК потребляет ток 10…30 мА, то достаточно поставить конденсатор С2 ёмкостью 10…30 мкФ с рабочим напряжением не менее 6.3 В. Знатоки рекомендуют выбирать более высоковольтные конденсаторы с напряжением 10… 16 В, поскольку повышается надёжность в эксплуатации и, главное, снижается внутренний импеданс, что позволяет лучше фильтровать помехи.

Конденсатор С2 обязателен при батарейном питании в качестве накопителя энергии, а также при значительных колебаниях и скачках напряжения. В некоторых случаях его функцию выполняет конденсатор фильтра сетевого выпрямителя или стабилизатора напряжения. Как вариант, конденсатор С2 может физически размещаться вблизи других цифровых микросхем и косвенно воздействовать на цепь питания МК.

Катушка индуктивности П развязывает цифровую и аналоговую части по высокой частоте. Если её не ставить, то может ухудшиться точность измерения АЦП и стабильность порога срабатывания аналогового компаратора. Как ни парадоксально, но значительную часть помех по питанию создают внутренние цифровые узлы МК, поэтому LC- и /?С-фильтры защищают контроллер от … самого себя. Номинал индуктивности L/ не особо критичен и может варьироваться в широких пределах.

Ферритовая «бусинка» FBI (Ferrite Bead) представляет собой проводник, пропущенный через ферритовое кольцо или цилиндр. Этот элемент способствует снижению высокочастотных излучений, которые можно зафиксировать лишь специальными измерительными радиоприёмниками в экранированной «безэхо- вой» камере. Такие испытания обязательны при сертификации продукции.

В любительской практике фильтр FBI ставится редко, разве что в связной спортивной аппаратуре, где помехи от МК могут существенно повлиять на качество принимаемого радиосигнала и значительно ухудшить чувствительность.

как изготовить. Выбор и приобретение оборудования

На чтение 4 мин. Просмотров 6.1k.

При использовании автомобильной магнитолы в колонках может прослушиваться фоновый гул, возникающий в результате работы электрических компонентов. Установка фильтра питания на 12В для автомагнитолы позволяет повысить качество звучания и продлевает срок службы встроенного блока питания.

Зачем это нужно

Автомобильные магнитолы и усилители подключаются напрямую к ботовой сети транспортного средства. При активации штатного оборудования (дальнего света фар, электродвигателей вентиляторов климатической установки или радиатора охлаждения) возникают помехи, которые становятся причиной шумов, транслируемых через громкоговорители. Снизить или полностью устранить помехи в автомагнитоле позволяет специальный фильтр, подключаемый в цепь питания головного устройства.

Перед покупкой и установкой фильтра на питание автомагнитолы уточняется источник фоновых шумов. Для этого необходимо снять головное устройство и отсоединить антенный разъем. Если помехи сохранились, то следует подключить оборудование напрямую к аккумулятору автомобиля. Если шумовой эффект снизился, то источником является некачественно выполненная проводка питания, которую потребуется заменить.

Применение конденсатора, установленного между положительным и отрицательным проводами питания, позволяет убрать помехи и обеспечивает работу акустического оборудования в момент пуска силового агрегата стартером.

В положительный кабель впаивается дополнительный диод, рассчитанный на ток 5-10 А (в зависимости от мощности усилителя), который обеспечивает отключение магнитолы при постановке на охрану. Емкость конденсатора и номинал диода подбираются опытным путем.

Выбор и приобретение оборудования

Заводской фильтр от радиопомех плохо справляется со своей задачей, поскольку не учитывает особенности конструкции каждой акустической системы. Владельцы автомобиля вынуждены приобретать несколько изделий, обладающих различными характеристиками. После поочередного тестирования в электрической цепи остается изделие, обеспечивающее минимальный уровень помех.


Возможна доработка заводской конструкции, которая заключается в замене электронных компонентов. Дополнительно устанавливается электролитический конденсатор на входе, который дополняется пленочным элементом, подсоединенным параллельно. Емкость конденсаторов составляет 100 мкФ и 10 нФ.

Некачественных звук магнитолы, постоянные хрипы и гудения из динамиков, гул двигателя – знакомое явление для владельцев автомагнитол . Хотя мы живем уже в 21-ом веке и современные автомагнитолы давно стали цифровыми с процессорным управлением, но тем не менее среди нас есть владельцы старых автомагнитол, которые никак не хотят заменить старого друга на более современную и многофункциональную магнитолу.

Итак, для начала изготовим дроссель. Намотку можно сделать на ферритовом кольце, хотя можно использовать и кольцо из порошкового железа, который можно найти в компьютерных блоках питания (по цвету желтое или белое кольцо). На кольце мотается обмотка, которая состоит из 10-15 витков провода с диаметром 1-1,5мм. Для удобности намотки можно использовать несколько жил более тонкого провода, к примеру – 3 жилы провода 0,5 мм (каждая).


После намотки дросселя собираем нехитрую схему. Данная схема эффективно работает даже с широким разбросом номиналов используемых компонентов – конденсаторы не критичны, можно использовать электролиты с напряжением 16-100 Вольт (больше нет смысла), емкость от 1000 до 4700 мкФ (чем больше, тем лучше).


Схема не предназначена для полного подавления шумов, поскольку основные проблемы могут возникнуть из-за неисправной работы системы зажигания (к примеру – проскакивает искра от свеч зажигания на проводку и т.п) – в этих случаях фильтр бесполезен.

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

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.

Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

    2%, 25 голосов

13.11.2019

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.


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.

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.

Некоторые вопросы по выбору стабилизатора.


  Что представляет собой сетевой фильтр?

Сетевой фильтр условно можно разделить на две части, размещенные на одной плате: это блок ограничителей напряжения и электрический фильтр. Блок ограничителей напряжения состоит из варисторов, включенных между линиями фаза-ноль, фаза-земля, ноль-земля и электрического фильтра, состоящего из конденсаторов, либо конденсаторов и катушек индуктивности. Варисторы — это активное сопротивление, величина которого зависит от напряжения. Начиная с определенного уровня входного напряжения (пороговое значение) величина сопротивления варистора начинает уменьшаться. Она становится тем меньше, чем больше входное напряжение. Варисторы подсоединены параллельно нагрузке и при броске входного напряжения основной ток помехи протекает через них, а не через аппаратуру.
Электрический фильтр состоит из конденсатора (ёмкостной фильтр), или конденсаторов и катушки индуктивности (индуктивно-ёмкостной), соединенных по Т или П-образной схеме. Параметры электрического фильтра подбираются так, что амплитуда выходного сигнала в определенном диапазоне частот намного меньше его амплитуды на входе. Таким образом, варисторы рассеивают энергию импульсной помехи в виде тепла, а электрический фильтр подавляет ВЧ-помеху, возникающую при переходных процессах. Взаимодействие ограничителей напряжения и электрического фильтра позволяет добиться максимального эффекта при подавлении всех видов помех.

Что является источником импульсной и ВЧ-помехи?

Источники возникновения импульсной помехи можно разделить на два класса — природные и техногенные. Природный источник — это молниевый разряд вблизи наружной проводки.
Техногенные источники намного разнообразней — это результат включения или отключения большого числа потребителей, аварии на подстанциях и т.д. Эта проблема особенно актуальна для промышленных зон и центральных районов крупных городов. По данным зарубежных исследований импульсная помеха амплитудой до 6000 В, по крайней мере раз в год, случается в каждой электрической сети. Подобные исследования в России не проводились, но можно с большой уверенностью сказать, что для среднестатистической российской электросети этот показатель будет намного выше.
Источники возникновения ВЧ-помехи те же, что и импульсной помехи. К ним можно добавить бытовые приборы: электродрели, кофемолки, электробритвы, холодильники и т.д. Полностью устранить влияние ВЧ-помехи невозможно, т.к. она передается как по проводам, так и по эфиру.

Что такое импульсная и высокочастотная помеха?

Импульсная помеха — это кратковременное (10-6 — 10-9 с) повышение амплитуды напряжения до 4-6 тысяч вольт. Блоки питания электронных устройств не рассчитаны на то, чтобы обеспечить необходимую защиту. Самыми уязвимыми элементами являются микросхемы, которые присутствуют во многих бытовых приборах ТВ, аудио-видео аппаратуре и, конечно же, компьютерах. Международная электротехническая комиссия ввела специальный стандарт для имитации импульсных помех: наносекундных (МЭК 801-4) микросекундных (МЭК 801-5).
Высокочастотная помеха (ВЧ-помеха) — неопределенный по времени и амплитуде сигнал в диапазоне 100 Гц — 30 Мгц, который искажает параметры входного напряжения (220В / 50Гц). Высокочастотная помеха негативно влияет на работу ТВ, аудио-систем, мониторов и всего оборудования. Иногда ВЧ-помеху называют «радиопомеха».

Чем отличается модифицированный синус от настоящего?

Одной из важнейших характеристик UPS и инверторов является форма напряжения на выходе (для UPS в режиме работы от батареи). В недорогих моделях выходное напряжение имеет форму специальных прямоугольных импульсов, которые часто называют модифицированным синусом. На экране осциллографа они выглядят следующим образом
Длительность и скважность импульсов подобраны так, что действующее и амплитудное значения напряжения на выходе и его частота в точности такие же, как и в сети с синусодальной формой напряжения, осциллограмма которого выглядит следующим образом
Для питания оборудования с импульсными блоками питания модифицированный синус ничем не хуже настоящего, а для питания устройст в трансформаторными блоками питания необходим UPS или инвертор с синусоидальным выходным напряжением, который обычно стоит дороже.
Для корректного измерения напряжения модифицированной синусоиды необходимо применять вольтметры измеряющие среднеквадратическое значение напряжения (RMS). Большинство недорогих любительских вольтметров и мультиметров этой возможностью не обладает. Поэтому попытки измерить напряжение на выходе UPS или инвертора такими приборами дают значение сильно отличающееся от 220 Вольт.

