Сглаживающие фильтры в цепях питания радиоэлектронных схем
Напряжение на выходе выпрямителя не является строго постоянным, оно пульсирует, т. е. изменяется с частотой 50 или 100 гц в каких-то пределах, сохраняя свой знак. Такое пульсирующее напряжение можно представить, как сумму двух напряжений: постоянного и переменного. Отношение амплитуды переменной составляющей к постоянной составляющей называется коэффициентом пульсации р (выражается в процентах).
При питании пульсирующим напряжением приемника или усилителя НЧ в громкоговорителе или телефоне на выходе устройства будет прослушиваться гудение низкого тона — фон переменного тока. Чтобы фон был мало заметен, коэффициент пульсации питающего напряжения для различных каскадов приемников и усилителей не должен превышать значений, указанных в процентах ниже:
- Выходной каскад высокочувствителього УНЧ – 0,001-0,002
- Предварительный каскад УНЧ, детектор – 0,01-0,05
- УВЧ, УПЧ, преобразователь частоты – 0,02-0,1
- Выходной каскад УНЧ однотактный – 0,1-0,5
- Выходной каскад УНЧ двухтактный – 0,5-2,0
Так как коэффициент пульсации напряжения, снимаемого с конденсатора выпрямителя, имеет значительно большую величину, между выпрямителем и питаемым устройством включают сглаживающий фильтр, включающий реактивные элементы, сопротивление которых постоянному и переменному току различно.
В качестве таких элементов могут использоваться дроссели НЧ, конденсаторы большой емкости, а также лампы и транзисторы, включенные по специальной схеме.
Сглаживающие свойства фильтра характеризуются коэффициентом сглаживания Kс, показывающим, во сколько раз коэффициент пульсаций на выходе фильтра меньше, чем на его входе: Kc=Po/P
Коэффициент пульсации на входе фильтра Po определяется при расчете выпрямителя.
I. Г-образный реостатно-емкостный фильтр
(рис. 1) Фильтр состоит из резистора R1 и конденсатора Сф. Конденсатор C1, показанный на схеме штрихами, относится к выпрямителю.Для переменной составляющей выпрямленного тока фильтр является делителем напряжения, уменьшающим переменное напряжение тем в большей степени, чем больше сопротивление резистора R1 и емкость конденсатора Сф. Для постоянного тока сопротивление конденсатора велико, поэтому для постоянной составляющей фильтр является сопротивлением,включенным последовательно с нагрузкой.
Фильтр этого типа наиболее прост и дешев, но для увеличения коэффициента сглаживания Кс приходится увеличивать сопротивление резистора R1, при этом возрастают потери постоянного напряжения и мощности на резисторе R1 и уменьшается к.п.д. фильтра. Поэтому RC-фильтр применяют в простых конструкциях, где к.п.д. может быть невелик, при малых выпрямленных токах (до 20 мА) и в случаях, когда допустимо большое падение напряжения в фильтре.
Произведение RC для однополупериодного выпрямителя определяют по формуле: R1 (Ом) – Cф (мкф) = 3000 Кс.
Для двухполупериодного по формуле: R1 (Ом) x Сф (мкФ)= 1500 Кс.
Сопротивление резистора R1 определяют по наибольшему допустимому падению напряжения на нем. Мощность, выделяющаяся на резисторе, равна: P (Вт)=R1(Ом)Io2(mA)/106
Если коэффициент сглаживания фильтра недостаточен, применяют двухзвенный фильтр (рис. 2), Так как при последовательном включении звеньев общий коэффициент сглаживания равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев, формулы примут вид: для однополупериодного выпрямителя: R1 (Ом) x Сф (мкФ) = 3000 √ Кс
для двухполупериодного выпрямителя: R1 (Ом) x Сф (мкФ) = 1500 √ Кс при R1=R2 и Сф1=Сф2=Сф.
II. Г-образный индуктивно-емкостный фильтр (рис. 3)
Так как сопротивление дросселя НЧ постоянному току мало, падение напряжения на нем незначительно и к.п.д. фильтра составляет 80—90%.
Для повышения коэффициента сглаживания может применяться последовательное включение двух звеньев (рис. 4), например, для питания микрофонных усилителей.
Индуктивность дросселя и емкость конденсатора фильтра определяется по формулам: при однополупериодном выпрямителе и одном звене:
L (гн) x Сф (мкФ)=10 Кс
при двух звеньях:
L (гн) x С ф (мкф) = 10 √ Кс
при двухполупериодном выпрямлении и одном звене:
L (гн) x С ф (мкф) = 2.5 Кс
с двумя звеньями:
L (гн) x С ф (мкф) = 2.5 √ Кс
где L — индуктивность дросселей Др 1 и Др2.
lll. Фильтр с фильтр-пробкой
Сглаживающее действие фильтра можно повысить, если параллельно дросселю включить бумажный конденсатор С2, образующий с дросселем параллельный контур, настроенный на частоту пульсации 50 или 100 гц.
Емкость конденсатора подбирается опытным путем по наименьшему уровню фона.
IV. Фильтр с транзистором
При протекании пульсирующего тока через резистор R2 (рис. 6) напряжение на резисторе также пульсирует. Переменная составляющая этого напряжения через конденсатор С2 оказывается приложенной между эмиттером и базой транзистора T1. В моменты повышения напряжения на входе фильтра на базу транзистора подается положительное напряжение, внутреннее сопротивление его увеличивается, в моменты уменьшения напряжения сопротивление транзистора уменьшается. Благодаря этому напряжение на нагрузке пульсирует в значительно меньшей степени, чем до фильтра.
Сопротивление резистора R1 должно быть таким, чтобы рабочая точка транзистора находилась в середине прямолинейного участка характеристики. Его можно подобрать экспериментально при налаживании фильтра. Сопротивление резистора R2 во избежании большого падения напряжения на нем берется порядка 80—100 ом.
На рис. 7 показана другая схема включения транзистора. Хотя коэффициент сглаживания фильтра, собранного по этой схеме, ниже, но к.п.д. его выше, чем у фильтра, собранного по схеме рис. 6. Резистор R1 подбирается при налаживании фильтра.
Если вместо конденсатора С2 включить кремниевый стабилитрон типа Д808 — Д811, напряжение на выходе фильтра будет не только сглажено, но и стабилизировано.
Выпрямители: Основные виды сглаживающих фильтров и особенности их применения в выпрямителях
Режим работы выпрямителя в значительной степени определяется типом фильтра, включенного на его выходе. В маломощных выпрямителях, питающихся от однофазной сети переменного тока, применяются простейшие емкостные фильтры, в выпрямителях средней и большой мощности — Г-образные \(LC\), \(RC\) и П-образные \(CLC\) и \(CRC\) фильтры.
Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания \((q)\), который определяется как отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на его выходе (на нагрузке).
Емкостный фильтр является наиболее простым из всех видов сглаживающих фильтров. Он состоит из конденсатора, включаемого параллельно нагрузке. Анализ работы данного фильтра проведен при описании однофазного однополупериодного выпрямителя. Коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя с емкостным фильтром может быть найден по формуле:
\( K_п \approx \cfrac{1}{2 \cdot m \cdot f \cdot R_н \cdot C}\),
где \(m\) зависит от схемы выпрямителя:
\(m = 1\) для однофазного однополупериодного выпрямителя,
\(m = 2\) для однофазного двухполупериодного и мостового выпрямителей),
\(f\) — частота входного переменного напряжения.
Из приведенной формулы видно, что коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя с емкостным фильтром обратно пропорционален емкости применяемого конденсатора и величине сопротивления нагрузки. Поэтому применение такого фильтра рационально только при достаточно больших значениях этих величин.
По мере совершенствования технологии изготовления конденсаторов большой емкости рассматриваемый тип фильтра вследствие своей простоты и эффективности находит все большее применение.
Индуктивно-емкостные фильтры (Г-образные \(LC\) и П-образные \(CLC\)) широко применяются при повышенных токах нагрузки, поскольку падение напряжения на них можно сделать сравнительно небольшим. Коэффициент полезного действия у таких фильтров достаточно высокий. К недостаткам индуктивно-емкостных фильтров относятся: большие габаритные размеры и масса, повышенный уровень электромагнитного излучения от элементов фильтра, сравнительно высокая стоимость и трудоемкость изготовления.
Наиболее широко используется Г-образный индуктивно-емкостный фильтр (рис. 3.4‑13).
Рис. 3.4-13. Схема индуктивно-емкостного сглаживающего фильтра
Для эффективного сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо выполнение следующих условий: \(X_C = \cfrac{1}{\omega C} \ll R_н\), \(X_L = \omega L \gg X_C\).
2 – 1) m \omega} \)
П-образный \(CLC\) фильтр отличается от описанного Г-образного \(LC\) фильтра наличием еще одной емкости, включаемой на входе фильтра (на рис. 3.4-13 конденсатор \(C_0\), показан пунктиром). Расчет таких фильтров производят в два этапа, сначала рассчитывают емкость конденсатора \(C_0\), исходя из допустимой величины пульсации напряжения на нем, затем по приведенным выше формулам рассчитывают Г-образное звено. Наибольший коэффициент сглаживания в П-образном фильтре достигается при \(C_0 = C_1\).
При выборе конденсаторов фильтра необходимо следить за тем, чтобы они были рассчитаны на напряжение на 15…20% превышающее напряжение холостого хода выпрямителя при максимальном напряжении сети (чтобы учесть перенапряжения, возникающие при включении выпрямителя). Необходимо также, чтобы амплитуда переменной составляющей напряжения на них не превышала предельно допустимого значения.
Резистивно-емкостные фильтры целесообразно применять при малых токах нагрузки (менее 10.
Простейший Г-образный \(RC\) фильтр (рис. 3.4-14) состоит из балластного резистора (\(R_ф\)) и конденсатора (C_1). Коэффициент сглаживания такого фильтра вычисляется по формуле:
\( q = m \omega C \cfrac{R_н R_ф}{R_н + R_ф}\),
где m зависит от схемы выпрямителя:
(\(m = 1\) для однофазного однополупериодного выпрямителя,
\(m = 2\) для однофазного двухполупериодного и мостового выпрямителей).
Рис. 3.4-14. Схема резистивно-емкостного сглаживающего фильтра
Сопротивление фильтра (\(R_ф\)) выбирают из условия допустимого падения напряжения на фильтре или исходя из заданного КПД (\(h\)) по формуле \(R_ф = R_н (1 – h)/h \).
Оптимальным считается КПД порядка 0,6…0,8.
Расчет П-образного резистивно-емкостного фильтра (его схема включает дополнительный конденсатор \(C_0\), показанный на рис. 3.4-14 пунктиром) производится, как и в случае П-образного \(CLC\) фильтра, в два этапа после разделения этого фильтра на емкостный (\(C_0\)) и Г-образный \(LC_1\) фильтр.
Комбинированные фильтры применяются при необходимости получения больших коэффициентов сглаживания на выходе выпрямителя. Они представляют собой последовательное включение нескольких фильтров. При этом могут использоваться как однотипные, так и разнотипные звенья. При каскадном включении \(LC\) фильтров можно считать, что суммарный коэффициент сглаживания (\(q_\Sigma\)) равен произведению коэффициентов сглаживания составляющих фильтр звеньев: \(q_\Sigma = q_1 \cdot q_2 \cdot q_3 … \) . Для нахождения оптимального числа звеньев (\(n_{опт}\)) такого фильтра при заданном \(q_\Sigma\) можно воспользоваться формулой:
\(n_{опт} = \cfrac{\large | \normalsize \ln{1/q_\Sigma} \large | \normalsize}{2} \).
Высокий коэффициент сглаживания и хороший КПД могут также обеспечить разнообразные фильтры на транзисторах.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
Электроника НТБ – научно-технический журнал – Электроника НТБ
В большинстве публикаций, посвященных конструкциям керамических помехоподавляющих фильтров и рекомендациям по их применению, как правило, основное внимание уделяется компонентам зарубежных фирм (Spectrum Control, Erie, Tusonix, Murata и др.). Но определенную нишу в мировой номенклатуре занимают серии отечественных проходных конденсаторов и фильтров, которые практически не уступают по своим характеристикам зарубежным аналогам, но существенно дешевле их. Рассмотрим конструкции и характеристики серийно выпускаемых ОАО “НИИ “Гириконд” изделий, а также ближайшие перспективы новых разработок.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВ связи с миниатюризацией аппаратуры, ростом чувствительности схем и компонентов к помехам, увеличением числа сигнальных линий и повышением частоты передачи сигналов ужесточаются требования к обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС).
Согласно ГОСТ Р50397, под ЭМС понимается “способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам”. Все технические средства, генерирующие такие помехи или восприимчивые к ним, обязательно должны сертифицироваться. Поэтому борьбе с помехами в последнее время уделяется все больше внимания как на стадии разработки аппаратуры, так и при ее производстве и эксплуатации.Негативное воздействие оказывают помехи двух типов: передаваемые по проводникам (кондуктивные помехи) и наведенные электромагнитными колебаниями. Аналогичным образом, и воспринимающее устройство может быть чувствительно как к помехам, поступающим по проводам (кондуктивная восприимчивость), так и к помехам, создаваемым электромагнитными полями (восприимчивость к излучению). Один из основных способов подавления кондуктивных помех – применение помехоподавляющих фильтров, предназначенных для ограничения их уровня.
