Самодельный сетевой фильтр из доступных деталей.
Фото 1. |
В некоторых случаях только самодельный фильтр может спасти положение, сэкономить время и деньги и одновременно улучшить настроение, убрав помехи с экрана телевизора, или приручить, наконец, компьютерную мышку, не желающую передвигаться по экрану монитора из-за помех от сверхмощного блока питания.
Фото 2. 50 Гц, после чего радио скончалось. |
Первую
кратковременную арию промышленной сети я услышал в детстве, вставив в розетку
на 127 вольт абонентский громкоговоритель. Радио с частотой в 50 Гц отпело
быстро, извергнув запах трансформаторного масла. Этот опыт я никому не советую
повторить. Лучше найдите карманный или переносной приёмник с диапазоном длинных
и средних волн и встроенной магнитной антенной. Настройтесь на любую
радиостанцию и поднесите приёмник к включённой энергосберегающей или светодиодной лампе, прислоните к
выключенному, но оставленному в дежурном режиме телевизору, к вставленному с
сеть блоку питания выключенного компьютера, к зарядке мобильного телефона и,
наконец, просто к сетевым проводам. Вместо радиопередачи услышите шум, треск,
свист, рокот, урчание. Теперь
промышленная сеть благодаря современным источникам питания потребителей энергии
превратилась в источник помех, а сами сетевые провода в передающие антенны этих
помех.
Все современные сетевые блоки питания электронных устройств изменились. Теперь редкость отыскать громоздкий понижающий трансформатор, включающий в себя килограммы меди и железа. Компьютерный блок питания сегодня уменьшается на ладони. Такое стало возможно благодаря применению импульсных блоков питания, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное стабилизированное. Составная часть новых источников питания представляет собой генераторы импульсов с частотами от 40 кГц до 1 МГц и более. Спектр импульсного сигнала богат высшими гармониками, они то и мешают нормальной работе приёмника, забивая диапазон помехами. Таким образом, экономия энергопотребления, металла, уменьшение веса и габаритов негативно сказывается на показателях сети и она помимо основного синусоидального сигнала с частотой 50 Гц, содержит ещё массу других ненужных сигналов, мешающих работе других устройств.
Первое, что я сделал, когда на экране телевизора появлялись помехи в момент, когда сын в соседней комнате работал на мощном компьютере, это обрезал сетевые провода от его блока питания и сделал самодельную вставку сетевого фильтра. Промышленный сетевой фильтр, укомплектованный розетками (сетевой удлинитель с фильтром), помогал слабо, ибо в нём тоже экономили на меди, феррите и стали. Конечно, в промышленном масштабе я допускаю экономию, но когда это касается меня лично, то тут не до экономии. С меня спросят по полной за плохую картинку на экране телевизора.
Задача сетевого фильтра пропустить частоту 50 Гц и вырезать всё, что выше этой частоты. Такой фильтр имеет название ФНЧ — фильтр нижних частот, именно их он должен пропустить без потерь, подавив все высокочастотные помехи, которые принимает приёмник в СВ, ДВ и КВ диапазонах и которые образуют помехи на экране телевизора. Несмотря на то, что источники питания изменились, не изменились фильтры, их конструкция осталась неизменной на протяжении столетнего периода и ничего нового в самодельной конструкции не будет. Будет только большее количество звеньев самого фильтра, ибо, чем их больше, тем больше подавление помех, и тем лучше фильтр и тем он мне более дорог и вовсе не потому, что имеет какую-то стоимость, а потому, что справляется со своей задачей лучше заводского. Решить задачу подавления помех, всё равно, что вернуться в прошлое. Всё на чём в свое время было сэкономлено, как в металле, так и в размерах придётся вернуть обратно, но не в виде трансформаторов, а в виде фильтров ФНЧ, которые чем-то напоминают трансформатор.