Какую мощность потребляет монитор компьютера?

Мощность потребления современных мониторов CRT:
15″ 70-100Вт
17″ 90-110Вт
19″ 100-150Вт
22″ 110-180Вт
Мощность потребления современных мониторов LCD:
15″ — 25-45Вт
17″ — 35-50Вт
19″ — 40-60Вт
За последние несколько лет разработчикам удалось существенно снизить потребление мониторов CRT, например монитор с CRT 19″ производства 1998 года может потреблять до 500Вт.

Чем отличается трехфазный стабилизатор от трех однофазных?

Трехфазные стабилизаторы марки «Штиль» отличаются наличием специального блока, который при отключении одной из фаз отключает все остальные. Это сделано для предотвращения выхода из строя трехфазных нагрузок, например, электродвигателей. Трехфазные стабилизаторы СТС обеспечивают стабилизацию как фазных, так и линейных напряжений.

В паспорте стабилизатора напряжения указано, что он работает в диапазоне входных напряжений 220 В +25%. Что будет, если напряжение выйдет за эти пределы, как в верхнюю так и в нижнюю стороны?

Если Вы приобрели стабилизатор R110 — R3000, то при понижении напряжения ниже 165В выходное напряжение падает пропорционально входному, т.е. он перестает стабилизировать. Но при этом выходное напряжение будет оставаться примерно на 25% выше входного. При повышении напряжения выше 275В выходное напряжение растет, оставаясь на 15-17% ниже входного, до перегорания предохранителя. Модели от R-6000 и выше снабжены системой автоматического отключения нагрузки при выходе напряжения за пределы установленных значений (значения указаны в паспорте на каждую модель).

Нужен ли мне сетевой фильтр, если я приобрел стабилизатор напряжения?

В подавляющем большинстве случаев не нужен. Сетевой фильтр защищает Ваше оборудование от высокочастотных и импульсных помех в сети. На входе стабилизатора напряжения стоит автотрансформатор, который обладая большой индуктивностью является достаточно эффективным фильтром высокочастотных и импульсных помех. К сожалению, уровень подавления ВЧ помех стабилизатором не нормирован, но в наших планах имеется проведение исследования стабилизаторов напряжения серии R по этому параметру в одной из авторитетных независимых лабораторий.

У меня периодически отключают напряжение на короткое время. Поможет ли мне стабилизатор напряжения для питания моего оборудования?

Нет, Вам необходимо использовать источник бесперебойного пинания (UPS) для Вашего оборудования.

Источник бесперебойного питания моего компьютера (я использую BACK UPS) постоянно переключается на батареи и обратно. Опасно ли это для него и моего компьютера?

Источники бесперебойного питания типа офф-лайн или как их иногда называют Back UPS настроены на переключение на батареи при падении напряжения в сети 196-198В. В некоторых UPS имеется возможность изменить это значение. Если у Вас в сети напряжение пониженное и близко к порогу переключения UPS на батареи и немного меняется с течением времени (довольно распространенная ситуация в вечерние часы), то Ваш UPS будет часто переключаться на батареи. Для большинства UPS такой режим работы достаточно тяжел и его батареи могут разрядиться (особенно если они уже не новые и потеряли часть емкости). Во-первых, вероятность выхода из строя Вашего UPS достаточно велика и во-вторых он может неожиданно отключиться из-за разряда батареи. Рекомендуем перед UPS включить стабилизатор напряжения. Это обеспечит Вашему UPS (и Вашему компьютеру тоже) долгую и надежную работу. Второй вариант — это замена Back UPS на Line-interactive UPS, который имеет встроенный простейший стабилизатор напряжения и переключается на батареи при напряжении ниже 175В.

Для асинхронных двигателей (который используется в Вашем насосе) характерен так называемый пусковой ток, котрый в 2-3 раза превышает номинальный. Хотя наши стабилизаторы и допускают кратковременную перегрузку, но Вам необходим запас по мощности. Поэтому Вам необходимо приобрести стабилизатор не менее чем на 1200 ВА (R-1200).

 

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

Входной сетевой фильтр помех


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

 

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

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

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

 


Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00803899765015 секунд.

Фильтры SOtM для музыкального сервера

КОРПУС И БЛОК ПИТАНИЯ

Как известно, помехи в цепях питания музыкального сервера негативно влияют на качество звука, даже если выходной сигнал – цифровой, а не аналоговый. Помехи могут возникать, в частности, от работы электродвигателей в жёстких дисках и вентиляторах. Чтобы исключить эти помехи, лучше всего избавиться от электродвигателей, то есть от механических жёстких дисков, заменив их твердотельными, и от вентиляторов, используя пассивную систему охлаждения и безвентиляторный блок питания.

Наименование

  SATA Filter II

  FAN filter

Производитель   SOtM, Республика Корея                   www.sotm-audio.com

Официальный дистрибьютор

в России

  Компания “Лонг Вэйв”

  www.long-wave.ru
Цена

  SATA Filter II – 7 500 р.

  FAN filter – 3 000 р.

Однако не всегда это удаётся сделать. Твердотельные накопители достаточно дорогие, и если музыкальная коллекция насчитывает несколько сотен и более альбомов с высоким разрешением, то приходится использовать механические жёсткие диски, многие из которых, кстати, стали теперь малошумящими, и практически не греются. Корейская фирма SOtM предложила для решения проблемы помех в цепях питания жёсткого диска использовать специальный фильтр.

Несколько слов об этой фирме. SOtM (расшифровывается как Soul Of the Music, рус. душа музыки), известна среди любителей хорошего звука своими высококачественными цифровыми источниками, ЦАПами, блоками питания и разнообразными аудиофильскими устройствами и аксессуарами для ПК. Фирма была создана в 1998 году и с самого начала, когда компьютеры только стали использоваться в качестве цифрового источника, предложила различные уникальные решения для ПК. Как рассказала мне Мэй Рарк (May Park), руководитель службы международного маркетинга SOtM, в то время ещё мало кто задумывался над тем, как сделать так, чтобы цифровые и аналоговые схемы в компьютере были лучше приспособлены для воспроизведения музыки. Технические решения, предложенные SOtM для снижения влияния шумов и помех, возникающих в цепях компьютера, и различные USB-устройства для аудио во многом способствуют избавлению цифрового сигнала от джиттера.

Фильтр SOtM SATA Filter II представляет собой небольшую плату, которая включается между кабелями, идущими к жёсткому диску, и самим накопителем. При этом сигналы, передающиеся через разъём данных, подвергаются незначительной фильтрации, а вот питание, поступающее по трём каналам с напряжениям +12 , +5 и +3,3 В, «очищается» с помощью двойного фильтра.

На рис. 1 изображена блок-схема фильтра SOtM SATA filter II. Фильтрация осуществляется с помощью двух последовательных фильтров – фильтра для подавления высокочастотных помех (на рисунке обозначен, как «Фильтр ВЧ-помех») и фильтра для сглаживания пульсаций напряжения («Сглаж. фильтр»).

Рис. 1

Необходимо особо отметить, что SOtM SATA Filter II устроен таким образом, чтобы, с одной стороны, не позволять пульсациям и помехам из блока питания проникать в жёсткий диск, а с другой – препятствовать их обратному распространению. Первое способствует более качественной и надёжной работе жёсткого диска, а второе – ставит преграду на пути распространения помех уже от самогó накопителя, возникающих, в первую очередь, от работы его электродвигателя и привода магнитных головок.

Идея использовать фильтр SOtM появилась у меня в связи с модернизацией цифрового проигрыватея «ПК Аудиофил III», в котором я решил установить накопитель для музыкальных файлов и превратить, таким образом, проигрыватель* в музыкальный сервер. Чтобы не ограничивать размер музыкальной коллекции из-за дороговизны твердотельного накопителя, был выбран механический жёсткий диск. И, соответственно, чтобы устранить влияние помех, возникающих из-за его работы, надо было воспользоваться фильтром.

В качестве жёсткого диска был выбран малошумящий и энергосберегающий Toshiba MQ01ABD100 объёмом 1 ТБ. У него отличные характеристики для использования в музыкальном сервере: шум не более 24 дБ, а потребление энергии в режиме чтение/запись – всего 1,5 Вт.

Сначала жёсткий диск был установлен без фильтра и опробован в работе. Действительно, он почти не шумит, и определить, что он работает, можно только, поднеся ухо вплотную к аппарату. Работа «ПК Аудиофила III» с диском Toshiba, казалось, меня вполне устроила.

После этого в аппарат был установлен фильтр SOtM SATA Filter II, в разрыв между кабелями передачи данных и питания, и жёстким диском.