Эти фильтры оказываются эффективными для снижения уровня помех как передаваемых источником, так и поступающих на воспринимающее устройство. Диапазон применения фильтров очень широк: от шин питания до шин данных и каналов связи. Велика и номенклатура помехоподавляющих фильтров. Среди них особое место занимают керамические проходные конденсаторы и фильтры, применяемые в основном как комплектующие изделия. Основные параметры, описывающие эффективность фильтров, – частота среза (или частота начала фильтрации), на которой затухание равно 3 дБ, значение вносимого затухания в заданном диапазоне частот и наклон зависимости затухания от частоты. В зависимости полезного сигнала от полосы частот значения частоты среза могут колебаться от предельно низкого (менее 1кГц) для линий питания постоянного тока до сотен мегагерц и выше. Значение вносимых потерь – мера эффективности помехоподавления, а крутизна характеристики – мера скорости достижения этого уровня подавления помех.Действие фильтров основано на частичном поглощении сигналов ВЧ-помех в индуктивности и шунтировании через конденсатор на “землю” ВЧ-составляющей.
В качестве индуктивности фильтров применяются катушки, намотанные на ферритовые сердечники, или токонесущий центральный проводник, окруженный магнитопроводом (трубкой) из термостабильного феррита, так называемый безвитковый дроссель.Простейший С-фильтр, или проходной конденсатор, – это конденсатор с тремя выводами, два из которых представляют собой концы одного проводника (сигнальный, или силовой, вывод), соединяющего источник помехи и нагрузку. Третий – вывод на “землю”. Частотная характеристика такого фильтра имеет самую малую крутизну. Для увеличения эффективности помехоподавления конденсатор и индуктивности соединяют в различной комбинации, образуя фильтры LС-, П- или Т-типов (рис.1). Все рассматриваемые фильтры – фильтры нижних частот, которые пропускают постоянный ток или сигнал на частоте ниже частоты среза и ослабляют ВЧ-помехи. Отметим, что частоту среза определяет только значение емкости конденсатора, а наклон частотной характеристики – тип фильтра. Наиболее эффективны – фильтры П- и двойного Т-типов.
Разработкой и промышленным выпуском помехоподавляющих фильтров занимаются многие крупные фирмы США, Европы и Азии, поставляющие на мировой рынок около 16000 наименований помехоподавляющих конденсаторов и 8000 типов фильтров. Крупнейшие производители керамических конденсаторов, конструкции и параметры которых определяют основные характеристики фильтров, – Spectrum Control, Tusonix, АМР, Murata, TDK. Отечественная промышленность выпускает 16 типов керамических помехоподавляющих конденсаторов и шесть типов фильтров. Эти изделия, занимая определенную нишу в мировой номенклатуре помехоподавляющих приборов, по своим техническим характеристикам не уступают зарубежным компонентам.
Проходные конденсаторы серии КТП. Это первые проходные конденсаторы сравнительно простой конструкции, разработанные в конце 50-х годов. Они до сих пор находят применение и выпускаются мелкими сериями. Эти конденсаторы служат простейшими С-фильтрами, развязывающими по высокой частоте источники питания от нагрузки.
Отличаются относительно высоким максимально допустимым напряжением (800, 500 и 400 В) по постоянному току (табл.1). Следует отметить, что переменная составляющая приложенного напряжения для конденсаторов КТП, как и для других проходных конденсаторов и фильтров, с одной стороны, ограничивается максимально допустимым значением реактивной мощности, определяемой по формуле Pr=2pfU2C, где: f – частота, измеряемая в герцах, U – переменная составляющая в вольтах, С – емкость в фарадах. При превышении этого значения может наступить тепловой пробой конденсатора из-за его перегрева, вызванного потерями энергии в диэлектрике. С другой стороны, амплитуда переменного напряжения не должна превыщать допустимое номинальное напряжение постоянного тока. Конденсатор серии КТП представляет собой керамическую трубку с нанесенными на нее внутренним и внешним электродами, через которую проходит вывод, связывающий источник питания и нагрузку. К внешнему электроду припаяна резьбовая втулка, служащая элементом крепления, через которую помехи отводятся “на землю”.
Начиная с определенной частоты, сказывается индуктивность проходного вывода, и конденсатор превращается в LC-фильтр.Такую же конструкцию и назначение имеют конденсаторы серии КТПМ, отличающиеся от КТП меньшими габаритами.
Проходные конденсаторы серии К10-54, в отличие от трубчатых проходных конденсаторов серии КТП, имеют монолитную многослойную конструкцию, состоящую из чередующихся тонких слоев керамического диэлектрика и серебряно-палладиевых электродов, отдельные слои которых соединены параллельно. Такая конструкция позволила увеличить диапазон номинальных емкостей более чем в 100 раз, а их удельную емкость – на несколько порядков (табл.2). Конденсатор крепится путем пайки наружного электрода к “заземленной” поверхности приборов. Сигнальный провод, электромагнитные помехи в котором подлежат фильтрации, пропускается через сквозное отверстие в конденсаторе и припаивается к внутреннему электроду. При монтаже конденсаторов группы Н90 рекомендуется применять припои, температура плавления которых не превышает 210°С, для групп МПО и Н50 – припои с температурой плавление не более 240°С.
В качестве проходного вывода рекомендуется медный серебренный или луженый одножильный провод. Возможно применение гибкого многожильного провода. Диаметр одножильного провода для конденсаторов с внутренним отверстием диаметром 1,3 мм не должен превышать 0,8 мм, с диаметром отверстия 2,5–2 мм. Провод припаивается перпендикулярно торцевой поверхности конденсатора, изгиб его после пайки допускается на расстоянии не менее 4 мм от нее. При пайке заранее изогнутого провода, чтобы избежать электрического разряда, изогнутый участок не должен быть ближе 2 мм к поверхности конденсатора. Для предотвращения механического резонанса (нижняя резонансная частота конденсатора этого типа превышает 5 кГц) провод, проходящий через конденсатор, должен быть жестко закреплен на расстоянии не более 4 мм от поверхности конденсатора с обеих его сторон. Конденсаторы серии К10-54 применяются в различных конструкциях EMI-фильтров.Фильтры серии Б7-2, Б14, Б23А, Б24 выполнены на базе трубчатых конденсаторов. Это – Pi-фильтры, содержащие один индуктивный и два емкостных элемента.
Основное отличие их от проходных конденсаторов заключается в том, что внутренние электроды фильтра выполнены на двух раздельных изолированных друг от друга поверхностях, образующих два конденсаторных элемента, емкость каждого из которых равна половине номинальной емкости фильтра. На проходящий через фильтр внутренний вывод надета ферромагнитная трубка, создающая вместе с выводом индуктивный элемент, значение индуктивности которого лежит в пределах 0,03–1,8 мкГн (табл.3, 4). В зависимости от конкретных условий применения и конструкции фильтры монтируются в аппаратуру пайкой за корпус (Б7-2, Б23А, Б24) или при помощи резьбовой втулки (Б14 и Б24). При этом необходимо соблюдать осторожность, так как изгибающие нагрузки, большие крутящие моменты (более 0,025 кгс.м) и удары приводят к образованию трещин и сколов керамики и могут вывести фильтр из строя. При пайке фильтров за корпус следует применять режимы, указанные в технических условиях, так как при перегреве или термоударах в керамическом корпусе могут возникнуть трещины.
Вносимое затухание фильтров серии Б7-2 в диапазоне частот 100–200 МГц составляет 35 дБ, в диапазоне 200–800 МГц – 50дБ, 800–1500 МГц – 35 дБ; серии Б14 в диапазоне 100–1500 МГц – 40 дБ; серии Б-23А – 40–45дБ во всем диапазоне частот помехоподавления.
На рис.2 приведены зависимости частоты среза от емкости для наиболее перспективных фильтров серии Б-24, а на рис.3 – характер зависимости вносимого затухания от частоты.
Максимальная емкость рассмотренных выше фильтров составляет 10 нФ, в результате чего нижняя граница частотного диапазона помехоподавления равна 100 МГц для фильтров Б7-2, Б-14, Б23-А и 0,7 МГц для фильтров Б24 (табл.5). Для снижения этой границы необходимо существенно увеличить емкость фильтра, что невозможно для конденсаторов трубчатой конструкции.
LC-фильтры серии Б23Б выполнены с монолитными многослойными конденсаторами К10-54 емкостью 0,047–6,8 мкФ. Это позволило снизить нижнюю границу диапазона помехоподавления до 10 кГц. Емкостные элементы, проходные выводы, ферритовые трубки (для фильтров на ток 10 А) размещены внутри керамического корпуса и герметизированы эпоксидным компаундом.
На рис.4 приведены зависимости вносимого затухания от частоты при сопротивлении схемы 75 Ом. Следует отметить, что эти характеристики условны и зависят от значений полного сопротивления источника помех и нагрузки, переходного сопротивления между корпусом фильтра и корпусом аппаратуры и ряда других факторов, плохо поддающихся расчету. Приближенный расчет зависимости вносимого затухания фильтров в диапазоне частот помехоподавления от 10 кГц до 10 МГц при значениях затухания не более 60 дБ для фильтров на напряжение 50 В и не более 50 дБ для фильтров на напряжение 250 В может производиться по формуле…,
где А – вносимое затухание, измеряемое в децибелах, w – круговая частота, в единицах, деленных на сантиметры, С – емкость, в фарадах, R – сопротивление измерительной схемы, равное 75 Ом. Таким образом, частотные зависимости затухания фильтров при сравнительно близких значениях емкостей конденсаторов (например, в диапазоне 2,2–6,8 мкФ) различаются незначительно и определяются в основном частотой среза, лежащей ниже 10 кГц.
Отсюда следует практический вывод о том, что для экономии средств не следует без необходимости применять фильтры большой емкости и что можно применять фильтры с близкими значениями емкости без ухудшения характеристик помехоподавления.LC-фильтры серии К10-78, в отличие от отечественных фильтров ранних разработок, выпускаются в чип-исполнении и монтируются в корпус для поверхностного монтажа. За основу принята базовая конструкция многослойного монолитного керамического чип-конденсатора. Особенность фильтров этой серии – конфигурация внутренних электродов, состоящая из проходного электрода, выходящего на торцевые контактные площадки, и Т-образного электрода, создающего третью контактную площадку и формирующего емкость с проходным электродом (рис.5). Через этот электрод электромагнитные помехи отводятся на “землю”. Частота среза фильтров этого типа на уровне 3 дБ лежит в диапазоне от 0,25 МГц для конденсатора емкостью 22 нФ до 302,2 МГц для конденсатора емкостью 22 пФ. Значение вносимого затухания на частотах, близких к 1000 МГц, составляет 17–18 дБ (рис.
6) . По своим параметрам фильтры серии К10-78 близки к фильтрам серии NFM 40R фирмы Murata (табл.6).ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НОВЫХ РАЗРАБОТОК
Из температурных зависимостей емкости фильтров различных групп температурной стабильности следует, что фильтры Б23Б (Н90) с большими значениями емкости в диапазоне температур -20–30°С за пределами этого диапазона теряют свои достоинства, и при крайних рабочих температурах фактическое значение емкости составляет всего около 10% от номинального значения (рис.7). При этом вносимое затухание может снизиться на 20–30 дБ. Сейчас на базе конструкции фильтров Б23Б с использованием новых стабильных керамических материалов заканчивается разработка модернизированного варианта Б23Б-М групп температурной стабильности МПО, Н50, Н90. Диапазон номинальных значений емкости фильтра на номинальные напряжения до 500 В составляет 68 пФ (МПО) – 6,8 мкФ (Н90). Номинальное напряжение фильтров новой серии планируется увеличить до 1000 В. Фильтры смогут заменить конденсаторы серии КТП, фильтры Б14, Б23Б и др.
Для применения в условиях жестких механических нагрузок разрабатываются первые отечественные фильтры С- и LC-типов в металлических корпусах, конструктивно подобные зарубежным фильтрам типа “Bolt-in-filters”и сопоставимые по параметрам с фильтрами серии Б23Б-М.
Планируется создание фильтров на номинальный ток до 200 А, многозвенных фильтров, фильтров для наплатного монтажа, фильтров с варисторной защитой.
Литература
Джуринский К. Миниатюрные помехоподавляющие фильтры для РЭА СВЧ.– ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2001, №3, с.24–30.
Воловик М. Отечественные керамические конденсаторы и фильтры для подавления электромагнитных помех. – Компоненты и технология, 2002, №5, с.8–11.
Бландова Е. Помехоподавляющие изделия. Рекомендации по выбору и применению. – Специальная техника, 2001, №1.
Кечиев Л.Н., Бобков А.Л., Степанов П.В. Помехоподавляющие фильтры. Параметры и характеристики.–М.: Московский государственный институт электроники и математики, 1999.
Скрипников А. EMI – фильтры Murata.
– Компоненты и технология, 2002, №2, с.14–16.
Малкин А., Шепелев С. Помехоподавляющие фильтры фирмы Spectrum control. – Электронные компоненты, 1997, №7 (8), с.24–25.
Средства предотвращения террористических актов
Центр коммерциализации перспективной технологии (Center for Commercialization of Advanced Technology – CCAT) США объявил лауреатов премии за лучшие достижения в области средств предотвращения террористических актов как военного, так и гражданского назначения. Центру оказывает поддержку Конгресс США, финансируется он Пентагоном как частно-общественное совместное содружество представителей науки, промышленности и правительства.
Среди лауреатов премии CCAT (75 тыс.долл.) компания Harbor Offshore – за рыночные исследования, позволившие выпустить на военный и гражданский рынки созданную ее разработчиками систему охраны и обеспечения безопасности портов. Система содержит защитное поглощающее энергию сеточное ограждение, способное предотвратить высокоскоростные угрозы в гаванях и портах.