Фото 3. На переднем плане сетевой фильтр. |
Фото 4. На плате вместо фильтра, поглощающего помехи, стоят перемычки. |
Всё бы ничего, но прогресс не стоит на месте, и уже на следующей плате вы обнаружите материальную экономию, где вместо фильтра помех, место сердечника и катушек занимают две перемычки. Такая рационализация существенно подпортит работу приёмника или телевизора. Только теперь не пытайтесь вскрывать все блоки питания и проверять, стоят ли там дроссели, поглощающие помехи, возможно, такой блок стоит у соседа, но он об этом даже не подозревает.
По выходным на даче существенно рябила картинка при приёме аналогового телевизионного вещания на активную внешнюю антенну. Но это и понятно: работали газонокосилки, поливальные насосы, заряжались ноутбуки и сотовые телефоны. На нижних участках диапазона, начиная с первой программы больше всего было помех. Спас положение всё тот же сетевой фильтр, установленный в разрыв сетевого провода питания антенного усилителя непосредственно перед блоком питания усилителя. Кстати он же, включенный аналогичным образом, немного улучшит качество приёма эфирного цифрового сигнала («зависаний» или «мозаики» будет меньше при неуверенном приёме).
Фото 5. Через такой фильтр я запитал блок питания антенного усилителя. |
Зачистить сразу всю сеть от помех — задача трудоёмкая, а вот найти источник помех, заблокировать его дополнительным фильтром или защитить электронное устройство аналогичным фильтром – вполне реально. У любого мастера – ломастера всегда найдётся в кладовке картонная коробка, куда складываются платы от старых компьютеров, телевизоров, всевозможных, вышедших из строя зарядных устройств и платы других электронных блоков. У таких плат можно позаимствовать детали для изготовления самодельного сетевого фильтра. Сам дроссель установлен непосредственно около шнура питания. Конденсаторы с номиналами от 0,01 до 0,1 мкФ, с напряжением не менее 400 вольт смело снимайте с плат. Подойдут и конденсаторы меньшего номинала ёмкости, их можно ставить параллельно.
| Рис. 1. Электрическая схема фильтра на двух сердчниках. |
Наверно, как ребёнку, ломающему игрушку, чтобы узнать, как это работает, мне было интересно посмотреть, что находится внутри коробочки с рекламными надписями, обещающими защиту от сетевых помех только что купленного удлинителя с дополнительными розетками.
Фото 6. |
Фото 7. |
Мечтая увидеть в изделии ферритовые кольца с намотками и высоковольтные конденсаторы, я был разочарован, так как в глаза бросился один единственный элемент под названием варистор – резистор с нелинейной характеристикой, способный только защитить потребителей от импульсных воздействий напряжений, превышающих максимальное пороговое значение промышленной сети.
Фото 8. |
В настоящее время варисторы устанавливаются почти во всей радиоэлектронной аппаратуре, и установка его в удлинителе – чисто рекламный ход. Нет, я не спорю, деталь нужная, но от помех импульсных источников питания не спасёт.
Фото 10. |
Самодельная конструкция помехозащитного дросселя.
Фото 11. Далее петлю следует разомкнуть. |
| Фото 12. Сетевой фильтр из деталей от старого монитора. |
Помехи радиоприёму от энергосберегающих ламп.
Перед сдачей таких ламп в утиль необходимо экспроприировать из них ферритовый дроссель. Из них можно сделать простой фильтр ФНЧ для другой энергосберегающей или светодиодной лампы.
Фото 13. |
Сетевые фильтры. Как выбрать. Устройство и виды. Применение
Параметры электрических сетей далеки от идеала, и реализовать это практически невозможно. Оборудование генераторов, проводки, подстанций изношены. При работе с бытовыми приборами мы отключаем и включаем их в сеть, а мощность у них бывает большая. Даже в объеме своей квартиры возникают перепады напряжения, с которыми ничего не сделать. Угадать, когда будет повышение или понижение напряжения в сети, тоже невозможно.