Слушал внимательно, использовал различный музыкальный материал, многократно возвращаясь для сравнения к варианту без фильтра. Сначала мне показалось, что различия отсутствуют, что, по правде говоря, немного разочаровало: зачем покупал фильтр? Однако затем я перешёл к прослушиванию высококачественных тестовых записей с высоким разрешением, и тут сразу обнаружилось, что различия всё-таки есть. Например, при прослушивании тестовых музыкальных отрывков Nuforce Audio Concept Demo (Nuforce & Blueport Jazz, WAV 96/24, 2010) сразу можно услышать, что контрабас звучат более чётко и артикулировано с фильтром, чем без него. А общая музыкальная палитра звучания ансамбля становится немного более яркой и насыщенной с SOtM SATA Filter II, чем без фильтра. И здесь трудно предположить, что это устройство может вносить дополнительное, чрезмерное окрашивание – ведь фильтр непосредственно не участвует в обработке или передаче звукового сигнала, а лишь способствует более качественной работе одного из элементов источника.

Сравнение на других высококачественных записях аудиофильского уровня также давало положительный эффект, что может говорить, как мне представляется, о том, что использование фильтра SOtM позволяет сохранить для слушателя самые «хрупкие» составляющие цифрового аудиосигнала, которые при возрастании джиттера (в отсутствии фильтра) могли бы быть разрушены.

Компания SOtM предлагает использовать такой фильтр не только для жёстких дисков, но также для твердотельных накопителей и оптических приводов. В сети можно найти свидетельства положительного влияния такого использования. Встречаются и неудачи при подключении такого фильтра к твердотельному накопителю. Правда, в таких случаях оказывается, что замена кабеля данных SATA (фильтр «не любит» некоторые кабели с угловым разъёмом) устраняет проблему. Я пробовал подключать фильтр к твердотельному накопителю, на котором располагается программное обеспечение «ПК Аудиофила III», и не заметил никаких проблем при подключении. Правда, в этом случае влияния фильтра на звук мне обнаружить не удалось. Хотя, не исключено, что использование фильтра SOtM с твердотельным накопителем, на котором хранится музыка, могло бы быть не менее заметным, чем в случае с жёстким диском.

Суммируя, хочу сказать, что использование фильтра SOtM с жёстким диском вполне оправданно и позволяет устранить негативное влияние последнего на звучание цифрового источника. Музыка с использованием фильтра SOtM SATA Filter II зазвучит лучше. Рекомендую.

Кроме фильтра питания жёсткого диска, компания SOtM разработала аналогичный фильтр для вентиляторов – SOtM FAN filter.

Конечно, в настоящее время создать музыкальный сервер или цифровой проигрыватель на базе ПК с использованием только пассивного охлаждения не представляет особой проблемы. Однако, если в конструкции все-таки приходится использовать вентиляторы, установленные на корпусе, процессоре или, например, видеокарте медиасервера, то такой фильтр поможет избавиться от помех, вызываемых электродвигателем вентилятора. Схема фильтра для вентилятора похожа на схему фильтра для жёсткого диска, только вместо трёх каналов питания здесь фильтруется только один.

Фильтр имеет два разъёма, к одному из которых подключается вентилятор, а к другому – соответствующий кабель. Это устройство может быть также установлено непосредственно на системную плату через разъём подключения вентилятора. Возможно использование SOtM FAN filter как для трёх-, так и для четырёхпроводной схемы подключения.

Стоимость SOtM SATA filter II — 65 долл. США, а SOtM fan filter — 25 долл. США (без стоимости доставки). В России эти фильтры пока не продаются (в настоящее время оборудование SOtM можно приобрести через их официального дистрибьютора в России − компанию “Лонг Вэйв”).

 

Примечания:

* В конструкции цифрового проигрывателя «ПК Аудиофил III» отсутствовал внутренний накопитель для хранения музыкальной коллекции, и использовался внешний флеш-накопитель.

 

Ю. Кузьмин

Октябрь 2013 г.

Фотогалерея

Импульсный источник питания (SMPS) Комплект синфазного фильтра радиопомех / шумов | Шумовой фильтр RFI от бородавок

Импульсные источники питания постоянного тока Wall Wart, которые подключаются к розетке сети переменного тока и обеспечивают питание постоянным током ноутбуков, маршрутизаторов, зарядных устройств для аккумуляторов, зарядных устройств для сотовых телефонов и т. Д., Являются известным источником широкополосных радиопомех (a.ka грязное электричество), который влияет на многие электрические устройства, включая компьютеры, радиоприемники, системы HDTV и т.д. вызывая ошибки пакета. Ферритовое кольцо часто может увеличить пропускную способность за счет снижения коррекции ошибок до нормальных значений.

Простой кольцевой фильтр с ферритовым кольцом на линии электропередачи постоянного тока может помочь подавить радиочастотные помехи, воздействующие на устройство-жертву, или предотвратить действие шнура питания постоянного тока в качестве антенны и излучения радиочастотных помех на другие устройства-жертвы.Этот комплект также можно использовать с расходными материалами для портативных компьютеров, маршрутизаторами, кабельными модемами, зарядками для беспроводных телефонов и т. Д.

Установка выполняется быстро и легко: просто протяните шнур питания постоянного тока через центр кольцевого фильтра столько раз, сколько сможете, и установите заново. Для достижения наилучших результатов с длинными линиями питания постоянного тока используйте один на кольцевом фильтре на конце стенной бородавки (чтобы источник питания от настенной бородавки не использовал линию постоянного тока в качестве антенны), а другой на конце разъема постоянного тока (чтобы предотвратить попадание электроники в устройство с питанием от использования шнура питания постоянного тока в качестве антенны).Типовая установка показана ниже:

Фильтр подавляет радиопомехи в диапазоне от 0,1 до 100 МГц. Внутренний диаметр 3/4 дюйма / 19 мм.

Так как в большинстве домашних хозяйств и офисов имеется несколько бородавок, мы предлагаем комплект фильтров RFI для бородавок в больших количествах.

 Известные генераторы радиопомех включают адаптер питания Roku / Sling-TV - Помехи слышны в диапазоне AM-вещания.
 и гармоники.
Также многие кабельные / DSL-модемы Ethernet, зарядные устройства для сотовых телефонов, адаптеры питания компьютеров имеют такую ​​же проблему:
использование стороны переменного или постоянного тока источника питания в качестве излучающей антенны.Решением RFI является использование линейного источника питания, сменных адаптеров или ферритовых фильтров от бородавок.


 

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

Введение

1.1 Определение фильтра электромагнитных помех

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

Фильтр электромагнитных помех – обычный электрический элемент в источниках питания. В этом видео мы знакомим его и изучаем его схему.

Каталог


1.2 Источники электромагнитных помех

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

1.3 Синфазный шум и дифференциальный шум

Рисунок 1. Схема синфазного и дифференциального режимов

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

Шум, подавляемый сетевым фильтром, можно разделить на следующие два типа:

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

2) дифференциальный режим: шум между линиями электропередач.

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

1.4 Зачем нужны фильтры электромагнитных помех?

Электромагнитная совместимость ( EMC ) – важный показатель для измерения качества электронных продуктов, и он все чаще становится ключевым при разработке электронных продуктов. В процессе проектирования энергосистемы внедрение конструкции электромагнитной совместимости может улучшить общую противоинтерференционную способность энергосистемы, продлить срок службы системы и обеспечить безопасность использования.Следовательно, фильтр электромагнитных помех – это устройство, обеспечивающее хорошую электромагнитную совместимость.

Принцип адаптации фильтров электромагнитных помех

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

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

Конкретный принцип работы заключается в следующем: после выпрямления переменного тока диодом направление одноразовое, но ток по-прежнему постоянно меняется.Этот пульсирующий постоянный ток обычно не используется напрямую для источника питания радио. Следовательно, необходимо преобразовать пульсирующий постоянный ток в плавную волну постоянного тока, которая является фильтрующей. Другими словами, задача фильтрации состоит в том, чтобы максимально уменьшить флуктуационную составляющую выпрямленного выходного напряжения и преобразовать его в почти постоянный источник питания постоянного тока.

В соответствии с характеристиками электромагнитных помех порта питания фильтр EMI может передавать мощность переменного тока источнику питания без затухания.Это не только значительно снижает EMI-шум при передаче переменного тока, но также эффективно подавляет EMI-шум, создаваемый источником питания, предотвращая их попадание в сеть переменного тока, чтобы создавать помехи другим электронным устройствам.

Это пассивная сетевая структура, подходящая для источников питания как переменного, так и постоянного тока, и имеет функцию двустороннего подавления. Установка его между сетью переменного тока и источником питания эквивалентна добавлению блокирующего барьера между шумом электромагнитных помех электросети переменного тока и источником питания, то есть двустороннего подавления шума, поэтому он широко используется в различных электронных продуктах. .

С целью определения характеристик электромагнитных помех от силовых клемм разработан фильтр электромагнитных помех. Обычно это селективная двухконтактная сеть, состоящая из катушки индуктивности, конденсатора, резистора или ферритового устройства. По принципу работы он называется отражающим фильтром. Он обеспечивает высокий последовательный импеданс и низкий параллельный импеданс в полосе заграждения фильтра, что приводит к его серьезному несоответствию с импедансом источника шума и импедансом нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные составляющие обратно к источнику шума.