Еще одна премия, размером также 75 тыс. долл., поможет компании 20/20 GeneSystems реализовать второе поколение анализатора опасных для жизни веществ BioСheck. Комплект BioСheck первого поколения успешно используется для выявления подозрительных порошков, которые могут содержать вирусы сибирской язвы и другие опасные биореагенты.
Грант такой же суммы получила и компания Energetics Corp. Он предназначен для разработки портативных электрохимических источников питания. Компания намерена создать анионные мембраны с высокой ионной проводимостью. Предполагается, что такие ячейки заменят литиевые батареи. Четвертый грант (сумма та же) был выдан Trex Enterprises с целью создания на базе пассивной СВЧ-камеры образцов портативной ручной системы обнаружения керамических и других неметаллических взрывчатых веществ, представляющих опасность для жизни.
www.eet.com
Что такое конденсатор фильтра?
Фильтрующий конденсатор – это электронный компонент, который устраняет скачки напряжения или сигнала в электронных цепях.
Конденсаторы используются в качестве фильтрующих устройств благодаря их способности поглощать и эффективно накапливать электрические заряды при заданных значениях. Эта характеристика используется в фильтрующих конденсаторах для поглощения или напряжения буферного значения, которые превышают установленные параметры. Конденсаторы фильтра обычно размещаются поперек нагрузки или как путь к земле в цепях. Несколько различных типов конденсаторов фильтра включают электролитические, керамические и танталовые.
Одним из многих препятствий, которые приходится преодолевать разработчикам электронных схем, является устранение аномалий напряжения и сигнала. Они могут принимать форму пульсации постоянного тока на выходах источника питания, звуковых помех и искрения, вызванного переключателем. Эти аномалии могут создать хаос, особенно в чувствительных цепях или в высококачественных аудио приложениях. Способность конденсатора поглощать и удерживать электрические заряды известных значений делает его идеальным компонентом фильтра для удаления этих скачков напряжения и сигнала.
Фильтрующий конденсатор обычно размещается поперек нагрузки или подключается таким образом, что он предлагает контролируемый путь к земле. В этой конфигурации конденсатор эффективно поглощает любые напряжения выше его номинального значения. Накопленная энергия либо передается на землю, либо рассеивается обратно в цепь в соответствующей точке. Известный рабочий диапазон конденсаторов позволяет разработчикам схем точно согласовать конденсатор фильтра с требованиями схемы.
Конденсаторы, используемые для силовой шины постоянного тока и фильтрации питания, обычно являются поляризованными электролитическими типами. Этот тип конденсатора предлагает высокие значения емкости в относительно небольших упаковках и при низких затратах. Фильтрующие конденсаторы, применяемые в приложениях радиочастотной (РЧ) фильтрации, устраняют помехи в сигнальных линиях и линиях электропитания радиоприемников и другого аудиооборудования. Эти конденсаторы, как правило, представляют собой керамические пластины или слюды с низким значением индуктивности.
Фильтрующие конденсаторы типа намотанной пластиковой пленки, рассчитанные на использование от сети, обычно используются в качестве дугогасительных устройств. Керамические дисковые конденсаторы используются на двигателях постоянного тока низкого напряжения для фильтрации радиочастотных помех, возникающих при работе двигателя. Компьютеры используют много фильтрующих конденсаторов в своих схемах, причем танталовый конденсатор является наиболее часто используемым типом. В мощных кроссоверных акустических системах используются неполяризованные пары электролитических / керамических конденсаторов для устранения помех сигнала. Фактически, немногие схемы не используют конденсатор фильтра в какой-то момент, и они остаются одним из самых дешевых, наиболее эффективных и широко используемых методов фильтрации напряжения.
ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
Акустический фильтр Конденсатор мбгв 1000В 100мкф | Festima.Ru
Пpeдлагаeм Вашему вниманию ультимативные адaптеpы, конвepтеры, перeхoдники, ceйвepы (sаvеr), гнездa-пaнeльки для радиoлaмп.
Метaлличecкий корпуc, пaнельки из специальнo отoжжeннoй кepaмики, контaктнaя группа (нoжки) и цaнгoвые прижимы из чиcтой меди, нaдeжно фиксиpуют лампы, гaрантиpуют cнижение микрoфонногo эффектa и cтабильную работу, обеспечивая максимальные звуковые характеристики. Переходники (адаптеры) предназначены для апгрейда (усовершенствования) ламповой аппаратуры (фонокорректоры, ламповые усилители, предусилители, усилители для наушников, ЦАПы и т.д.) путем установки других типов электронных вакуумных ламп. Таким образом у Вас появляется возможность экспериментировать не только с выбором разных производителей и брендов, но еще и других типов ламп, как правило, более мощных и интересных. Сейверы (sаvеr) предназначены для поднятия ламп над поверхностью монтажной платы с целью увеличения эффективности их охлаждения, а также уберечь установленные рядом элементы (особенно конденсаторы) от перегрева. Сейверы применяются также в эстетических целях, при самостоятельном конструировании ламповой техники, когда необходимо приподнять лампу над корпусом.
Предлагаются следующие варианты адаптеров (переходников): А-Sеriеs: -с ↑ 6L6 (6V6, 6L6GТ, 6Р3Р, 6Р6Р, ЕL34) на ↓ ЕL84 (6ВQ5 6Р14 6Р15) – 1950р/шт; -с ↑ 6SN7 (6SL7, 6N8Р, 6N9Р, ЕСС32, СV181) на ↓ 12АU7 (12АХ7,12АТ7, ЕСС81, ЕСС82, ЕСС83), 6.3 V – 1950р/шт; -с ↑ 6SN7 (6SL7, 6N8Р, 6N9Р, ЕСС32, СV181) на ↓ 12АU7 (12АХ7,12АТ7, ЕСС81, ЕСС82, ЕСС83), 12 V – 2390р/шт; -с ↑ 5755 (WЕ420А, 420А) на ↓ 12АХ7 (ЕСС83) – 1200р/шт; -с ↑ 6Х4 (6063, ЕZ90, СV493, 6202) на ↓ 6Z4 – 1200р/шт; -с ↑ 12АХ7 (ЕСС83,12АU7) на ↓ 6N2 (6N6, 6DJ8) – 1200р/шт; -с ↑ 12АХ7 (ЕСС83,12АU7) на ↓ 6ЕU7 – 1200р/шт; -с ↑ 6U8 (6GН8, ЕСF82) на ↓ 7199 – 1200р/шт; -с ↑ 5687 (Е182СС, 7119) на ↓ 6N6 (6Н6N)- 1200р/шт. В-Sеriеs: -с ↑ 5Z3 (WЕ274А, 80) на ↓ 5U4G (5Z4, 274В), керамика – 1200р/шт; -с ↑ 5Z3 (WЕ274А, 80) на ↓ 5U4G (5Z4, 274В), бакелит – 750р/шт; -с ↑ ЕF86 (Е80F) на ↓ 6SJ7 (6J8Р, 6SН7, 5693, 717А, 6Ж8С) – 1200р/шт; -с ↑ 6СG7 (6FQ7) на ↓ 6SN7 (6SL7, ЕСС33, СV181) – 1200р/шт; -с ↑ 6922 (6DJ8, ЕСС88, Е88СС) на ↓ 6SN7 (6SL7, ЕСС33, СV181) – 1200р/шт; -с ↑ ЕL84 (6ВQ5, 6Р14, 6Р15) на ↓ 6V6 (ЕL34) – 1200р/шт; -с ↑ 12АU7 (ЕСС83,12АХ7) на ↓ 6SN7 (6SL7, ЕСС33, СV181) – 1200р/шт; -с ↑ 6Е5С на ↓ ЕМ34 – 1200р/шт; -с ↑ 807 (FU7) на ↓ 6L6 (ЕL34, КТ88, 6L6G) – 1500р/шт; -с ↑ 6F8G (6С8G) на ↓ 6SN7 (6SL7, ЕСС33, СV181), керамика – 2100р/шт; Sаvеr (сейверы): – 7 рin на 7 рin – 1150р/шт; – 8 рin на 8 рin (керамика) – 1350р/шт; – 8 рin на 8 рin (бакелит) – 1150р/шт; – 9 рin на 9 рin (керамика) – 1150р/шт; В наличии много, но количество ограничено, уточняйте.
Удобная и быстрая покупка в течении 5 минут (принимаем платежи и от юридических лиц), оформление доставки в день обращения. Доставляем по Москве, России и странам СНГ. Возможен самовывоз с пунктов выдачи или склада. Sоlеn Поможем рассчитать фильтр (кроссовер) под динамики в составе проекта с учетом корпуса, замерим и скорректируем АЧХ, фазу, диаграмму направленности, частоту среза, сведем динамики. Duеlund Всегда в наличии новые конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности, радиолампы предохранители – аналоги известных брендов НiFI-Тuning. Радиолампы (электронные лампы), динамики, кабель внутренней разводки, коннекторы, акустические терминалы. Компоненты для изготовления, апгрейда кроссоверов (фильтров) акустических систем (колонок), аудио аппаратуры. Соrnеll Dubiliеr Juрitеr Проконсультируем по подбору и применению конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности, а также внутренней кабельной разводки в конкретных акустических системах. Rikе Аudiо Аudiосоrе Все имеющиеся и вновь поступающие комплектующие “отслушиваются” нами на разных полосах в тестовых кроссоверах, поэтому имеем ясное понятие какую модель, бренд и серию предпочтительней применять в Вашем конкретном случае.
Сlаrity Сар Аudyn Подходят к JJ Еlесtrоniс, Еlесtrо-Наrmоniх, Gеnаlех Gоld Liоn, Мullаrd, Тung-Sоl, Sорhiа Еlесtriс, Sоvtеk, Svеtlаnа, Рhiliрs JАN, Аdzаm (Маzdа), Нitасhi, Imрех, Маrshаll, Мiniwаtt, Оsrаm, RFТ, Siеmеns, Теlеfunkеn, Теslа, Тungsrаm, WF. КТ88, 6550, ЕL34, 6Р6Р, 6V6, 6N8Р, 6SN7, 12АХ7, 12АТ7, 12АU7, ЕСС83, ЕСС82, Е88СС 6922, 6р1, 6р14, 6n1, 6N2, 6N3, 6n11, 6DJ8, ЕL84, 6922, 6ВМ8, 6ВQ5, 6СG7, 6FQ7, 6DJ8, ЕСС88, 6DL4, 6ЕU7, 6АU8, 12АТ7, ЕСС81, 12АU7, 12АY7, 12АZ7, 12ВН7, 12ВY7? 6Z4, 6Н2, 1А2, 2Р2, 1В2, 6J1, 6J2, 6J3, 6J4, 6J5, 6А2, 6К4, 6Х4, 6К7, WY1, ЕАА91, ЕС92
Аудио и видео техника
#1 09.01.2013 11:25:24
Хотелось бы узнать, как вы решаете проблему добычи этих специфических радиодеталей в Вологде. #2 09.01.2013 13:04:23
Хорошие можно купить только под заказ, тут например. Маленькие цены на хорошие детали не бывают.  Кто хочет что либо сделать – ищет способы. Кто не хочет – предлоги. #3 09.01.2013 18:34:25
По достоинству труд других можно оценить, достигнув самостоятельно не худших результатов. #4 09.01.2013 19:30:35
“Фольговые MKP конденсаторы Jantzen Audio Cross Cap обладают прекрасными акустическими свойствами…”. #5 09.01.2013 21:37:20
ps Кто хочет что либо сделать – ищет способы. Кто не хочет – предлоги. #6 09.01.2013 22:08:49
scorpio, в идеальном мире 3 параметра, в реальном – любой элемент вносит нелинейные и другие искажения. Они могут зависеть и от качества изготовления и фирмы в т. #7 09.01.2013 22:22:28
Андрей, наука знает больше, а в инет-мусорке пока почти только эта инфа для дилетантов Добавлено 09.01.2013 22:31:35: Представляешь, я тоже, что за грибы? Добавлено 09. Хотя проще взять два конденсатора одинаковой емкости и сравнить в цепи звучание самостоятельно, а не брехать, что разницы нет По достоинству труд других можно оценить, достигнув самостоятельно не худших результатов. #8 09.01.2013 23:37:01
Вот, отсюда Это классика, “Теория линейных электрических цепей”, изучается на первых курсах вузов радиотехнических специальностей. Не хочется, да и последнюю акустическую систему размером со шкаф фирмы EAG (была такая в старое время), еще на лампах EL-34, намедне мужики разбили кувалдами. Как показало такое негуманное вскрытие, в фильтрах разделения полос, коих было три, были установлены обычные металлобумажные конденсаторы из страны девайса. Древние не парились. А “не брехать” – что ж, отнесем к вульгаризмам. #9 10.01.2013 06:31:34
У многих и слуха нет соответственно им по барабану любые конденсаторы. #10 10.01.2013 09:36:59
в Вологде нет ЛЮБЫХ неполярных номиналом >10uF, ставить нечего, отсюда и сабж. Спасибо всем за ссылки, попробую заказать.  #11 10.01.2013 12:05:34
если место позволяет, можно набрать нужную ёмкость, запараллеливая конденсаторы а ещё можно сделать из двух полярных конденсаторов один неполярный, включив их встречно-последовательно #12 10.01.2013 15:59:03
Суперконденсаторами не располагаю, но металлобумажные бу имеются. Смогу оказать помощь – набрать и измерить любую разумную величину емкости до 400 В рабочего. #13 10.01.2013 16:40:49
МБГО есть у самого на 340 uF, но в собираемой акустике хотелось бы перейти от СССР на металлопленочные, полиэтилентерефталатные и т. #14 10.01.2013 19:12:28
Лично сам я использую такие http://www.audiomania.ru/kondensator/ja … .html#4614 , лучшие по соотношению цена/качество, при учете, что и акустика соответствующего уровня (Scanspeak, Seas -из домашней серии), а не ГДШ и иже с ними. Через варианты за 3 копейки перешагнул давно, ибо разница огромна, но и в дорогих компонентах бывает не всегда то, чего хочется. Те, которые рекомендовал ранее оправдаются с любыми автомобильными динамиками. Их и им подобные тоже имеются в немалом наличии разных номиналов, но они мне нужны для подборов фильтров. Добавлено 10.01.2013 19:15:51: Добавлено 10.01.2013 19:17:38: и, извините, получить рак ушей. По достоинству труд других можно оценить, достигнув самостоятельно не худших результатов. #15 11.01.2013 09:06:59
Парни , а чё вы тут делаете? Вы что до сих пор не на чемпионате Европы? #16 11.01.2013 18:49:33
Лично я делаю фильтры под заказ, а заказчики занимают первые места Один чел уже второй раз заказывает. А себе больше делать до покупки теплого гаража и, наверное, нового авто автосистему не буду – устал на улице отрицательные эмоции получать. И соревы тоже не будут интересны, ну может только рядом происходящие – лишние траты. По достоинству труд других можно оценить, достигнув самостоятельно не худших результатов. #17 13.01.2013 12:45:31
Luci Ferrum, спасибо за инфу. Пока собираю акустику не такого класса и думаю на слух конденсаторы не отличу, попробую вначале заказать дешевые. #18 18.12.2013 13:51:12
К вопросу выбора “звучащих” конденсаторов. Как и предполагалось – иллюзия и развод. Отредактировал scorpio (18.12.2013 16:01:00) #19 25.12.2013 12:30:11
Согласен, статья полный развод, в студии иллюзионисты. К тому же она старая, а вот текст смотрю чутка подправили и графиков добавили, для неподготовленного самое то, чтобы клиент купил любой конденсатор, т.к. разницы же нет , он разочаруется, плюнет и купит в себе поцессорную балалайку с фильтрами, не думая, что в звуке могла бы быть динамика. Грамотный маркетинговый ход, к тому же пассивный фильтр не смогут построить те, кто делает выводы по данной статье З.Ы. многие любят рассуждать о вкусе устриц, которых не пробовали))) По достоинству труд других можно оценить, достигнув самостоятельно не худших результатов. #20 25.12.2013 19:17:30
А еще говорят, что разные провода по разному звучат! Кто хочет что либо сделать – ищет способы. Кто не хочет – предлоги. Страница 1 из 2 1 чел. читают эту тему (пользователей: 0, гостей: 1) |
В фильтрах акустики используются неполярные конденсаторы микрофарадных ёмкостей (бывает и больше 100мкФ). В магазинах радиодеталей при подобном запросе смотрят удивленными глазами. Даже на заказ не везут. В лучшем случае можно отрыть металлобумагу СССР. Кто сталкивался и кто занимается акустикой, посоветуйте, поделитесь опытом как собираете фильтры.