Принципы работы

На следующем рисунке представлена ​​типичная принципиальная схема фильтра электромагнитных помех: C1 и C2 – конденсаторы дифференциального режима, обычно называемые конденсаторами X, емкость часто составляет от 0,01 мкФ до 0,47 мкФ; Y1 и Y2 – синфазные конденсаторы, обычно называемые Y-конденсатором, емкость не должна быть слишком большой, обычно в десятки нанофарад, если она слишком велика, это легко вызовет утечку; L1 – синфазный дроссель, представляющий собой пару катушек, намотанных в одном ферритовом кольце в одном направлении.Индуктивность составляет несколько миллигенри. Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазная дроссельная катушка имеет большой импеданс для ослабления сигнала помехи. Для сигнала режима магнитное поле, создаваемое двумя катушками, смещается, поэтому оно не влияет на работу схемы. Следует отметить, что это схема первичного фильтра, если вы хотите лучших результатов, вы можете использовать вторичную фильтрацию.

Рисунок 2. Типовая принципиальная схема фильтра электромагнитных помех

Чтобы судить об электромагнитном фильтре, необходимо понимать его рабочие характеристики. Основные параметры: номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сопротивление изоляции, выдерживаемое напряжение, рабочая температура, вносимые потери и т. Д. Самый важный из них – вносимые потери. Вносимое затухание часто обозначается как «IL», иногда его также называют вносимым затуханием. Этот индикатор является основным показателем работоспособности фильтра EMI.Обычно выражается числом децибел или кривой частотной характеристики. Он относится к коэффициенту мощности или соотношению напряжений на клеммах тестового сигнала от источника питания к нагрузке до и после подключения фильтра к цепи. Чем больше количество децибел, тем сильнее способность подавлять помехи. Например, некоторые вносимые потери можно проверить с помощью тестовой системы с сопротивлением 50 Ом. На следующем рисунке показаны вносимые потери фильтра электромагнитных помех.

Рисунок 3.Вносимые потери фильтра EMI

Ⅳ Классификация фильтров EMI

Существует два основных типа фильтров EMI: кондуктивные EMI ​​и излучаемые EMI. Кондуктивные электромагнитные помехи проходят через такие проводники, как провод, а излучаемые электромагнитные помехи распространяются по воздуху. В конструкции высокоскоростной печатной платы высокочастотные сигнальные линии, выводы интегральной схемы, различные разъемы и т. Д. Могут стать источниками излучаемых помех, которые могут излучать электромагнитные волны и влиять на нормальную работу систем или подсистем.

Выбор

Следовательно, при покупке фильтра электромагнитных помех необходимо полностью учитывать номер фазы, номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сертификацию, объем и форму, вносимые потери и т. Д. Номинальное напряжение / ток должны соответствовать требованиям продукта, а ток утечки не может быть слишком большим. Можно выбрать фильтр EMI с соответствующей системой сертификации. Определите его объем и форму в соответствии с фактическим применением.Когда вносимые потери велики, подавляющая способность сильна и т. Д.

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

Установка

1. Фильтр электромагнитных помех не может иметь путь электромагнитной связи.

1) Линии электропередач слишком длинные.

2) Линии электропередач расположены слишком близко.

Обе эти установки неверны. Суть проблемы в том, что существует очевидный путь электромагнитной связи между входным проводом фильтра и его выходным проводом. Таким образом, сигнал EMI, присутствующий на одном конце фильтра, избегает подавления фильтра и напрямую передается на другой конец фильтра без ослабления.Следовательно, в первую очередь необходимо эффективно разделить входные и выходные линии фильтра.

Кроме того, если два вышеуказанных типа фильтров источника питания установлены внутри экрана устройства, сигнал EMI на внутренних цепях и компонентах устройства будет напрямую связан с внешней стороной устройства из-за генерируемого сигнала EMI. излучением на (силовом) выводе фильтра. Таким образом, экранирование устройства теряет подавление электромагнитного излучения, создаваемого внутренними компонентами и цепями.Конечно, если есть сигнал EMI на фильтре (источнике питания), он также будет связан с компонентами и цепями внутри устройства из-за излучения, тем самым нарушая подавление сигнала EMI.

2. Не связывайте кабели вместе.

В общем, при установке фильтра электромагнитных помех в электронное устройство или систему будьте осторожны, чтобы не связать вместе провода между концом питания и концом нагрузки, поскольку это, несомненно, усугубляет электромагнитную связь между ними и вызывает плохое подавление сигналов электромагнитных помех.

3. Старайтесь избегать использования длинных заземляющих проводов.

Рекомендуется подключать инвертор или двигатель к выходу фильтра EMI на длине не более 30 см. Поскольку слишком длинная линия заземления означает большую индуктивность и сопротивление заземления, это может серьезно повредить подавление синфазных помех в фильтре. Лучше прикрепить экран фильтра к корпусу на входе питания устройства с помощью металлических винтов и шайб со звездообразной пружиной.

4.Линии ввода и вывода должны быть разделены.

Наличие расстояния не означает параллельного подключения, поскольку это снижает эффективность фильтра.

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

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

6. Линии подключения должны быть витой парой.

Для входных и выходных соединительных линий предпочтительно выбирать экранированные витые пары, которые могут эффективно устранять некоторые высокочастотные сигналы помех.

Часто задаваемые вопросы по основам работы с фильтрами электромагнитных помех

1. Что такое фильтр электромагнитных помех?

Фильтры

EMI или фильтры электромагнитных помех, также называемые фильтрами RFI или фильтрами радиочастотных помех, являются эффективным способом защиты от вредного воздействия электромагнитных помех.

2. Что вызывает электромагнитные помехи?

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

3. Для чего используется фильтр электромагнитных помех?

Большая часть электроники содержит фильтр электромагнитных помех, либо как отдельное устройство, либо встроенный в печатные платы. Его функция заключается в снижении высокочастотного электронного шума, который может создавать помехи другим устройствам. В большинстве стран существуют нормативные стандарты, ограничивающие уровень создаваемого шума.

4.Что такое фильтр постоянного тока EMI?

Фильтр

обеспечивает подавление шума в обоих направлениях, защищая ваши линии постоянного тока от шума, создаваемого определенным элементом оборудования, или защищая ваше чувствительное оборудование от шума, исходящего от источника постоянного тока или других нагрузок.

5. Где мне разместить фильтр электромагнитных помех?

Линия электропередачи или сетевой фильтр электромагнитных помех помещается в точке ввода питания оборудования, в которое он устанавливается, чтобы предотвратить выход или проникновение шума в оборудование.По сути, фильтр электромагнитных помех состоит из двух основных типов компонентов – конденсаторов и катушек индуктивности.

6. В чем разница между RFI и EMI?

Термины EMI и RFI часто используются как синонимы. EMI – это фактически любая частота электрического шума, тогда как RFI – это определенная подмножество электрических шумов в спектре EMI. … Излучаемые электромагнитные помехи похожи на нежелательные радиопередачи, исходящие от линий электропередач.

7.Как я могу уменьшить EMI?

Используйте экранированный кабель витой пары для передачи сигналов КИП. Скручивание проводов уравновешивает влияние электромагнитных помех на оба провода, что значительно снижает погрешность из-за электромагнитных помех. Окружение проводов прибора экраном защищает их от электромагнитных помех и обеспечивает путь для тока, генерируемого электромагнитными помехами, для прохождения через землю.

8. Как работает фильтр электромагнитных помех?

EMI, или электромагнитные помехи, определяются как нежелательные электрические сигналы и могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений…. Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом, чтобы отводить высокочастотный шум от входа фильтра, либо обратно в источник питания, либо в заземление.

9. Как проверить фильтр электромагнитных помех?

Для проверки фильтра электромагнитных помех используйте омметр. Измерьте расстояние от одного контакта того места, где вы подключаете шнур питания (линию) к одной из выходных линий, мимо фильтра электромагнитных помех (нагрузки). Вы должны получить около 0,4 Ом.

10.Что такое фильтрация электромагнитных помех?

При подключении к устройствам или схемам фильтры электромагнитных помех могут подавлять электромагнитный шум, передаваемый через проводимость. Эти фильтры удаляют любой нежелательный ток, проходящий через проводку или кабели, позволяя при этом свободно течь желаемым токам.

Вам также может понравиться

Принцип и принцип действия фильтра

Общие применения фильтра

Классификация электронных фильтров

Что такое цепь фильтра нижних частот?

Важные меры по предотвращению электромагнитных помех – технология фильтрации

Альтернативные модели

Деталь Сравнить Производителей Категория Описание
ПроизводительНомер детали: 49FCT3805EPYGI Сравнить: Текущая часть Производители: Integrated Device Technology Категория: Драйверы часов, ФАПЧ Описание: Тактовый буфер 10Out 20Pin SSOP Tube
Производитель.Часть #: IDT49FCT3805EPYI Сравнить: 49FCT3805EPYGI против IDT49FCT3805EPYI Производители: Integrated Device Technology Категория: Драйверы часов, ФАПЧ Описание: IC CLK BUFFER 1: 5 166 МГц 20SSOP
Производитель.Номер детали: 49FCT3805EPYGI8 Сравнить: 49FCT3805EPYGI против 49FCT3805EPYGI8 Производители: Integrated Device Technology Категория: Драйверы часов, ФАПЧ Описание: Clock Fanout Buffer 10Out 2 1: 5 20Pin SSOP T / R
Производитель.Номер детали: 49FCT3805EPYI Сравнить: 49FCT3805EPYGI против 49FCT3805EPYI Производители: Integrated Device Technology Категория: Описание: Clock Fanout Buffer 10-OUT 20-Pin SSOP Tube

методов шумоподавления для линии электропитания усилителя мощности РЧ (радиочастоты) | Бумажный обзор | Метаморфозы технического журнала Мураты нет.18

Чтобы исследовать взаимосвязь между шумом от DC-DC преобразователя для PA и качеством радиосигнала, мы построили оценочную плату, на которой был установлен DC-DC преобразователь для PA и модуль PA. Внешний вид и принципиальная схема этой изготовленной оценочной платы показаны на рис. 1. Преобразователь постоянного тока в постоянный, используемый в оценочной плате, использует частоту коммутации 6 МГц для УМ, а используемый модуль УМ был совместим с W-CDMA . * 2 и LTE * 3 общие спецификации Band I.Кроме того, во всех периферийных компонентах, используемых для преобразователя постоянного тока для PA и модуля PA (входной / выходной конденсатор, силовой индуктор и т. Д.), Использовались компоненты, рекомендованные каждым производителем.