06.2007
08.2003
ч. Поэтому нет ничего удивительного, что меломаны слышат эту разницу.
01.2013 22:47:23: 
06.2007
п., все-таки 21 век.
Основные сведения о фильтрующем конденсаторе
Фильтрующий конденсатор относится к накопителю энергии, установленному на обоих концах выпрямительной цепи для уменьшения коэффициента пульсаций пульсации переменного тока и повышения эффективности и плавности выхода постоянного тока.
Каталог
Ⅰ Введение
Конденсатор – это два проводника, которые расположены близко друг к другу и изолированы друг от друга. Конденсатор фильтра относится к устройству накопления энергии, установленному на обоих концах схемы выпрямителя, чтобы уменьшить коэффициент пульсации пульсации переменного тока и улучшить эффективный и плавный выход постоянного тока.Потому что схема фильтра требует большой емкости для накопителя энергии. Поэтому в большинстве схем фильтров используются электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы получили свое название, потому что они используют электролит в качестве электрода (отрицательного электрода).
Один конец электролитического конденсатора является положительным электродом, а другой конец – отрицательным электродом. Положительный вывод подключается к положительному выводу выходной цепи выпрямителя, а отрицательный вывод подключается к отрицательному выводу схемы.Во всех цепях, которые должны преобразовывать переменный ток в постоянный, установка фильтрующих конденсаторов сделает работу электронной схемы более стабильной, а также уменьшит помехи от пульсаций переменного тока в электронной схеме. Обозначение конденсатора фильтра в схеме обычно обозначается буквой «C», а емкость следует определять в соответствии с сопротивлением нагрузки и выходным током. Чем выше напряжение источника питания U, тем больше заряд q, переносимый конденсатором.Когда конденсатор фильтра достигает определенной емкости, увеличение емкости конденсатора отрицательно скажется на других показателях.
n-35g Конденсатор основного фильтра
Конденсатор фильтра – это накопитель энергии, подключенный параллельно к выходу силовой цепи выпрямителя, чтобы уменьшить коэффициент пульсаций пульсации переменного тока и сгладить выход постоянного тока. В электронных схемах, которые преобразуют источник питания переменного тока в постоянный, конденсатор фильтра не только делает выход постоянного тока источника питания плавным и стабильным, снижает влияние переменного пульсирующего тока на электронную схему, но также поглощает колебания тока и возникающие проходы. во время работы электронной схемы.Помехи источника питания переменного тока делают работу электронной схемы более стабильной.
Для получения хорошего эффекта фильтрации разряд конденсатора должен быть медленным. Чем медленнее разряжается конденсатор, тем плавнее выходное напряжение и тем лучше эффект фильтрации. Скорость разряда конденсатора зависит от емкости C и нагрузки R. Чем больше C и R, тем медленнее разряжается конденсатор. В то же время емкость конденсатора фильтра, выбранного в схеме фильтра, относительно велика.Чаще всего используются электролитические конденсаторы емкостью от сотен до тысяч микрофарад, а танталовые или ниобиевые конденсаторы также используются в случаях повышенного спроса; но даже на частотах в десятки килогерц и выше требования к частотным характеристикам намного важнее требований к емкости.
Ⅱ Функция
Конденсатор фильтра используется в схеме силового выпрямителя для фильтрации компонентов переменного тока и сглаживания выходного постоянного тока. Для прецизионных схем в настоящее время часто используется комбинация параллельных цепей конденсаторов, чтобы улучшить рабочий эффект конденсатора фильтра.
конденсатор фильтра cd293 серия
Конденсатор фильтра низких частот в основном используется для фильтрации сетевого питания или фильтрации после выпрямления трансформатора, и его рабочая частота такая же, как у сетевое питание на 50 Гц. Конденсатор высокочастотного фильтра в основном работает при фильтрации после выпрямления импульсного источника питания, и его рабочая частота составляет от нескольких тысяч Гц до десятков тысяч Гц.Конденсатор фильтра играет очень важную роль в импульсном источнике питания. Как правильно выбрать конденсатор фильтра, особенно выбор конденсатора выходного фильтра, – это проблема, которая очень волнует каждый инженерно-технический персонал.
Обычные электролитические конденсаторы, используемые в цепях промышленной частоты 50 Гц. Его частота пульсирующего напряжения составляет всего 100 Гц, а время зарядки и разрядки составляет порядка миллисекунд. Чтобы получить меньший коэффициент пульсаций, требуется емкость до сотен тысяч микрофарад.Поэтому цель обычных низкочастотных алюминиевых электролитических конденсаторов – увеличить емкость. Емкость, значение тангенса угла потерь и ток утечки конденсатора являются основными параметрами для определения его плюсов и минусов. Электролитический конденсатор выходного фильтра в импульсном источнике питания имеет пилообразную частоту напряжения до десятков тысяч герц или даже десятков мегагерц. На данный момент емкость не является его основным показателем. Стандарт для измерения качества высокочастотных алюминиевых электролитических конденсаторов – это характеристика «импеданс-частота».Требуется более низкий эквивалентный импеданс в пределах рабочей частоты импульсного источника питания, и в то же время он должен иметь хороший эффект фильтрации высокочастотных всплесков, возникающих при работе полупроводникового устройства.
Обычные низкочастотные электролитические конденсаторы становятся индуктивными около 10 000 Гц, что не может соответствовать требованиям импульсных источников питания. Специальный высокочастотный алюминиевый электролитический конденсатор для импульсного источника питания имеет четыре вывода.Оба конца положительного алюминиевого листа выводятся как положительный электрод конденсатора, а оба конца отрицательного алюминиевого листа также выводятся как отрицательный электрод. Ток протекает от одного положительного вывода четырехконтактного конденсатора, проходит через конденсатор, а затем течет от другого положительного вывода к нагрузке; ток, возвращающийся от нагрузки, также течет от одной отрицательной клеммы конденсатора, а затем течет от другой отрицательной клеммы к отрицательной клемме источника питания.
Ⅲ Характеристики
Низкое повышение температуры : Контур фильтра гармоник состоит из конденсаторного последовательного реактора, который формирует самый низкий импеданс в определенном порядке гармоник для поглощения большого количества гармонического тока. Качество конденсатора влияет на стабильный эффект поглощения фильтра гармоник. Срок службы фильтра тесно связан с температурой. Чем выше температура, тем меньше срок службы. Полнопленочный конденсатор фильтра имеет характеристики низкотемпературного подъема, что может обеспечить его срок службы.
Низкие потери : Значение тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ): ≤0,0003.
Безопасность : В соответствии со стандартами GB и IEC внутренние одиночные конденсаторы оснащены устройствами защиты. Когда цепь или отдельные конденсаторы выходят из строя, устройство защиты немедленно срабатывает и автоматически отключает подачу питания, чтобы предотвратить вторичные аварии. Он оснащен разрядным резистором для обеспечения безопасности электричества и технического обслуживания. Наружная оболочка изготовлена из штампованной стали, а внутренняя и внешняя поверхности покрыты высокотемпературной краской для выпечки с хорошей атмосферостойкостью, что очень безопасно.
Convenience : небольшие размеры и легкий вес, чрезвычайно удобны при транспортировке и установке.
Ⅳ Метод расчета емкости конденсатора фильтра источника питания
C = Q / U ———- Q = C * U
I = dQ / dt ——— I = d (C * U) / dt = C * dU / dt
C = I * dt / dU
Из приведенной выше формулы видно, что размер конденсатора фильтра зависит от выходного тока источника питания. питания и скорости изменения напряжения конденсатора в единицу времени, и чем больше выходной ток, тем больше конденсатор.Чем меньше изменение напряжения в единицу времени, тем больше конденсатор.
Мы можем предположить, что емкость-напряжение в единицу времени изменится на 1 В (dV = 1), тогда приведенная выше формула принимает вид C = I * dt.
Затем мы можем рассчитать минимальный размер конденсатора, который нам нужен, в соответствии с током и временем импульса, необходимыми для максимального пакета сигналов большой мощности. Возьмем для примера lm3886, его максимальная выходная мощность составляет 125 Вт, тогда мы можем предположить, что максимальная мощность, обеспечиваемая источником питания, составляет 150 Вт, максимальный ток, обеспечиваемый источником питания, составляет I = 150 / (30 + 30) = 2.5 А (2,5 А для положительного и отрицательного источника питания), а высокая мощность, как правило, является низкочастотным сигналом, вместо этого мы можем использовать сигнал 100 Гц, тогда dt = 1/100 = 0,01 с, с приведенной выше формулой, C = 2,5 & раз ; 0,01 = 0,025 = 25000 мкФ.
Приведенный выше расчет основан на максимальной мощности усилителя мощности. Если мы обычно слушаем с небольшой громкостью, конденсатор не обязательно должен быть таким большим. Я думаю, что достаточно определенного коэффициента пульсации. 4700у может хватит.
Если рассчитано согласно dV = 0.1в, то C = 250 000 мкФ, можно представить, сколько вы потратите на блок питания, и сложно сказать, насколько сильно отразится на качестве звука. Из приведенного выше расчета можно сделать вывод, что мощность трансформатора для lm3886 должна быть больше 150 Вт, а если трансформатор используется для подачи двойного питания, она должна быть больше 300 Вт.
Некоторые люди могут также сказать, что ваш расчет неверен, потому что, когда конденсатор подает питание на схему, трансформатор все еще заряжает ее, нет необходимости в таком большом конденсаторе.Мы также можем подсчитать, что при напряжении питания 30 В ток составляет 2,5 А, что эквивалентно нагрузке 12 Ом, подключенной к конденсатору (это мгновенное минимальное сопротивление), а затем время для зарядки конденсатора трансформатором. равно Т = R & раз; с = 12 & раз; 0,025 = 0,3 с. Трансформатор не может зарядить конденсатор за 0,01 с, и энергия схемы усилителя мощности должна поступать от конденсатора.
Ⅴ Выбор емкости фильтрующего конденсатора
Когда на печатной плате есть контакторы, реле, кнопки и другие компоненты.При их работе возникают большие искровые разряды, и для поглощения тока разряда необходимо использовать RC-цепь поглощения. Обычно R составляет 1 ~ 2 кОм, а C составляет 2,2 ~ 4,7 мкФ. Обычный конденсатор емкостью около 10 пФ используется для фильтрации сигналов высокочастотных помех, а конденсатор емкостью около 0,1 мкФ используется для фильтрации низкочастотных пульсаций помех. Конкретный выбор конденсатора фильтра зависит от основной рабочей частоты вашей печатной платы и частоты гармоник, которые могут повлиять на систему.Вы можете проверить информацию о конденсаторах соответствующего производителя или обратиться к программному обеспечению базы данных, предоставленному производителем, в зависимости от конкретных потребностей. Что касается количества, это зависит от ваших конкретных потребностей. Хорошо добавить еще один или два. Если вы пока не используете его, вы можете оставить его в покое и выбрать значение емкости в соответствии с реальной ситуацией отладки. Если основная рабочая частота на вашей печатной плате относительно низкая, просто добавьте два конденсатора: один для устранения пульсаций, а другой – для устранения высокочастотных сигналов.Если имеется относительно большой мгновенный ток, рекомендуется добавить относительно большой танталовый конденсатор. Фактически, фильтрация также должна включать в себя два аспекта, то есть значение большой емкости и значение малой емкости, а именно развязку и байпас.
Как правило, цифровые схемы могут быть разделены на 0,1 мкФ и использоваться ниже 10 МОм; выше 20M используйте от 1 до 10 мкФ для удаления высокочастотного шума. Обход обычно относительно небольшой. Вообще говоря, конденсатор обычно равен 0.1 или 0,01 мкФ в зависимости от резонансной частоты. Шунтирующие конденсаторы, развязывающие конденсаторы, фильтрующие конденсаторы и т. Д. Как бы вы это ни называли, его принцип один и тот же, то есть он использует характеристики низкого импеданса для сигналов переменного тока. Это видно по формуле эквивалентного импеданса конденсатора: Xcap = 1 / 2лfC, чем выше рабочая частота и значение емкости, тем меньше импеданс.
В схеме, если основная функция конденсатора заключается в обеспечении низкоомного пути для сигнала переменного тока, он называется байпасным конденсатором; если это в основном предназначено для увеличения связи по переменному току между источником питания и землей и уменьшения воздействия сигнала переменного тока на источник питания, его можно назвать разделительным конденсатором; если он используется в схеме фильтра, его также можно назвать фильтрующим конденсатором.Кроме того, для постоянного напряжения конденсатор также может использоваться в качестве накопителя энергии схемы, используя заряд и разряд, чтобы играть роль батареи. В реальной ситуации роль конденсатора часто многогранна, и нам не нужно тратить слишком много времени на размышления о том, как его определить.
В этой статье мы единообразно называем эти конденсаторы, используемые в конструкции высокоскоростных печатных плат, шунтирующими конденсаторами. Суть конденсатора состоит в том, чтобы пропускать переменный ток и блокировать постоянный ток. Теоретически, чем больше емкость конденсатора для фильтрации источника питания, тем лучше.Однако из-за проводки и разводки печатной платы конденсатор на самом деле представляет собой параллельную цепь катушки индуктивности и конденсатора (и сопротивлением самого конденсатора, иногда значительным), что вводит понятие резонансной частоты: ω = 1 / ( LC) 1/2 Конденсатор емкостный ниже резонансной частоты и индуктивный выше резонансной частоты. Поэтому, как правило, конденсаторы большой емкости фильтруют низкочастотные волны, а конденсаторы малой емкости фильтруют высокочастотные волны. Это также может объяснить, почему частота конденсаторного фильтра в корпусе STM с тем же значением емкости выше, чем в корпусе DIP.
Подбор конкретных конденсаторов можно использовать по формуле C = 4Pi * Pi / (R * f * f) Как подобрать конденсатор фильтра блока питания и понять его суть и способ, на самом деле не сложно.
1) Теоретически импеданс идеального конденсатора уменьшается с увеличением частоты (1 / jwc), но из-за индуктивного эффекта контактов на обоих концах конденсатора конденсатор следует рассматривать как последовательный LC-резонансный контур. . Саморезонансная частота – это параметр FSR устройства, что означает, что, когда частота больше, чем значение FSR, конденсатор становится индуктивностью.Если конденсатор фильтруется на землю, когда частота превышает FSR, подавление помех значительно уменьшается, поэтому требуется конденсатор меньшего размера, параллельный земле. Может подумать почему? Причина в том, что небольшой конденсатор и большое значение SFR обеспечивают путь к земле для высокочастотных сигналов. Поэтому в схеме силового фильтра мы часто понимаем: большие конденсаторы учитывают низкие частоты, а маленькие конденсаторы считают высокие частоты. Причина в том, что значения SFR разные.
2) Итак, в реальной конструкции у нас часто возникают вопросы: как узнать SFR конденсатора? Даже если я знаю значение SFR, как мне выбрать значение конденсатора с разными значениями SFR? Что выбрать: один конденсатор или два?
Значение SFR конденсатора связано со значением емкости и индуктивностью вывода конденсатора. Следовательно, значение SFR 0402, 0603 или линейных конденсаторов с одинаковым значением емкости не будет одинаковым. Конечно, есть два способа получить значение SFR.1) В даташите устройства, например, значение SFR конденсатора 22pf0402 около 2G. 2) Собственная резонансная частота напрямую измеряется анализатором цепей. Как это измерить? S21? Зная значение SFR конденсатора, используйте программное обеспечение для моделирования, например RFsim99. Выбор одной или двух схем зависит от того, имеет ли рабочая полоса частот схемы, которую вы запитываете, достаточный коэффициент подавления шума. После моделирования это собственно проверка схемы. Например, при отладке чувствительности приема мобильного телефона фильтр мощности LNA является ключевым, и хороший фильтр мощности часто может улучшить несколько дБ.
Конденсаторный фильтр
Конденсаторный фильтр
Простой конденсаторный фильтр – это самый базовый тип фильтра источника питания. В применение простого конденсаторного фильтра очень ограничено. Иногда используется на сверхвысоковольтные и слаботочные источники питания для электронно-лучевых и аналогичных электронных устройств. трубки, которые требуют очень небольшого тока нагрузки от источника питания. Конденсаторный фильтр также используется там, где частота пульсаций источника питания не критична; эта частота может быть относительно высокой.Конденсатор (C1), показанный на рисунке 4-15, представляет собой простой фильтр, подключенный на выходе выпрямителя параллельно нагрузке.
Рисунок 4-15. – Двухполупериодный выпрямитель с конденсаторным фильтром.
При использовании этого фильтра время заряда RC конденсатора фильтра (C1) должно быть коротким. и время разряда RC должно быть большим, чтобы исключить пульсацию. Другими словами, конденсатор должен заряжаться быстро, желательно без разряда.Лучшая фильтрация также результат при высокой входной частоте; следовательно, выход двухполупериодного выпрямителя легче фильтровать, чем у однополупериодного выпрямителя, из-за его более высокой частоты.
Чтобы вы лучше понимали влияние фильтрации на E avg , проиллюстрировано сравнение схемы выпрямителя с фильтром и схемы без фильтра. на видах A и B на рис. 4-16. Формы выходных сигналов на рис. 4-16 представляют нефильтрованные и фильтрованные выходы схемы однополупериодного выпрямителя.Текущие импульсы протекают через сопротивление нагрузки (R L ) каждый раз, когда диод проводит. Пунктирная линия указывает среднее значение выходного напряжения. Для однополупериодного выпрямителя E avg меньше половины (или приблизительно 0,318) пикового выходного напряжения. Это значение по-прежнему намного меньше, чем приложенное напряжение. Без конденсатора, подключенного к выходу выпрямительной схемы форма волны в поле зрения A имеет большую составляющую пульсации (пульсацию) по сравнению со средним или постоянным током.Когда конденсатор подключен к выходу (вид B) среднее значение выходного напряжения (E avg ) увеличивается из-за фильтрующее действие конденсатора С1.
Рисунок 4-16A. – Однополупериодный выпрямитель с фильтрацией и без нее.
НЕФИЛЬТР
Рисунок 4-16B. – Однополупериодный выпрямитель с фильтрацией и без нее.
ФИЛЬТР
Емкость конденсатора довольно велика (несколько микрофарад), поэтому он представляет собой относительно низкое реактивное сопротивление пульсирующему току и накопление значительного заряда.
Скорость заряда конденсатора ограничена только сопротивлением проводящий диод относительно невысокий. Таким образом, RC заряжает раз цепь относительно короткая. В результате, когда пульсирующее напряжение впервые подается на цепи, конденсатор заряжается быстро и почти достигает пикового значения выпрямленное напряжение в течение первых нескольких циклов. Конденсатор пытается зарядиться до пиковое значение выпрямленного напряжения в любое время, когда диод проводит, и стремится сохранить свое зарядите, когда выход выпрямителя упадет до нуля.(Конденсатор не может разрядиться сразу.) Конденсатор медленно разряжается через сопротивление нагрузки (R L ) в то время как выпрямитель не проводит ток.
Скорость разряда конденсатора определяется значением емкости и значение сопротивления нагрузки. Если значения емкости и сопротивления нагрузки велики, время разряда RC для схемы относительно велико.
Сравнение форм сигналов, показанных на рисунке 4-16 (вид A и вид B), показывает, что добавление C1 в схему приводит к увеличению среднего значения выхода напряжение (E avg ) и уменьшение амплитуды составляющей пульсаций (E R ) который обычно присутствует на сопротивлении нагрузки.
Теперь рассмотрим полный цикл работы с использованием однополупериодного выпрямителя, емкостной фильтр (С1) и нагрузочный резистор (R L ). Как показано на виде A рисунка 4-17 предполагается, что емкостной фильтр (C1) достаточно большой, чтобы обеспечить малое реактивное сопротивление. к пульсирующему выпрямленному току. Сопротивление R L считается большим. больше, чем реактивное сопротивление C1 на входной частоте. Когда цепь находится под напряжением, диод проводит положительный полупериод, и ток течет по цепи, позволяя C1 заряжаться.C1 будет заряжаться примерно до пикового значения входного сигнала. Напряжение. (Заряд меньше пикового значения из-за падения напряжения на диод (D1)). Как видно из рисунка А, заряд на С1 обозначен тяжелым твердым телом. линия на осциллограмме. Как показано на виде B, диод не может проводить на отрицательной полупериод, потому что анод D1 отрицателен по отношению к катоду. Во время этого интервал, C1 разряжается через нагрузочный резистор (R L ).Разряд С1 дает наклон вниз, как показано сплошной линией на кривой в поле обзора B. в отличие от резкого падения приложенного переменного напряжения от пикового значения до нуля, напряжение через C1 (и, следовательно, через R L ) в течение периода разряда постепенно уменьшается до момента следующего полупериода работы выпрямителя. Имейте в виду, что навсегда фильтрующий конденсатор должен заряжать как можно быстрее и разряжать как немного как можно.
Рисунок 4-17A. – Схема конденсаторного фильтра (положительные и отрицательные полупериоды). ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПОЛУЦИКЛ
Рисунок 4-17B. – Схема конденсаторного фильтра (положительные и отрицательные полупериоды). ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ПОЛУЦИКЛ
Поскольку практические значения C1 и R L обеспечивают более или менее постепенное снижение напряжения разряда, значительный заряд остается на конденсаторе во время следующий полупериод работы.В результате через диод не может протекать ток до тех пор, пока возрастающее входное напряжение переменного тока на аноде диода превышает напряжение на заряде остающийся на C1. Заряд на C1 – это катодный потенциал диода. Когда потенциал на аноде превышает потенциал на катоде (заряд на С1), диод снова проводит, и C1 начинает заряжаться примерно до максимального значения приложенного Напряжение.
После того, как конденсатор зарядится до пикового значения, диод отключится и конденсатор начнет разряжаться.Поскольку падение входного переменного напряжения на аноде составляет значительно быстрее, чем падение напряжения на конденсаторе, катод быстро становится более положительным, чем анод, и диод перестает проводить.
Работа простого конденсаторного фильтра с использованием двухполупериодного выпрямителя в основном сводится к то же, что обсуждалось для однополупериодного выпрямителя. Ссылаясь на рисунок 4-18, вы должны обратите внимание, потому что один из диодов всегда горит.либо чередование, конденсатор фильтра заряжается и разряжается в течение каждой половины цикла. (Обратите внимание, что каждый диод проводит только ту часть времени, когда пиковое вторичное напряжение больше чем заряд конденсатора.)
Рисунок 4-18. – Двухполупериодный выпрямитель (с конденсаторным фильтром).
Также следует иметь в виду, что составляющая пульсации (E r ) выходное напряжение – это переменное напряжение, а среднее выходное напряжение (E avg ) – постоянное компонент вывода.Поскольку конденсатор фильтра обеспечивает относительно низкое сопротивление для переменного тока большая часть переменного тока проходит через конденсатор фильтра. Компонент переменного тока поэтому обходится (шунтируется) вокруг сопротивления нагрузки, и вся составляющая постоянного тока (или E avg ) протекает через сопротивление нагрузки. Это утверждение можно пояснить используя формулу для X C в полнополупериодном и двухполупериодном выпрямителях. Ты первый должны установить некоторые значения для схемы.
Как видно из расчетов, удвоив частоту выпрямителя, вы уменьшите сопротивление конденсатора наполовину.Это позволяет компоненту переменного тока передавать через конденсатор легче. В результате на выходе двухполупериодного выпрямителя легче фильтровать, чем у однополупериодного выпрямителя. Помните, чем меньше X C конденсатора фильтра по отношению к сопротивлению нагрузки, тем лучше фильтрация действие. С
Максимально возможный конденсаторобеспечит наилучшую фильтрацию.