Как показано на рис. 2, система оценки качества РЧ-сигнала использует анализатор сигналов, который имеет функцию генератора сигналов, и система оценки была настроена так, чтобы РЧ-сигнал подавался на вход RF IN модуля PA на оценочная плата, где он усиливался и выводился модулем PA, а затем RF-сигнал возвращался в анализатор сигналов.Кроме того, индекс оценки качества РЧ-сигнала был основан на широко используемой оценке ACLR (коэффициент утечки по соседнему каналу) при максимальной выходной мощности.

В этих условиях влияние шума от преобразователя постоянного тока в постоянный для PA на качество РЧ-сигнала было исследовано путем оценки качества РЧ-сигнала для обоих случаев, когда питание подавалось на модуль PA от стабилизированного источника постоянного тока с низкий уровень шума и случай, когда питание подавалось от DC-DC преобразователя для PA.

В результате, по сравнению со случаем, когда питание на модуль PA подавалось от стабилизированного источника постоянного тока, случай, когда питание подавалось от DC-DC преобразователя для PA, показал заметное ухудшение качества радиосигнала в L1. и диапазоны U1, которые наиболее близки к радиочастотному сигналу, и это подтвердило, что шум от преобразователя постоянного тока в постоянный для PA влиял на качество радиочастотного сигнала. На рисунке 3 показано качество радиочастотного сигнала как для случая, когда питание на модуль PA подавалось от стабилизированного источника постоянного тока, так и для случая, когда питание на модуль PA подавалось от преобразователя постоянного тока в постоянный ток для PA.

EMI Filters, RFI Filters, EMC Filters

EMI Filters, или фильтры электромагнитных помех, также называемые фильтрами RFI или фильтрами радиочастотных помех, представляют собой электрическое устройство / цепь, которые ослабляют высокочастотный электромагнитный шум, присутствующий в силовых и сигнальных линиях. . Высокочастотный шум генерируется различными электрическими и электронными устройствами, такими как двигатели, электронные устройства управления, источники питания, инверторы, схемы часов, микропроцессоры, бытовая техника, электронные устройства и т. Д.Этот шум обычно находится в диапазоне частот от 9 кГц до 10 ГГц и может ухудшить или помешать передаче сигнала и / или предполагаемой производительности электрического / электронного оборудования. Более низкочастотные составляющие электромагнитного шума также могут влиять на качество электроэнергии.

Промышленные фильтры электромагнитных помех обеспечивают низкоомный путь к высокочастотному шуму и уменьшают его, либо подавляя линейные и нейтральные компоненты, либо заземляя их. Эффективность фильтра EMI / RFI измеряется как вносимые потери (в дБ в диапазоне частот).Фильтр EMI обычно наиболее полезен для электромагнитного шума в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, который проходит по проводам. Частоты выше 30 МГц обычно излучаются (перемещаются по воздуху), что требует экранирования и изоляции входа / выхода. Для излучаемых частот установка фильтра более важна, чем его характеристики вносимых потерь.

Фильтры электромагнитных помех широко используются в таких приложениях, как бытовая техника, военные / аэрокосмические системы и подсистемы, системы управления энергопотреблением, компьютеры, заводское оборудование для автоматизации, промышленное оборудование, медицинская визуализация / диагностика / устройства для пациентов, тренажеры, автомобильные зарядные устройства, кабинеты МРТ. , Испытательные камеры / экранированные комнаты и многое другое.


Компания Radius Power предлагает полный набор стандартных (готовых к продаже) фильтров для линий электропередач, входов IEC, MIL-COTS, TEMPEST EMI фильтров для постоянного, однофазного и трехфазного переменного тока (треугольник и звезда). Наши решения для фильтров EMI / EMC / RFI варьируются от небольших однофазных фильтров на 1 А или фильтров постоянного тока до мощных промышленных трехфазных фильтров электромагнитных помех 2500 А / 690 В переменного тока и фильтров электромагнитных помех 2500 А / 1200 В постоянного тока для инверторных приложений. Большинство стандартных элементов каталога имеют международные сертификаты (UL, cUL / CSA, IEC / EN / CE).

Полный спектр наших стандартных решений можно легко настроить в соответствии с требованиями заказчика и помочь нашим клиентам соответствовать всем международным стандартам. Благодаря возможности получения разрешения внутри нашего агентства, даже наши индивидуализированные и полностью индивидуальные продукты могут поставляться с полными разрешениями агентств для США, Канады и Европы, если это необходимо, что упрощает для оборудования конечного пользователя соответствие стандартам защиты от электромагнитных помех и стандартам безопасности.

Наша обширная линейка стандартных и настраиваемых фильтров электромагнитных помех предназначена для всех дисциплин, от фильтров постоянного тока до однофазных и трехфазных фильтров электромагнитных помех.

Для медицинских приложений все наши входные / силовые модули IEC, однофазные и трехфазные фильтры электромагнитных помех доступны в качестве фильтров электромагнитных помех медицинского класса, чтобы соответствовать требованиям к малым токам утечки для медицинского оборудования как у пациентов, так и у стационарных. Наши фильтры EMI для телекоммуникаций охватывают все сети переменного / постоянного тока и разработаны в соответствии со всеми применимыми стандартами, такими как NEBS, CE и т. Д.

Наша линейка стандартных и специализированных военных фильтров EMI COTS предоставляет решения для MIL-STD-461, RTCA / DO-160 и Tempest для наземных, морских и воздушных сред.

Кроме того, наши инверторные фильтры EMI обеспечивают экономически эффективные решения для промышленного оборудования, частотно-регулируемых приводов, приводов, солнечной и ветровой энергии с лучшими сроками поставки в отрасли.

Radius Power предлагает комплексные испытания и анализ, в том числе две полностью оборудованные испытательные камеры на ЭМС, расположенные в Йорба Линда, Калифорния и Куньшань, Китай, что позволяет нам быстро и экономично привести продукты в соответствие. Мы предлагаем предварительное тестирование EMI ​​для коммерческих и промышленных предприятий (FCC, CISPR, EN и т. Д.).), военного (MIl-STD-461) и аэрокосмического (MIL-STD-461, RTCA-DO160) стандартов. Мы помогаем клиентам достичь соответствия требованиям Европейского Союза по электромагнитной совместимости (CE) с момента их создания. У нас есть тысячи стандартных и нестандартных конструкций фильтров EMI / RFI, и во многих случаях одна из этих конструкций может помочь нашим клиентам удовлетворить самые высокие требования к продукции без необходимости в дорогостоящих и трудоемких усилиях.

Предварительное тестирование на соответствие значительно увеличивает шансы устройства на прохождение испытаний на ЭМС и значительно снижает риск отказа в процессе сертификации.Провал теста EMC представляет собой серьезную угрозу срокам и бюджету проекта, и ни одна компания не хочет этого делать.

Наши инженеры по испытаниям на ЭМС обладают высокой квалификацией и опытом в проектировании фильтров электромагнитных / радиопомех. Они могут быстро понять продукт клиента, его конструкцию и схему, что позволяет им быстро определять потенциальные источники электромагнитных помех.

Наша программа клиентских данных тестирования (CTDP) в Yorba Linda предлагает сертификаты UL и CSA, в то время как ENEC MTL (испытательная лаборатория производителя) предлагает сертификацию SEMKO, позволяющую проводить сертификацию в соответствии с национальными и международными стандартами.Благодаря наличию этих лабораторий на месте Astrodyne может сертифицировать фильтры по различным стандартам безопасности, включая UL 1283, CSA C22.2 № 8 и IEC / EN 60939-1 / 2.

Недавно наша программа CTDP была расширена и теперь включает возможности тестирования и сертификации источников питания. Источники питания согласованы с мировыми стандартами, включая IEC / EN 60950 (стандарт ITE), IEC / EN 60601 (медицинский стандарт), а также IECEE SMT (схема CB).

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОМЕХИ (ЭМП) В ИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ РЕЖИМА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ




1 ВВЕДЕНИЕ

Электромагнитные помехи (EMI), иначе называемые радиочастотными помехи (RFI), непреднамеренное создание кондуктивных или излучаемых энергия, неутомимая во всех импульсных источниках питания.Быстрый прямоугольный коммутационное действие, необходимое для хорошей эффективности, также вызывает широкие помехи. спектр, который может быть серьезной проблемой.

Далее, для правильной работы любой электронной системы важно чтобы все элементы системы были электромагнитно совместимы. Кроме того, вся система должна быть совместима с другими смежными системами.