Помните также, что сопротивление нагрузки является важным фактором.Если загрузка сопротивление делается небольшим, ток нагрузки увеличивается, а среднее значение на выходе напряжение (E avg ) уменьшается. Постоянная времени разряда RC является прямой функцией значения сопротивления нагрузки; следовательно, скорость разряда конденсатора по напряжению равна прямая функция тока через нагрузку. Чем больше ток нагрузки, тем больше Быстрая разрядка конденсатора и меньшее среднее значение выходного напряжения. По этой причине простой емкостной фильтр редко используется со схемами выпрямителя, которые должен обеспечивать относительно большой ток нагрузки.Использование простого емкостного фильтра в в сочетании с двухполупериодным или мостовым выпрямителем обеспечивает улучшенную фильтрацию, поскольку повышенная частота пульсаций уменьшает емкостное реактивное сопротивление фильтра конденсатор.
Q.14 Какой самый основной тип фильтра?
В.15 В конденсаторном фильтре конденсатор включен последовательно или параллельно нагрузке?
В.16 Фильтрация лучше: на высоких или на низких частотах?
В.17 Уменьшает или увеличивает цепь фильтра среднее выходное напряжение?
В.18 Что определяет скорость разряда конденсатора в цепи фильтра?
В.19 Указывает ли низкая пульсация напряжения на хорошую или плохую фильтрацию?
В.20 Легче ли фильтровать выход двухполупериодного выпрямителя, чем выход полуволнового выпрямителя?
Важность фильтрации для источников питания
Импульсные источники питания (SMPS) могут генерировать синфазные и дифференциальные шумовые токи, которые проходят к нагрузке и обратно к источнику питания, создавая как кондуктивные, так и излучаемые излучения.Поэтому важно фильтровать не только сторону нагрузки, но и линии электропередач и сам ИИП. Высокопроизводительные импульсные источники питания и другое электрическое или электронное оборудование (например, частотно-регулируемые приводы, солнечные инверторы) значительно выигрывают от конденсаторов для подавления (безопасности) электромагнитных помех и фильтров электромагнитных помех. Защитная пленка и фильтр электромагнитных помех KEMET предлагают надежные решения для энергетики, автомобилестроения, промышленности, потребительского и медицинского применения и многого другого.
Использование X- и Y-конденсаторов для безопасности и подавления электромагнитных помех
Шум в дифференциальном режиме можно изучить и понять, взглянув на схему, компоновку печатной платы или электрическую схему цепи SMPS.Синфазный шум нежелателен, труден для понимания и часто связан с физикой токов, протекающих вокруг паразитной емкости или другого, казалось бы, случайного источника, который становится более сложным в электронике большой мощности.
Синфазный шум может возвращаться в линию электропередачи, когда оборудование подключено к местной электросети или сети переменного тока. Чтобы предотвратить распространение шума на другое оборудование, подключенное к линии переменного тока (питания), между линией переменного тока и выпрямителем в SMPS помещается фильтр электромагнитных помех (EMI).Конденсаторы фильтруют линию питания, отделяя ее от любого синфазного шума, который может генерироваться SMPS, и подавляют электромагнитные помехи.
Конденсаторыклассов X и Y обычно предназначены для фильтрации шума от линии питания переменного тока (сети), которая питает электрическое и электронное оборудование. Они обозначаются как X-конденсаторы (C X ) или Y-конденсаторы (C Y ) в зависимости от типа шума, который они помогают фильтровать. C X , расположенный между линией и нейтралью, запрещает SMPS создавать помехи в дифференциальном режиме.C Y -конденсаторы подключаются между линией питания и основной заземляющей пластиной или шасси SMPS и фильтруют синфазный шум. X- и Y-конденсаторы расположены в фильтре электромагнитных помех перед выпрямительным каскадом в SMPS. Защита SMPS от сети переменного тока и наоборот добавляет как фильтрацию электромагнитных помех, так и безопасность.
Рис. 1. Пленочная технология KEMET предлагает полное семейство конденсаторных решений, отвечающих всем требованиям, предъявляемым к каждой ступени ИИП. Для получения более подробной информации посетите https: // www.kemet.com/en/us/applications/filtering.html
Y-конденсаторыобычно изготавливаются из металлизированной полипропиленовой пленки, пропитанной бумаги или керамической диэлектрической технологии. Металлизированные пленочные и бумажные конденсаторы обладают превосходными свойствами самовосстановления и могут восстанавливаться после коротких замыканий и избегать более критических катастрофических отказов, обычно выходя из строя в цепи с разомкнутым режимом. Напротив, керамические конденсаторы могут стать нестабильными в зависимости от температуры и времени и не обладают свойствами самовосстановления.Керамические конденсаторы также склонны к короткому замыканию. Поскольку электромагнитные помехи всегда были фундаментальной трудностью при преобразовании мощности или интеграции различных систем, фильтрация является основным инструментом в наборе инструментов дизайнера.
Рисунок 2: Фильтр электромагнитных помех (вверху) имеет пленочные конденсаторы C X и C Y . Внизу показан сигнал до и после фильтрации конденсаторами для подавления электромагнитных помех или фильтром электромагнитных помех.
После выпрямления переменного напряжения конденсаторы являются еще одним ключевым компонентом ИИП.«Идеальная» конструкция имеет коэффициент мощности 1,0 и, следовательно, может потреблять всю энергию, которая может быть передана в нее. Предварительные регуляторы коррекции коэффициента мощности (PFC) повышают эффективность за счет увеличения коэффициента мощности и помогают снизить содержание гармоник на токовом входе. Конденсаторы компенсируют потери реальной мощности из-за индуктивных нагрузок. Схема PFC компенсирует всякий раз, когда формы волны напряжения и тока не совпадают по фазе, снижая уровень гармонических искажений. Поскольку PFC также требует использования полупроводниковых переключающих устройств, вместе с входным фильтром электромагнитных помех необходимо использовать дополнительные конденсаторы (предохранительные), фильтрующие электромагнитные помехи.
Преимущества внешней фильтрации
Схема переключения или переключаемого режима – это сердце SMPS. Транзисторы включаются и выключаются на высоких частотах, создавая чистую форму волны переменного тока с желаемой частотой и уровнями напряжения и тока. SMPS обеспечивает высокую эффективность с низким уровнем рассеивания тепла. Однако при переключении возникают пульсации, переходные процессы и шум в целом. Еще один каскад фильтра на выходе ИИП необходим для качественного питания нагрузки.
Высокопроизводительный SMPS будет иметь выходной каскад, поскольку пульсации выходного напряжения схемы переключения являются неотъемлемой частью. В других областях также могут возникать помехи (например, паразитная емкость), влияние которых можно увидеть на формах выходных сигналов SMPS.
Емкостной фильтр сглаживает дополнительные импульсы в выходном каскаде, так что на нагрузку подается почти постоянное напряжение постоянного тока. Выходной фильтр заряжается до пика входного напряжения, как видно на CF (положительная часть входа).Когда входное напряжение выходного каскада опускается ниже 0 В, конденсатор разряжается в нагрузку. Скорость его разряда зависит от постоянной времени RC, которая формируется сопротивлением нагрузки и конденсатором.
Некоторые приложения требуют точности и менее устойчивы к шуму, например, в медицинских, промышленных и бытовых приложениях. Шум, передаваемый по шине напряжения питания чувствительного оборудования, может вызвать неожиданные результаты в случайные моменты. В некоторых случаях это может стоить жизни или огромных денежных потерь продукции при производстве, например, если шум влияет на оборудование в критический момент.Перед покупкой всего нового оборудования или заменой источника питания простой в установке и предварительно спроектированный фильтр электромагнитных помех может помочь решить проблемы электромагнитных помех при гораздо меньшей стоимости и более быстрой конструкции. KEMET предлагает множество фильтров EMI / RFI.
Новый сертифицированный cUL / ENEC / CQC, F862-V054 X2 Конденсатор подавления электромагнитных помех
КонденсаторKEMET F862-V054 идеально подходит как для входной фильтрации EMI, так и для каскадов PFC SMPS или любых конструкций с аналогичными требованиями. F862-V054 также соответствует критериям для приложений, требующих более высокого уровня безопасности и долговременной стабильности в суровых условиях.Этот конденсатор обладает превосходными тепловыми преимуществами благодаря исключительно высоким характеристикам самовосстановления и устойчивости к ионизации из-за его специальной конструкции, устойчивой к условиям смещения при высокой температуре и влажности.
Превосходные результаты испытаний на погрешность температуры-влажности (THB) имеют решающее значение для определения адекватной производительности в реальной жизни в суровых условиях окружающей среды. Пленочные конденсаторы, такие как KEMET F862-V054, идеально подходят для того, чтобы выдерживать различные суровые условия, которые используются экзонами в бортовых системах зарядки автомобильных гибридных / электромобилей, микроинверторах солнечной энергии и интеллектуальных измерителях мощности.
Рисунок 3: F862-V054 Внутренняя конструкция X2
F862-V054 Конденсаторы класса X2 изготовлены из металлизированной полипропиленовой пленки, залитой самозатухающей смолой (см. Рисунок 3 выше). Они соответствуют стандарту AEC – Q200 Совета автомобильной электроники и имеют класс IIB (при испытании THB при 85 ° C, относительной влажности 85%, 310 В переменного тока, 500 часов) в соответствии с последним стандартом IEC. Они рассчитаны на 310 В переменного тока / 630 В постоянного тока и имеют диапазон рабочих температур от -40 ° C до + 110 ° C.
Новый сертификат cUL / ENEC, SMP253 Y2, SMD EMI Suppressor, бумажный конденсатор с пропиткой
SMP253 – единственный в отрасли бумажный конденсатор SMD с сертифицированным классом безопасности Y2.Y-конденсаторы в каскаде входного фильтра ослабляют синфазный шум, излучаемый устройством в сеть / линию электропередачи, или наоборот.
SMP253 обеспечивает высочайшую производительность и надежность из существующих конденсаторных технологий в корпусе для поверхностного монтажа (SMD) и идеально подходит для массовой сборки небольших портативных изделий. Y –конденсаторы, подключенные от одной ветви линии питания к земле (подключенной к шасси), должны выдерживать переходные процессы без сбоев, которые могут вызвать короткое замыкание или высокий ток утечки.Удары молнии – прекрасный пример того, почему перезаряжаемой бытовой электронике нужны фильтры, которые защищают ее от грязного электричества, ударов молнии или чего-то еще, что переносится в общедоступную сеть переменного тока.
Рисунок 4: Внутренняя конструкция SMP253 Y2
КонденсаторыSMP253 изготовлены из пропитанной эпоксидной смолой бумаги в качестве диэлектрического материала (см. Рисунок 4 выше). Такая конструкция сводит к минимуму риск образования внутренних воздушных карманов. Такие карманы могут начать ионизацию, которая со временем приведет к окислению металлизации конденсатора, что приведет к потере емкости.Во влажных условиях водяной пар может усилить процесс окисления и ускорить потерю емкости. Однако в конденсаторной технологии такого типа не наблюдается такого явления. Напротив, поглощение воды приведет к увеличению емкости из-за вклада более высокой диэлектрической проницаемости воды.
Рисунок 5: Ускоренный срок службы, испытание на погрешность температуры и влажности (85 ° C / относительная влажность 85%) с использованием различных технологий пленок для подавления электромагнитных помех. Пример: Бумага: SMP253 Y2; Heavy Duty: полипропилен F862-V054 X2; Стандарт: полипропилен R46 X2.
Во время ускоренного испытания срока службы (рис. 5) бумажный диэлектрик SMP253 поглощает водяной пар с более высокой диэлектрической проницаемостью, чем другие конденсаторные технологии, что приводит к увеличению значения емкости. Напротив, конструкция для тяжелых условий эксплуатации (синяя тенденция на рис. 5) наглядно демонстрирует характеристики технологии F862-V054 X2 PP, обеспечивая очень стабильное падение значения низкой емкости в аналогичных жестких условиях испытаний в течение продолжительных часов.
KEMET SMP253 Y2 поддерживает функции безопасности, фильтрации и обработки переходных процессов для снижения электромагнитных помех в низкопрофильном корпусе.SMP253 является лучшим по характеристикам безопасности для Y-конденсаторов благодаря превосходным свойствам самовосстановления, которые могут предотвратить катастрофические отказы. Для критических и требовательных приложений, таких как военные и медицинские, которые также требуют высокой производительности, значение емкости должно оставаться постоянным, независимо от того, как долго он должен непрерывно работать. SMP253 очень стабилен при импульсных переходных процессах напряжения, рассчитан на максимальную надежность и безопасность, и он начинает терять минимальное значение емкости только после более чем 11 лет непрерывной работы.
Новые сертифицированные cUL и ENEC, фильтр электромагнитных помех FLLE2- (P, Q, R, S, U)
KEMET FLLE2 пяти серий (P, Q, R, S, U) – это внешние фильтры электромагнитных помех, которые были разработаны специально для развязки синфазных и дифференциальных шумов от оборудования, загрязняющего общие соединения. Внешний фильтр FLLE2 очищает шумы, создаваемые импульсным источником питания, от влияния на другое оборудование через линию электропитания переменного тока. Серия FLLE2- (P, .., U) – это универсальные внешние однофазные фильтры с высоким затуханием, что увеличивает запас для производственных различий между системами.Характеристики FLLE2 делают их идеальными для промышленного или медицинского применения.