Поскольку SMPS может быть таким богатым источником помех, очень важно, чтобы этот аспект дизайна следует внимательно рассмотреть.Нормальный хороший дизайн практика требует, чтобы разрешенные радиочастотные помехи проходили в линии питания или вывода, или разрешено отводить их от любых силовое оборудование, должны быть сведены к минимуму для предотвращения радиочастотного загрязнения.

Дополнительные, национальные, федеральные и международные правила ограничены законом. допустимые уровни помех.

Эти правила различаются в зависимости от страны происхождения, регулирующего органа, и предполагаемое приложение.Разработчику блока питания нужно будет изучить код, относящийся к предлагаемым областям сбыта. В странах Общего рынка, Применяются рекомендации IEC BS 800 или CISPR. Федеративная Республика Германия требует VDE 0871 или VDE 0875, в зависимости от рабочей частоты. В США правила Федеральной комиссии по связи (FCC) применяются, и аналогичные ограничения рекомендуются в Канаде в соответствии с CSA, C108.8-M1983.

Как правило, диапазон частот, охватываемых правилами, составляет от 10 кГц до 30 МГц.Внутри страны действуют более строгие правила. чем офисные или производственные помещения.

На рисунке .3.1 показаны ограничения FCC и VDE на кондуктивные радиопомехи. в силе на момент публикации.


РИС. .3.1 Пределы радиочастотных помех в кондуктивном режиме, указанные в Части 15 Федеральной комиссии по связи (подраздел j) VDE 0871 и 0875.

2 РЕЖИМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ EMI / RFI

Существует две формы проявления интереса к проектировщику источников питания: электромагнитные излучаемые волны E и H и кондуктивные помехи на линии питания и соединительные провода.

Излучаемые помехи обычно сводятся к минимуму в результате естественного методы компоновки и подключения, необходимые для уменьшения индуктивности рассеяния и улучшить производительность. Обычно высокочастотные токовые петли будут быть короткими, и по возможности будут использоваться витые пары. Трансформеры а дроссели с воздушными зазорами будут экранированы для уменьшения излучаемого магнитного поля. часто используются поля и экранированные ящики или ограждения для оборудования.

Методы, применяемые для минимизации кондуктивных помех, также будут уменьшить излучаемый шум.Следующие разделы посвящены проводимым аспект помех источника питания, поскольку после того, как кондуктивные ограничения При соблюдении норм излучения пределы также будут соблюдаться.

3 ПОМЕХИ В ПРОВОДНОМ РЕЖИМЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛИНИИ

Будут рассмотрены два основных аспекта кондуктивных помех: дифференциальный режим. кондуктивный шум и синфазный кондуктивный шум.

Они будут рассмотрены отдельно.

Помехи в дифференциальном режиме

Дифференциальные или последовательные помехи – это составляющая радиочастотного шума. который существует между любыми двумя линиями подачи или вывода.В случае офф-лайн SMPS, как правило, это линии питания переменного тока под напряжением и нейтралью или положительные и отрицательные выходные линии. Напряжение помех действует последовательно с напряжение питания или выходное напряжение.

Синфазные помехи

Синфазная помеха – это тот компонент радиочастотного шума, который существует. на любой или всех питающих или выходных линиях относительно общей земли плоскость (шасси, коробка или заземляющий провод).

4 ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ (ВОЗВРАТНЫЙ ТОК НА ЗЕМЛЕ)

Может показаться неуместным учитывать требования безопасности при этом сцена; однако это необходимо, потому что агентства по безопасности указывают максимальные токи возврата на землю, чтобы свести к минимуму опасность поражения электрическим током в в случае неисправности цепи заземления.Это требование не только требует хорошее внимание к изоляции, но также накладывает серьезные ограничения на значение конденсаторов, которые могут быть установлены между линиями питания и земля. Это ограничение размера конденсатора оказывает сильное влияние на конструкцию. фильтров линейного входа.

Допустимые пределы для обратных токов заземления различаются в зависимости от нормативных требований. агентства, а также зависят от предполагаемого применения оборудования. Для Например, медицинское оборудование, как и следовало ожидать, имеет очень строгие, так называемый предел «тока утечки на землю».

ТАБЛИЦА 1 Максимальные токи утечки на землю, разрешенные правилами техники безопасности, и рекомендуемые максимальные значения для конденсаторов Y-фильтра

Страна Технические характеристики Пределы тока утечки на землю Максимальное значение C1 и C2

Пределы тока возврата на землю, установленные некоторыми из основных нормативных требований. агентства, действующие на момент печати, представлены в Таблице 1.

В таблице 1 приведены максимальные значения развязывающей емкости, которые могут быть установлен в положениях C1 и C2 на рис..3.2 для каждой спецификации. Эти значения предполагают нулевой вклад утечки изоляции и паразитных помех. емкость. Чтобы свести к минимуму размер катушки индуктивности и фильтра, наибольшая развязка следует использовать конденсатор, разрешенный правилами. С одной стороны входа всегда считается нейтральным (подключен к земле на служебном входе) только один конденсатор будет проводить в любом время. Однако следует проверить общий ток утечки, чтобы установить общий вклад от всех емкостных утечек и утечек изоляции пути.


РИС. .3.2 Схема испытания тока утечки на землю, как указано в CSA 22.2, часть 1. (Примечание: значения CT и RT зависят от оборудования и агентства. требования.)

На рис. 3.2 показан метод измерения обратных токов на землю. Предполагается, что только одна сторона подачи может быть «горячей», и следовательно, только один конденсатор будет проводить к заземлению в любой момент. время.

5 ФИЛЬТРЫ POWERLINE

Для соответствия спецификациям шума кондуктивного режима, относительно мощный Обычно требуются сетевые фильтры.Однако, как было показано ранее, правила техники безопасности строго ограничивают размер конденсаторов, устанавливаемых между линии питания и земля.

Из-за ограниченного размера разделительных конденсаторов фильтр не может легко вылечить серьезные проблемы с синфазными помехами, которые может возникнуть в результате плохой проводки, плохой компоновки, плохого экранирования или плохое расположение силовых коммутационных элементов. Следовательно, хорошие характеристики EMI требует заботы и внимания ко всем этим аспектам на каждом этапе процесс проектирования и разработки.Нет замены эффективным подавление электромагнитных помех в источнике.

6 ПОДАВЛЕНИЕ ЭМИ НА ИСТОЧНИКЕ

Рисунок .3.3 показывает несколько наиболее распространенных причин проблем с электромагнитными помехами. Неспособность проверить коммутационные устройства и обеспечить радиочастотные экраны в трансформаторы являются основными причинами кондуктивных синфазных помех. Эту составляющую помех также устранить сложнее всего. в фильтре из-за ограниченного размера развязывающего конденсатора.

Дифференциальный или последовательный шум легче обойти с помощью электролитические накопительные конденсаторы и относительно большие разделительные конденсаторы C3 и C4, которые разрешены через линии питания.

Синфазные токи радиопомех вводятся в местную землю плоскость (обычно шасси или коробка источника питания) изоляцией утечка и паразитная электростатическая и / или электромагнитная связь, обозначены от Cp1 до Cp5 ​​на рис..3.3. Обратная петля для этих паразитных токи будут закрыты обратно к входным линиям питания через развязку конденсаторы С1 и С2.

Первичный двигатель для этого контура тока стремится к источнику постоянного тока, поскольку напряжение источника и полное сопротивление источника очень высоки. Следовательно, напряжение через разделительные конденсаторы C1 и C2 стремится к источнику напряжения пропорционально величине тока и импедансу конденсатора на частота помеховой гармоники:

VIX привет i c

, где Vhi = _ напряжение гармонической помехи

Ii = _ ток помехи на частоте гармоники

Xc _ реактивное сопротивление C1 или C2 на частоте гармоники

(Предполагается, что ток утечки изоляции незначителен.) Этот источник напряжения Vhi теперь будет направлять ток в последовательные катушки индуктивности L1, L2 и L3 и в выходные линии, чтобы вернуться через линию заземления. Это это внешний компонент радиочастотного тока, который вызовет внешние помехи, и, следовательно, это то, что регулируется правилами и должно быть сведено к минимуму.


РИС. .3.3 Пример паразитных путей тока радиопомех в типичном автономном импульсный источник питания.

7 ПРИМЕР

Рассмотрим паразитную токовую петлю A, B, C, D и обратно к A, показанную на рис..3.3. Точка А – это высоковольтный переключающий транзистор.

Для обратного хода напряжение на этом транзисторе может составлять порядка 600 В и частота переключения обычно 30 кГц. Потому что Из-за быстрых фронтов переключения гармоники могут достигать нескольких мегагерц. Паразитная емкостная связь (обозначенная на схеме как Cp1) будет существовать. между корпусом транзистора A и заземлением B. Десятая гармоника частоты коммутации будет 300 кГц, ну внутри полосы ВЧ проложен вниз в правилах.Если предполагается режим прямоугольной волны, амплитуда этой гармоники будет примерно на 20 дБ ниже при напряжении 600 В или 60 В. Предполагая, что емкость утечки составляет 30 пФ, ток 3,4 мА будет поток в землю на частоте 300 кГц.

Токовая петля замыкается обратно на транзистор конденсаторами фильтра. C1 и C2.