Рисунок 6: Пример конфигурации цепи для серий FLLE2-P и FLLE2-U (наименьшее и наибольшее затухание)
Серия FLLE2 рассчитана на 300 В переменного / постоянного тока со стандартным номинальным током от 1 до 32 А (при 40 ° C). Линейка из пяти серий фильтров предлагает повышенные характеристики вносимых потерь, выбор среднего, высокого и сверхвысокого уровней затухания, а также версии медицинского класса для обеспечения нулевого тока утечки.Также есть вариант с гибкими проводными соединениями.
Фильтры– это как предоплаченная страховка на случай неисправностей оборудования в будущем. Однако качество компонентов фильтра может повлиять на фактические результаты. Высокопроизводительную фильтрацию можно решить с помощью качественных компонентов от KEMET.
Фильтр FLLE2- (P, Q, R, S, U), конденсаторы SMP253 и F862-V054 обеспечивают определяющее в отрасли качество для множества приложений, требующих безопасных вариантов фильтрации. Узнайте больше, посетив https: // www.kemet.com/en/us/applications/filtering.html.
Конденсатор фильтра– обзор
Выходные фильтрыКогда пульсации выходного напряжения преобразователя должны быть менее ≈2% от выходного напряжения, обычно лучше добавить выходной фильтр (Рисунок 22), чем просто «грубо форсировать» пульсации за счет использования очень больших выходных конденсаторов. Выходной фильтр состоит из небольшой катушки индуктивности (от ≈2 мкГн до 10 мкГн) и второго выходного конденсатора, обычно от 50 мкФ до 200 мкФ. Индуктор должен быть рассчитан на ток полной нагрузки.Материал сердечника не важен (потери в сердечнике незначительны), за исключением того, что материал сердечника будет определять размер и форму индуктора. Последовательное сопротивление должно быть достаточно низким, чтобы избежать нежелательной потери эффективности. Это можно оценить по следующей формуле:
Рисунок 22. Выходной фильтр
(105) RL = (ΔE) (VOUT) (IOUT) (E) 2
«E» – общая эффективность, а ΔE – потеря эффективности, выделенная для фильтр. Оба они выражаются в виде отношения, т. Е. 2% ΔE = 0,02 и 80% E = 0,8.
Чтобы получить требуемые значения компонентов для фильтра, необходимо принять значение для индуктивности или ESR конденсатора, а затем вычислить оставшееся значение.Фактическая емкость в микрофарадах имеет второстепенное значение, поскольку предполагается, что конденсатор будет в основном резистивным на частотах пульсаций. Одним из факторов, влияющих на емкость конденсатора фильтра, является переходная характеристика преобразователя при нагрузке. Небольшой конденсатор выходного фильтра (высокий ESR) позволит выходному сигналу чрезмерно «подпрыгивать», если возникают переходные процессы с большой амплитудой нагрузки. Когда ожидаются эти переходные процессы нагрузки, размер конденсатора выходного фильтра должен быть увеличен для удовлетворения требований к переходным процессам, а не только для ограничения пульсаций.В этой ситуации основной выходной конденсатор можно уменьшить, чтобы просто удовлетворить требованиям по току пульсаций. Полная конструкция должна быть проверена на переходные процессы с полным ожидаемым изменением нагрузки.
Если сначала выбирается конденсатор, значение индуктивности можно найти из требований к ослаблению пульсаций.
Понижающий преобразователь с треугольной пульсацией в фильтр:
(106) Lf = (ESR) (ATTN) 8f
Все остальные преобразователи с прямоугольной пульсацией в фильтр:
(107) Lf = (ESR) (ATTN) ( DC) (1-DC) f
ESR = последовательное сопротивление конденсатора фильтра.
ATTN = Требуется затухание пульсаций, как отношение размаха пульсаций IN к размаху пульсаций OUT.
DC = рабочий цикл преобразователя. (Если неизвестно, используйте в худшем случае 0,5).
Пример: Понижающий преобразователь 100 кГц с пульсацией 150 мВП-П, которая должна быть уменьшена до 20 мВ. ATTN = 150/20 = 7,5. Предположим, фильтрующий конденсатор с ESR = 0,3 Ом
(108) L = (0,3) (7,5) 8 (105) = 2,8 мкГн
Пример: Преобразователь положительной полярности 100 кГц с пульсацией на выходе 250 мВ PP , который необходимо снизить до 30 мВ.Предположим, что рабочий цикл был рассчитан при 30% = 0,3, а ESR конденсатора фильтра составляет 0,2 Ом
(109) L = (0,2) (250/30) (0,3) (1-0,3) 105 = 3,5 мкГн
Если катушка индуктивности известна, уравнения можно переставить, чтобы решить для конденсатора ESR:
Понижающий преобразователь:
(110) ESR = 8f (L) ATTN
Прямоугольная пульсация In:
ESR = f • L (ATTN) (DC) (1-DC)
Выходной фильтр будет влиять на регулирование нагрузки, если он находится «вне» контура обратной связи регулятора. Последовательное сопротивление катушки индуктивности фильтра будет добавляться непосредственно к выходному сопротивлению замкнутого контура преобразователя.Это сопротивление замкнутого контура обычно находится в диапазоне от 0,002 Ом до 0,01 Ом, поэтому сопротивление катушки индуктивности фильтра 0,02 Ом может привести к значительным потерям при регулировании нагрузки. Одно из решений – переместить фильтр «внутрь» контура обратной связи, перемещая точки считывания на выход фильтра. По возможности этого следует избегать, поскольку добавленный фазовый сдвиг фильтра может вызвать трудности при стабилизации преобразователя. Понижающие преобразователи допускают наличие выходного фильтра внутри контура обратной связи за счет простого уменьшения частоты единичного усиления контура.Положительно-отрицательные преобразователи и повышающие преобразователи имеют «ноль в правой полуплоскости», что делает их очень чувствительными к дополнительному фазовому сдвигу. Чтобы избежать проблем со стабильностью, сначала следует определить, действительно ли ухудшение регулирования нагрузки, вызванное фильтром, является проблемой. Большинство используемых сегодня цифровых и аналоговых «микросхем» допускают небольшие изменения напряжения питания, практически не влияющие на производительность.
Когда измерительный резистор подключен к выходу фильтра, «решение» проблем со стабильностью состоит в подключении конденсатора от входа фильтра к отводу на делителе обратной связи, как показано на рисунке 23.Это действует как «прямой» путь вокруг фильтра. Минимальный размер C X будет определяться характеристикой фильтра, но должен находиться в диапазоне от 0,1 мкФ до 1 мкФ.
Рис. 23. Упреждающая связь, когда выходной фильтр находится внутри контура обратной связи
C X теоретически можно подключить непосредственно к выводу FB, но это следует делать только в том случае, если размах колебаний на основном выходном конденсаторе меньше чем 75 мВ PP .
Несколько слов о «измеренных» пульсациях на выходе фильтра.Истинное напряжение пульсаций должно содержать только основную частоту частоты переключения, потому что высшие гармоники и «выбросы» очень сильно затухают. Если пульсация, измеренная на осциллографе, слишком высока или содержит высокие частоты, вероятно, неисправен метод измерения. См. Раздел «Осциллографическая техника».
Конденсаторный фильтр – обзор
3.4.1 Описание и модель
До сих пор мы рассматривали выпрямители, подключенные к идеальным источникам напряжения на стороне AC и к идеальным источникам тока на стороне DC 2 .На практике источники переменного тока, используемые с выпрямителями, не являются идеальными источниками напряжения; Фактически они представляют собой мощные сети, характеризующиеся электродвижущей силой, электродвижущей силой (ЭДС), соединенной последовательно с низким импедансом. Однако эти сети, в частности, включают трансформаторы, и, как показано в главе 5 тома 1 [PAT 15a], эти компоненты представляют индуктивность рассеяния во вторичной обмотке (добавленной к линейной индуктивности кабелей, отделяющих распределительный трансформатор от нагрузки). . Источник входного сигнала можно более точно смоделировать как источник напряжения, включенный последовательно с индуктивностью (и даже сопротивлением).Однако в нашем конкретном контексте мы будем игнорировать компонент сопротивления сети, чтобы сосредоточиться на ее индуктивном поведении. В выпрямителях такое поведение является причиной явления, известного как перекрытие.
Этот момент можно проиллюстрировать на конкретном примере диодного выпрямителя PD3; Затем мы обобщим нашу модель перекрытия для других типов преобразователей (диодных или тиристорных мостов). Это исследование основано на диаграмме, показанной на рис. 3.22, где мы видим, что в дополнение к e.м.ф., сеть имеет одинаковые индуктивности l net для каждой фазы (на основе гипотезы сбалансированной сети). Однако модель шины постоянного тока такая же, как на рис. 3.10: мы считаем, что нагрузка ведет себя как идеальный источник тока.
Рисунок 3.22. Диод PD3 с нагрузкой типа источника тока, с вводом от индуктивной сети
При этом уже невозможно переключаться с одного диода на другой в коммутационной ячейке. Ранее для верхней ячейки ( D 1 , D 2 , D 3 ), например, проводящий диод имел наивысший потенциал на аноде.В этом случае два диода могут находиться в проводящем состоянии одновременно; Фактически, когда диод начинает проводить (когда потенциал его анода становится выше, чем у диода, ранее находившегося в проводимости), ток через него увеличивается не мгновенно, в то время как ток в диоде, который изначально был в проводимости уменьшается в той же пропорции. Два тока (диодов, обозначенных как u и υ , в общем случае) должны постоянно проверять следующее условие:
[3.70] iu + iυ = I0
Как следствие, уравнение контура, включающего две фазы электрической сети, может быть записано:
[3.71] Vu − Vυ = lnet (diudt − diυdt)
На основе [3.70 ]:
[3.72] diudt + diυdt = 0
таким образом:
[3.73] Vu − Vυ = 2lnetdiudt
С другой стороны, входные фазные напряжения V u и V υ можно записать в виде:
[3.74] Vu = Vmax.cos (ω.t + ϕ0)
и:
[3.75] Vυ = Vmax.cos (ω.t + ϕ0 ± 2π3)
Эти напряжения, следовательно, пересекаются для:
[3,76] ω.t + ϕ0 = ± π3
, имеющего значение В max / 2.
Переключение может быть затем проанализировано с этого момента (или, точнее, этого угла, после изменения переменной θ = ω . t + ϕ 0 ). Таким образом:
[3.77] Vu = Vmax.cos (θ)
Для V υ мы произвольно решаем считать, что это напряжение представляет собой запаздывание 3 :
[3.78] Vυ = Vmax.cos (θ − 2π3)
Следовательно, до θ 0 = π /3, проводящий диод D ut ; после этого момента диод D υt переходит в проводимость. Поэтому необходимо оценить продолжительность одновременной проводимости двух диодов (известной как перекрытие). Принимая уравнение [3.73], после изменения переменной мы можем записать:
[3.79] iu (θ) −iu (θ0) = 12lnetω∫θ0θ (Vu (ξ) −Vυ (ξ)). Dξ
As diode D ut находится в проводимости до θ 0 , мы знаем, что i u ( θ 0 ) = I 0 .Заменяя их выражениями V u и V υ , получаем:
[3.80] iu (θ) = I0 + Vmax2lnetω · ∫θ0θ (cos (ξ) −cos (ξ − 2π3)) .dξ
отсюда:
[3.81] iu (θ) = I0 + Vmax2lnetω · [sin (θ) −sin (θ0) + sin (θ0−2π3) −sin (θ − 2π3)]
Принимая θ 0 = π /3, получаем:
[3.82] iu (θ) = I0 + Vmax2lnetω. [Sin (θ) −sin (θ − 2π3) −2sin (π3)]
Наконец, поскольку нам нравится рассматривать момент θ , расположенный после θ 0 , мы можем снова изменить переменную:
[3.83] θ = θ0 + α = π3 + α
Отсюда:
[3,84] iu (θ) = I0 + Vmax2lnetω. [Sin (π3 + α) −sin (α − π3) −2sin (π3)]
Мы можем использовать этот результат со следующими тригонометрическими формулами:
[3.85] {sin (a + b) = sina.cosb + sinb.cosasin (a − b) = sina.cosb − sinb.cosa
отсюда:
[3,86] iu (θ = π3 + α) = I0−3Vmax2lnetω. (1 − cosα)
Затем можно рассчитать «угловую» длительность α = α e одновременного подключения двух диодов. путем определения момента, в который ток i u отменяется:
[3.87] iu (π3 + αe) = I0−3Vmax2lnetω. (1 − cosαe) = 0
Таким образом, получаем:
[3.88] 1 − cosαe2lnetω.I03Vmax
отсюда:
[3.89] αe = arccos (1 −2lnetω.I03Vmax)
Во время рассматриваемой фазы мы можем рассчитать напряжение υ PO , приложенное к общему аноду выпрямителя:
[3,90] υPO = Vu − lnetdiudt = Vυ − lnetdiυdt
, следовательно, :
[3.91] υPO = 12 (Vu − lnetdiudt + Vυ − lnetdiυdt)
и, используя [3.72], мы можем упростить это выражение и получить:
[3.92] υPO = 12 (Vu + Vυ)
Когда напряжение В υ становится выше, чем В u , полученное напряжение ниже, чем использованное в идеализированной модели, представленной выше. Таким образом, перекрытие приводит к мгновенному падению напряжения, что приводит к снижению среднего напряжения за период. Как мы уже видели, среднее выходное напряжение двойного моста в два раза больше напряжения одинарного моста. Это все еще поддается проверке, поэтому мы можем основывать наши рассуждения на одиночном мосту ( D 1 t , D 2 t , D 3 t ).Мы можем вычислить среднее напряжение 〈 v PO 〉, поместив фазу перекрытия в начало интервала интегрирования. В нашем случае нам нравится интегрировать υ P 0 ( θ ) между π /3 и π :
[3,93] 〈υPO〉 = 2π3∫π / 3πυPO (θ) .dθ = 2π3 (∫π / 3π / 3 + αeVu (θ) + Vυ (θ) 2.dθ + ∫π / 3 + αeπVυ (θ) .dθ)
, помня, что:
[3.94] {Vu ( θ) = Vmax.cos (θ) Vυ (θ) = Vmax.cos (θ − 2π3)
Чтобы упростить расчет, полезно определить падение напряжения в результате перекрытия, а не выражение выходное напряжение.Поэтому нам необходимо вычислить разницу между идеальным средним выходным напряжением, обозначенным как 〈υPO〉 0, и [3.93]. Обратите внимание, что:
[3.95] 〈υPO〉 0 = 2π3∫π / 3πVυ (θ) .dθ = 32π (∫π / 3π / 3 + αeVυ (θ) .dθ + ∫π / 3 + αeπVυ (θ). dθ)
отсюда:
[3.96] Δ 〈υPO〉 = 〈υPO〉 – 〈υPO〉 0 = 32π (∫π / 3π / 3 + αeVu (θ) −Vυ (θ) 2.dθ)
Замена V u , V υ и α e по их соответствующим значениям, получаем:
[3.97] Δ 〈υPO〉 = 3Vmax34π × (∫π / 3π / 3 + arccos ( 1−2lnetω.I03Vmax) cos (θ + π6) dθ)
отсюда:
[3.98] Δ 〈υPO〉 = 3Vmax34π × (sin (π2 + arccos (1−2lnetω.I03Vmax)) – 1)
Применение одного из тригонометрических По формулам, приведенным в [3.85], получаем:
[3.99] Δ 〈υPO〉 = – 3lnetω.I02π
Здесь явно наблюдается падение напряжения, о чем свидетельствует знак «-». Кроме того, мы видим, что это падение напряжения пропорционально току, подаваемому на нагрузку. Следовательно, система ведет себя так, как если бы это падение было результатом сопротивления: это известно как эквивалентное сопротивление перекрытия
Этот результат соответствует полуволновому мосту.Отметим, что падение напряжения для двухполупериодного моста увеличивается вдвое. Результат можно обобщить для любого числа k фаз (для полуволновых мостов Pk и двухполупериодных мостов PDk ):
[3.100] {Δ 〈υPN〉 Pk = −klnetω.I02πΔ 〈υPN 〉 PDk = −klnetω.I0π
Таким образом, эквивалентные сопротивления перекрытия равны RempPk и RempPDk, соответственно, определяемые следующим образом:
[3.101] {RempPk = klnetω2πRempPDk = klnetωπ
Примечания 3.6 Получены эти результаты для диодных мостов их также можно перенести на управляемые выпрямители. Для удаления компонентов переменного тока или их фильтрации в цепи выпрямителя используется цепь фильтра. Схема фильтра – это устройство для удаления компонентов переменного тока выпрямленного выхода, но позволяет компонентам постоянного тока достигать нагрузки. Схема фильтра, как правило, представляет собой комбинацию индуктивности (L) и конденсатора (C), называемую схемой LC-фильтра. Конденсатор пропускает только переменный ток, а катушка индуктивности пропускает только постоянный ток.Таким образом, подходящая цепь L и C может эффективно отфильтровать компонент переменного тока из выпрямленной волны. Схема фильтра состоит из пассивных элементов схемы, т. Е. Катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов и их комбинации. Действие фильтра зависит от электрических свойств пассивных элементов схемы. Например, катушка индуктивности позволяет проходить через нее постоянному току. Но он блокирует переменный ток.С другой стороны, конденсатор пропускает переменный ток через него. Но он блокирует постоянный ток. Некоторые из важных фильтров приведены ниже. Фильтр этого типа также называется дроссельным фильтром. Он состоит из индуктора L, который вставлен между выпрямителем и сопротивлением нагрузки R L . Выпрямитель содержит компоненты переменного тока, а также компоненты постоянного тока. Когда выход проходит через катушку индуктивности, он обеспечивает высокое сопротивление компоненту переменного тока и отсутствие сопротивления D.Компоненты C. Следовательно, компоненты переменного тока выпрямленного выхода блокируются, и только компоненты постоянного тока достигаются при нагрузке. В этом фильтре конденсатор подключен к нагрузке во время нарастания цикла напряжения, он получает заряд, и этот заряд подается на нагрузку во время падения цикла напряжения. Этот процесс повторяется для каждого цикла, и, таким образом, отталкивание уменьшается по всей нагрузке. Это показано на рисунке выше. Он популярен из-за невысокой стоимости, небольших размеров, меньшего веса и хороших характеристик.Подходит для нагрузки до 50 мА, как в элиминаторах транзисторных батарей радиоприемника. В фильтре индуктивности коэффициент пульсации прямо пропорционален сопротивлению нагрузки. С другой стороны, в конденсаторном фильтре оно изменяется обратно пропорционально сопротивлению нагрузки. Следовательно, если мы объединим индуктивный фильтр с конденсатором, коэффициент пульсации станет почти независимым от фильтра нагрузки. Он также известен как входной фильтр индуктора, входной фильтр дросселя, L-вход или LC-секция. В этой схеме дроссель включен последовательно с нагрузкой. Он обеспечивает высокое сопротивление компонентам переменного тока и позволяет компонентам постоянного тока проходить через нагрузку. Конденсатор, подключенный к нагрузке параллельно, отфильтровывает любые компоненты переменного тока, протекающие через дроссель. Таким образом, reppls выпрямляются, и через нагрузку обеспечивается плавный постоянный ток. Он состоит из одной катушки индуктивности и двух конденсаторов, подключенных к каждому ее концу. Три компонента расположены в форме греческой буквы Пи.Его также называют фильтром Pi на входе конденсатора. Входной конденсатор C 1 выбран так, чтобы обеспечить очень низкое реактивное сопротивление на частоту отталкивания, поэтому основная часть фильтрации выполняется C 1 . Большая часть оставшихся репеллеров удаляется комбинированным действием L и C 2 . Эта схема дает гораздо лучший фильтр, чем LC-фильтр. Однако C 1 по-прежнему напрямую подключен к источнику питания, и ему потребуется сильный импульс тока, если ток нагрузки велик. Этот фильтр используется для слаботочного оборудования. Наша последняя тема – это класс ИС, известный как фильтры с переключаемыми конденсаторами. Это всего лишь частные реализации уже рассмотренных нами типов фильтров. Как правило, фильтры на переключаемых конденсаторах бывают двух типов: с фиксированным порядком и выравниванием и универсальные (на основе переменных состояния). Типичная фиксированная ИС может предложить фильтр Баттерворта нижних частот шестого порядка. Количество необходимых внешних компонентов минимально.Универсальные типы предлагают большую часть гибкости схем переменных состояния, обсуждавшихся ранее. Оба типа настраиваются и относительно просты в использовании. Настройка выполняется путем регулировки частоты внешнего тактового сигнала. Чем выше тактовая частота, тем выше результирующая критическая частота. Эти ИС предлагают удобный подход «черного ящика» к проектированию универсальных фильтров. Как и в случае с большинством устройств специального назначения, в технических паспортах отдельных производителей будут указаны конкретные области применения и процедуры проектирования для их частей. Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Схема переключаемого конденсатора. Концепция фильтра на переключаемых конденсаторах весьма интересна. Основная идея состоит в том, чтобы имитировать резистор с помощью конденсатора и пары переменных переключателей. В качестве примера на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показан простой интегратор. Как вы уже видели, интеграторы – это не более чем фильтры нижних частот первого порядка. В этой схеме входной резистор заменен конденсатором \ (C_ {in} \) и парой переключателей.Эти переключатели управляются неперекрывающимися двухфазными часами. Это означает, что когда один переключатель замкнут, другой будет разомкнут, и что во время переключения один переключатель разомкнет контакт до того, как сработает другой переключатель. (Иногда это называют переключателем «прерывание перед включением».) В течение первой половины тактового цикла \ (C_ {in} \) заряжается до значения \ (V_ {in} \). Во второй половине цикла этот заряд передается интегрирующему конденсатору. Следовательно, общий заряд, передаваемый за один такт, составляет \ [Q = C_ {дюйм} V_ {дюйм} \ label {11.25} \] Поток заряда в зависимости от времени определяет ток, поэтому средний входной ток равен \ [I_ {in} = \ frac {Q} {T_ {clock}} \ label {11.26} \] Подставляя уравнение \ ref {11.25} в уравнение \ ref {11.26}, получаем \ [I_ {in} = C_ {in} \ frac {V_ {in}} {T_ {clock}} \ label {11.27} \] Поскольку входное сопротивление определяется как отношение \ (V_ {in} \) к \ (I_ {in} \), и учитывая, что \ (f_ {clock} \) является обратной величиной \ (T_ {clock} \), Уравнение \ ref {11.27} используется для нахождения \ (R_ {in} \): \ [R_ {in} = \ frac {1} {C_ {in} f_ {clock}} \ label {11.28} \] Уравнение \ ref {11.28} говорит о двух важных вещах: во-первых, поскольку \ (R_ {in} \) устанавливает входное сопротивление, из этого следует, что входное сопротивление обратно пропорционально тактовой частоте. Во-вторых, поскольку \ (R_ {in} \) используется для определения угловой частоты (в сочетании с конденсатором интегрирования / обратной связи), из этого следует, что критическая частота этой схемы прямо пропорциональна тактовой частоте.Другими словами, удвоение тактовой частоты уменьшит входное сопротивление вдвое и удвоит критическую частоту. В зависимости от фактической конструкции ИС соотношение между тактовой частотой и критической частотой будет постоянным. Это очень полезный атрибут. Это означает, что вы можете создать настраиваемый / перестраиваемый фильтр, используя одну из этих микросхем и регулируемый генератор прямоугольных сигналов. В этом отношении все, что может генерировать прямоугольную волну (например, персональный компьютер), может использоваться для управления откликом фильтра. Обычно отношение тактовой частоты к критической частоте находится в диапазоне от 50 до 100. Нижний предел тактовой частоты контролируется внутренними путями утечки, которые создают ошибки смещения. Верхний предел контролируется временем установления переключателя, задержками распространения и т.п. Диапазон от 100 Гц до 1 МГц является разумным. Это означает, что этими устройствами покрывается весь диапазон звуковых частот. Для использования на самых высоких частотах или с источниками с высоким импедансом следует использовать входной буферный усилитель. Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Блок-схема MF10. Перепечатано с любезного разрешения Texas Instrutments Примером ИС фильтра с переключаемыми конденсаторами является MF10, показанный на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). MF10 – это двойной фильтр второго порядка, который можно подключать в различных режимах. Третий режим является формой переменной состояния общего назначения и показан на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Объединение двух секций может дать системы четвертого порядка. Во всех случаях количество внешних компонентов минимально. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): эквивалент режима 3 MF10 (переменная состояния). Перепечатано с любезного разрешения Texas Instrutments Пример фильтра четвертого порядка показан на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). Как видите, конструкция скудная, используется всего четыре резистора на секцию. Короче говоря, такие устройства, как MF10, являются хорошим выбором для работы с фильтрами общего назначения, особенно когда важны пространство и настройка. Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): фильтр нижних частот Чебышева четвертого порядка MF10.Перепечатано с любезного разрешения Texas Instrutments Еще одно интересное устройство – LTC1068 от Linear Technology. LTC1068 представляет собой четырехканальное устройство, поэтому возможен каскадный ответ до восьмого порядка. Поскольку эти фильтры в основном представляют собой не что иное, как вариант переменной состояния с переключаемым конденсатором, возможен широкий диапазон типов отклика. К ним относятся высокочастотный, низкочастотный, полосовой и режекторный выходы, а также различные настройки, включая Бесселя, Баттерворта и Чебышева.LTC1068 является модульным, поэтому его внутренние операционные усилители могут использоваться в качестве блоков усиления или для создания режекторного выхода без добавления внешних операционных усилителей (как показано в примере 11.8.1). Обычно для реализации данной функции фильтра требуется не более четырех или пяти внешних компонентов (резисторов и конденсаторов). Порядок расчета компонентов указывается производителем. Хотя фильтры на переключаемых конденсаторах предлагают относительно быструю и физически небольшую реализацию, они не идеальны. Во-первых, прохождение тактового сигнала обычно находится в диапазоне 10 мВ, что означает, что 10 мВ тактового сигнала «просачиваются» на выход.К счастью, этот сигнал намного выше критической частоты, но может вызвать некоторые проблемы для приложений с низким уровнем шума. Другая проблема возникает из-за того, что фильтры с переключаемыми конденсаторами фактически являются устройствами дискретизации данных. Как вы увидите в следующей главе, устройства дискретизации данных могут страдать от явления, вызывающего искажения, называемого наложением спектров. Во избежание наложения спектров входной сигнал не должен содержать компонентов, превышающих половину тактовой частоты. Например, если MF10 используется для создания фильтра 1 кГц с тактовой частотой 50 кГц, ни один компонент входного сигнала не может превышать 25 кГц (половина тактовой частоты), если необходимо избежать наложения спектров. Цепи фильтров – индукционный фильтр, LC-фильтр, CLC или PI-фильтр, конденсаторный фильтр
Индукторный фильтр
Конденсаторный фильтр
LC фильтр
CLC или круговой фильтр
11.10: Фильтры с переключаемыми конденсаторами – Engineering LibreTexts