Для соответствия самым строгим требованиям безопасности максимальная емкость разрешено для C1 и C2, скажем, 0.01 мкФ. Если большинство ток заземления возвращается через один из этих конденсаторов, затем напряжение Vhi через его терминалы, узлы от C до D, будет 180 мВ. Индукторы L1 и L2 теперь образуют сеть делителей напряжения между точкой D и смоделировано сопротивление линии питания 50-7 RT. Если напряжение на RT равно быть менее 250 мкВ (48 дБ на 1 мкВ, предел регулирования), тогда L1 и L2 должны вносить ослабление более чем на 50 дБ на этой гармонике. частота, почти невыполнимая задача для катушек индуктивности, которые также должны нести входной ток питания.

Путем установки электростатического экрана между транзистором и землей плоскость, подключив ее так, чтобы токи RF возвращались на вход источник переменного напряжения на паразитной емкости Cp1 будет устранен и эффективный радиочастотный ток от точки A до земли будет значительно уменьшено (см. рис. .3.4 и .3.5). Требования, предъявляемые к вводу фильтр не такие строгие.

РИС. .3.4 Монтажный кронштейн и радиатор TO3 с настроенным кронштейном дублировать экран RFI Фарадея.

Уменьшение высокочастотных токов в заземляющей лучший подход к устранению EMI. Как только эти токи помех были введены в плоскость заземления, очень трудно предсказать какой путь они пойдут. Понятно, что все высоковольтные компоненты переменного тока должен быть изолирован от заземляющего слоя, или, если требуется контактное охлаждение, они должны быть экранированы (см. рис. 3.4). Трансформеры должны иметь Фарадея экраны, которые должны быть возвращены на входные линии постоянного тока, чтобы возвратиться емкостным образом связанные токи с линиями питания (см. рис..3.5). Эти экраны радиопомех являются дополнением к обычным защитным экранам, которые необходимо вернуть к заземляющему слою из соображений безопасности.

Конденсатор C4 (рис. 3.3) снижает дифференциальный или последовательный шум. применяется к клеммам L1. Главный генератор шума в этом частью схемы является входной выпрямительный мост (в результате всплески тока обратного восстановления выпрямителя). Генерируемый в последовательном режиме шум по силовым коммутационным элементам лучше всего развязан конденсатором С5 замыкающим. до точки, где возникает шум.В любом случае большой электролитический накопительные конденсаторы обычно эффективны для отвода большинства любых последовательных помех, возникающих между высоковольтными линиями постоянного тока. В в некоторых случаях дополнительные компоненты фильтра L4, L5 и C6 (рис. 3.5) предназначены для улучшения фильтрации в последовательном режиме.

8 СЕТЬ ИМПЕДАНСНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИНИИ (LISN)

На рисунке 3.6 показан стандартный LISN, используемый для измерения линейных проводников. помехи, как указано в CSA C108.8-M1983 Поправка 5, 1983 г. (Аналогичный сети определены FCC и VDE.) В принципе, широкополосный сетевые дроссели L1 и L2 отводят токи помех от питание на тестовый приемник 50-7 через конденсаторы емкостью 0,1 мкФ C3 или C4. Непроверенная линия имеет оконечную нагрузку 0,1 мкФ и 50 7. Это нормально. для независимой проверки обеих линий питания на синфазный шум, так как Пользователь может подключить вход в обратном порядке или может иметь изолированные источники питания.


РИС. .3.5 Предпочтительные положения экранов радиопомех между первичной обмоткой и землей.


РИС. .3.6 Стандартная сеть стабилизации полного сопротивления линии (LISN), как указано для тестирования помех в линии FCC, CSA и VDE.

9 КОНСТРУКЦИЯ ЛИНИЙ ФИЛЬТРА

Подход к проектированию, используемый в разд. 3,4–3,8 должен был учитывать сетевой фильтр в качестве ослабляющего делителя напряжения сети для синфазного RF шум.Этот подход используется вместо обычного дизайна фильтра. методы, поскольку импеданс источника и нагрузки не определяется в среда Powerline.

Генератор помехового шума в импульсных источниках питания очень часто последовательно включенный источник высокого напряжения с высоким сопротивлением; это имеет тенденцию к источник постоянного тока. Чтобы обеспечить хорошее затухание, один из основных Требования состоит в том, чтобы преобразовать источник шума постоянного тока в напряжение источник.Это достигается за счет обеспечения низкоомного шунтирующего тракта на источник питания на конце фильтра. Следовательно, фильтры Powerline не симметричны. или согласованные сети.

«Сетевой анализ» показывает, что чем больше несоответствие сопротивление фильтра к источнику или оконечное сопротивление, тем больше Эффективный фильтр заключается в ослаблении радиопомех.

Ссылаясь на рис. 3.3 и предполагая постоянный ток в узлах C и D затухание во внешнем тестовом приемнике 50-7 будет 12 дБ / октава при условии, что катушки индуктивности L1 и L2 и конденсаторы C1 и C2 имеют хорошие широкополосные характеристики импеданса.Хотя конденсаторы удовлетворяющие этому критерию могут быть легко выбраны, широкополосные катушки индуктивности их не так легко найти и сложно спроектировать, так как они также должны нести токи питающей сети без значительных потерь мощности.

Наконец, как показано в разделе 3.4, требования безопасности устанавливают предел от максимального размера разделительных конденсаторов С1 и С2, так что любое дальнейшее увеличение коэффициента затухания фильтра критически в зависимости от номинала и производительности последовательных индукторов L1 и L2.Теперь рассмотрим некоторые критерии проектирования катушек индуктивности фильтра.

10 ИНДУКТОРЫ ЛИНЕЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ОБЩЕГО РЕЖИМА

Индуктор L1 на рис. 3.3 следует рассматривать как частный случай. Для наилучшее ослабление синфазного сигнала, он должен иметь высокую индуктивность синфазного сигнала а также пропускают ток питания 60 Гц.

Для обеспечения максимальной индуктивности на самом маленьком сердечнике используется высокая магнитная проницаемость. будет использован основной материал. Обычно наматывают L1 двумя обмотки.Эти обмотки несут большие токи с удвоенной частотой сети, поскольку выпрямительные диоды проводят только на пиках входного напряжения форма волны.

В других конструкциях штуцеров эти условия эксплуатации потребовали бы низкой проницаемости. материал или воздушный зазор на магнитном пути, чтобы предотвратить насыщение основной. Однако в этом приложении две обмотки на L1 фазированы. так что они обеспечивают максимальную индуктивность для синфазных токов, но отмена для токов последовательного режима.

Эта фазировка предотвращает насыщение сердечника при нормальной частоте 60 Гц. дифференциальные линейные токи, поскольку они протекают в противофазе в каждой обмотке, устранение индукции 60 Гц. Однако эта фазировка также приводит к пренебрежимо малая индуктивность для последовательных шумовых токов и дополнительная Несвязанные индукторы L2 и L3 иногда могут потребоваться для уменьшения последовательные шумовые токи.

Это одна из ситуаций, в которой большая индуктивность рассеяния между две обмотки на L1 могут быть преимуществом.По этой причине и для встречи требования безопасности, обмотки обычно будут физически разделены и шпулька с двумя изолированными секциями будет использоваться. Как низкочастотный индукция мала, материал сердечника из феррита или железа с высокой проницаемостью можно использовать без воздушного зазора.

Где этот тип синфазной катушки индуктивности используется для выходного фильтра в приложениях постоянного тока компоненты постоянного тока в последовательном режиме также отменяются, и преобладают те же условия.

Характеристики L1 для синфазного шума совершенно другие. Синфазный шум появляется на обеих линиях питания одновременно по отношению к плоскость земли. Большой шунтирующий конденсатор C2 помогает гарантировать, что амплитуда шума будет одинаковой на обеих линиях, к которым они подключены. индуктор. Две обмотки теперь будут в фазе для этого условия, и обе обмотки ведут себя как одна, обеспечивая большую синфазную индуктивность.

Для поддержания хорошего подавления высоких частот собственная резонансная частота катушек индуктивности фильтра должно быть как можно выше.Чтобы удовлетворить эту потребность, межобмоточная емкость и емкость к сердечнику должны быть не ниже возможный. По этой причине однослойные разнесенные обмотки на изолированной высокопроницаемой часто используются ферритовые тороиды. Эффективная индуктивность синфазного индукторы могут быть довольно большими, обычно несколько миллигенри.

Когда используются дополнительные индукторы последовательного режима (L2 и L3 на рис. 3.3), индуктор синфазного режима L1 может быть спроектирован так, чтобы отклонять низкочастотные только компоненты, поэтому межобмоточная емкость не так важна.Для этого применения можно использовать ферритовые сердечники типа E; у них есть два раздела шпульки, обеспечивающие хорошую межфазную изоляцию. Катушки индуктивности L2 и L3 должны обеспечивают хорошее затухание высоких частот и обычно имеют низкую проницаемость железный порошок или тороиды MPP Permalloy. Однослойные намотанные дроссели на этих сердечники с низкой магнитной проницаемостью не будут насыщаться токами сетевой частоты.

Индуктивность и размер главного синфазного дросселя L1 зависит от ток в линиях питания и требуемое затухание.Это лучше всего устанавливается путем измерения кондуктивного шума конденсаторами С1. и C2 на месте, но без индукторов. 2 R Cu), так как индукция сердечника и скин-эффекты незначительны.Разработка L1 – это итеративный процесс, который, вероятно, лучше всего начать путем выбора размера сердечника в соответствии с номинальным током и требуемой индуктивностью используя подход “площадь-продукт”.

11 ПРИМЕР КОНСТРУКЦИИ, ИНДУКТОРЫ ЛИНЕЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ОБЫЧНОГО РЕЖИМА

Предположим, что это установлено расчетом или измерением (п. 3.10) что для источника питания мощностью 100 Вт, работающего от источника переменного тока 110 В, требуется синфазная индуктивность 5 мГн для соответствия ограничениям на электромагнитные помехи.Далее предположим потеря мощности в катушке индуктивности не должна превышать 1% (1 Вт), а повышение температуры не должно превышать 30 К (все типовые значения). Для температуры повышение на 30 К при 1 Вт, тепловое сопротивление готового индуктора (на открытый воздух) R0 составляет 30 К / Вт. Из Таблицы 19.1 при R0 _ 30 К / Вт размер жилы E25 / 25/7.

Для блока мощностью 100 Вт с КПД 70% и коэффициентом мощности 0,63 (типовые значения для входного фильтра конденсатора обратного импульсного источника питания), вход ток составит 2 А при 110 В.2 R _ 1 и полное сопротивление R Cu обмоток не должно превышать 0,25 Ом.

По данным производителя, коэффициент сопротивления меди Ar для Шпулька E25 имеет размер 32 µ7. Повороты для наполнения шпульки и оказания сопротивления 0,25 Ом теперь можно рассчитать: 6.

Учитывая потерю 10% для разделенной шпульки, будет 40 витков на каждую. боковая сторона.

Коэффициент AL (коэффициент индуктивности) для сердечника E25 при максимальной проницаемости материал N30 составляет 3100 нГн.Теперь можно рассчитать индуктивность:

Самый большой калибр проволоки, который будет просто заполнять шпульку для этого числа витков (по данным производителя) составляет AWG 20. Поскольку индуктивность является маргинальным, процесс может быть повторен со следующим большим ядром.

12 ИНДУКТОРЫ СЕРИЙНОГО РЕЖИМА

Рассматривается конструкция индукторов с последовательным соединением с железной пылью или сердечником MPP. в разделах 1, 2 и 3 части 3.

13 ВИКТОРИНА

1.Объясните и приведите примеры некоторых типичных причин проводимых и излучаемые радиопомехи в импульсных источниках питания.

2. Какие формы распространения электрических шумов представляют наибольший интерес для конструктор блока питания?

3. Опишите разницу между дифференциальными помехами и синфазные помехи.

4. Почему важно свести к минимуму помехи?

5. В каком месте блока питания лучше всего устраняются радиопомехи?

6.Почему сетевые фильтры имеют ограниченную ценность в устранении синфазных помех? линейные помехи?

См. Также: Другая наша мощность переключения Руководство по снабжению

Как работает фильтр электромагнитных помех?

Электромагнитные помехи (EMI) в широком смысле определяются как электрические или магнитные помехи, которые ухудшают или нарушают целостность сигнала или компонентов и функциональности электрического оборудования. Электромагнитная интерференция; который охватывает радиочастотные помехи, обычно делится на две широкие области:

Узкополосные излучения обычно создаются человеком и ограничиваются крошечной областью радиочастотного спектра.Гул, создаваемый линиями электропередач, является хорошим примером узкополосного излучения. Они могут быть непрерывными или спорадическими.

Широкополосное излучение может быть искусственным или естественным по происхождению. Они имеют тенденцию воздействовать на большую область электромагнитного спектра. Они могут быть одноразовыми, случайными, спорадическими или непрерывными. Все, от удара молнии до компьютеров, генерирует широкополосное излучение.

Источники электромагнитных помех:
Электромагнитные помехи, с которыми сталкиваются фильтры электромагнитных помех, могут быть вызваны разными способами.Внутри электрического устройства помехи могут быть вызваны противодействием сопротивлению току во взаимосвязанной проводке. Это также может быть вызвано колебаниями напряжения в проводниках. Электромагнитные помехи производятся извне космической энергией, такой как солнечные вспышки, электрические или телефонные линии, бытовые приборы и шнуры питания. Значительная часть электромагнитных помех создается по линиям электропередачи и переносится к оборудованию. Фильтры электромагнитных помех могут быть устройствами или внутренними модулями, которые предназначены для уменьшения или устранения этих типов помех.

EMI Filters:
Не вдаваясь в точные науки, большинство электромагнитных помех находится в высокочастотном диапазоне. Это просто означает, что если бы сигнал был измерен, например, в виде синусоидальной волны, циклы были бы очень близки друг к другу. Фильтр электромагнитных помех имеет два типа компонентов, которые работают вместе для подавления этих сигналов: конденсаторы и катушки индуктивности.

Конденсаторы подавляют постоянный ток, при котором в устройство передается значительное количество электромагнитных помех, позволяя при этом проходить переменному току.Индукторы – это, по сути, крошечные электромагниты, способные удерживать энергию в магнитном поле при прохождении через него электрического тока, тем самым снижая общее напряжение. Конденсаторы, используемые в фильтрах электромагнитных помех, называются шунтирующими конденсаторами, которые перенаправляют ток в определенном диапазоне высокой частоты от цепи или компонента. Шунтирующий конденсатор подает высокочастотный ток / помехи в катушки индуктивности, которые расположены последовательно. Когда ток проходит через каждую катушку индуктивности, общая сила или напряжение снижается.В оптимальном случае катушки индуктивности сводят к нулю помехи, также называемые замыканием на землю. Фильтры EMI используются в самых разных приложениях. Их можно найти в лабораторном оборудовании, радиооборудовании, компьютерах, а также в медицинском и военном оборудовании.

Для получения дополнительной информации о фильтрах электромагнитных помех Astrodyne TDI посетите нас ЗДЕСЬ.

Кредит: Эрик Донтиньи; Обновлено 24 апреля 2017 г.

https://sciencing.com/emi-filter-works-5595876.html

Фильтр радиочастотных помех

Фильтр радиочастотных помех RFI фильтр Катушки Тесла
    известны тем, что разрушают электрооборудование.В генерируемые экстремальные напряжения могут пробить изоляторы, как будто они не там, закорачивая конденсаторы и трансформаторы. Высокочастотный выход может также вызвать токи в соседних устройствах и сжечь чувствительную электронику. Защита необходима для поддержания работоспособности этого оборудования. Первая линия защиты – это физическое расстояние, не ставьте ничего ближе ко второстепенному чем это должно быть. Далее идет экранирование, поместите заземленный провод вокруг любое чувствительное оборудование (это известно как клетка Фарадея) или между оборудование и вторичный (например, ударное кольцо над первичным).Защитные промежутки устанавливаются на короткое замыкание или достаточно высокое напряжение заземления. быть разрушительным. Это особенно важно для конденсаторов и неоновых ламп. знаковые трансформаторы (даже столбы-свиньи, которые рассчитаны на удар молнии) удары, были убиты катушками Тесла при использовании без зазоров).

    Наконец, между трансформатором и первичная обмотка Тесла. Эта схема предназначена для обеспечения низкочастотного переменного тока. от источника питания, чтобы пройти с небольшим сопротивлением, но представить очень большое сопротивление токам высокой частоты, генерируемым первичной обмоткой или резервуарный контур.Схема и детали конструкции показаны ниже ( трансформатор подключается к стороне с предохранительным зазором).

    Многие моталки размещают свой фильтр на основании змеевика. Пока это Это удобно, но проблема заключается в том, что катушки индуктивности фильтра помещены в магнитное поле первичной обмотки и, таким образом, могут стать источниками повреждающих токов. Поскольку ток от источника питания к первичной низкий по сравнению с токами в первичной обмотке, тяжелые проводники не нужно подключать фильтр к первичному.Проводники малого диаметра также представляют путь с более высоким сопротивлением токам высокой частоты и помогают для ослабления деструктивной отдачи от катушки. Я использую 2 десять футов длиной куски изолированного 30 000 В постоянного тока, провод 20 калибра для подключения моего фильтра к искровой разрядник первичной обмотки. Хотя это выглядит слабым, при 15000 В переменного тока (7500 VAC каждый, так как трансформатор неоновой вывески имеет центральное ответвление) его можно легко ручка 30 кВт. Я подключаю трансформатор, фильтр и главную разрядник с банановыми свечами, которые, как ни удивительно, рассчитаны на 10 ампер.
    Готовый высоковольтный фильтр радиочастотных помех с предохранительные щели для защиты трансформатора от отдачи катушки Тесла. Компоненты Все они смонтированы в корпусе из поликарбоната NEMA 4X размером ~ 14 “X 10” X 5 “. два больших керамических конденсатора и дроссели с воздушным сердечником смонтированы на поликарбонате. противостояние. Маленькие желтые кусочки на каждом конце – это банановые гнезда для кабели, соединяющие трансформатор и первичную обмотку. Белый провод 14 калибр для подключения к заземленному центральному отводу трансформатора.
    Крупным планом защитный зазор, сделанный из куска сверхвысокомолекулярного полиэтилена. с тремя отверстиями с резьбой 1 / 4-28, шариковыми ручками из хромированной стали, 1 / 4-28 из нержавеющей стали стальные стержни с резьбой и пара пластиковых ручек. Центральный стержень прикручен болтами непосредственно на заднюю пластину из оцинкованной стали в монтажной коробке.
    Каждый из двух дросселей с воздушным сердечником в фильтре радиочастотных помех содержит три 10-дюймовых дросселя длиной обмотка магнитной проволоки 20 калибра на поликарбонате длиной 12 дюймов и диаметром 1 дюйм трубка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.