Старые образцы бытовой техники не были так чувствительны к «сюрпризам» сети питания. Современная техника состоит из чувствительной электроники, которой она начинена по полной программе. Самый простой и недорогой метод защиты электроустройств от неисправностей – подать на них питание используя сетевые фильтры.
Для чего нужны сетевые фильтры
Если не знать задач, выполняемых сетевым фильтром, то невозможно правильно его выбрать. Существует несколько задач, которые решает фильтр, и его назначение.
Защита от скачков напряжения
В паспорте или инструкции каждого устройства даны значения номинального напряжения. В условиях гарантии обычно указывают одним из пунктов, что гарантия сохраняется при качественном сетевом питании. Если это не будет соблюдено, то права покупателя на бесплатный ремонт или замену изделия в течение гарантийного периода аннулируются.
Обычно в одной линии питания подключены несколько разных по мощности и специфике работы технических устройств. Это неизбежно ведет к скачкам и перепадам параметров сети. Отключения и включения холодильников, в одном подъезде дома заметно влияют на нагруженность линии. Но ведь в сети подключены не только бытовые приборы, есть и другие потребители.
Фильтрация напряжения
Это свойство выполняет сглаживание помех напряжения сети питания. Они вызываются подключением в сеть приборов различных типов, повреждением, ухудшением, износом изоляции электрической проводки, коротким замыканием. Помехи образуются на линии близко расположенными объектами, от которых идут электромагнитные сигналы. Это чаще всего, антенны для разных целей. Отсутствие заземления также вызывает помехи и нарушение параметров сети. Некачественное заземление тоже не делает идеальным сеть питания.
В дома старой постройки заземление не заведено, подключены только фаза и линия. Вилки в стиле «евро» оказываются бесполезными, так как контакт для «земли», имеющийся на них, никуда не подключается. Такими вилками пользуются как обычными вилками без заземления, эффекта никакого нет. Многие электронные устройства бытовой техники часто дают сбои, зависания, поломки. Возникает необходимость в дополнительной настройке или перезагрузке параметров.
Можно сделать вывод, что сетевой фильтр похож на источник питания, но без аккумуляторов. При отключении фильтра информация на компьютере, подключенном к фильтру, не сохранится. Поэтому вряд ли стоит использовать сетевые фильтры как бесперебойники.
Устройство и схемы
Схема этого девайса несложная. Для достаточного понимания работы этого прибора, нужно разобраться, как гасить помехи от скачков и перепадов сети питания. Возьмем резисторы. Их сопротивление не имеет зависимости от силы тока, проходящего через них. Емкость и индуктивность зависят напрямую от тока. Чем больше напряжение и сила тока, тем выше возрастает сопротивление катушки.
Такое свойство используется в сетевых фильтрах для исправления коротких скачков сети питания с большим размером. Устанавливают две катушки в нулевой и фазный проводник. Индуктивность их может находиться в очень широком интервале: 60-200 микрогенри.
1 — Конденсатор (Удаляет помехи)
2 — Балансировочный дроссель
3 — Конденсаторы (Удаляют помехи)
4 — Многоразовый термопредохранитель
5 — Индукторы с сердечниками (Для фильтрации шумов и небольшого понижения напряжения при необходимости)
6 — Варисторы (Абсорбируют скачки тока)
В сетевых фильтрах нельзя применять резисторы со значительным сопротивлением, это ведет к падению напряжения. Наибольшее сопротивление допускается устанавливать равным 1 Ом.
По подсчетам специалистов среди многих моделей фильтров сегодня наиболее эффективными стали фильтры сети LC. В их конструкции находятся конденсаторы и катушки индуктивности. Емкость колеблется в интервале 0,22-1 мкФ. Нужно учесть, что разность потенциалов конденсатора должно отличаться в два раза от напряжения сети в большую сторону на случай большого перепада напряжения.
L – катушка, выравнивающая скачки (перепады) тока.
С – емкость (конденсатор), гасящий большие скачки напряжения.
Рассмотрим помехи от импульсов. Импульсы можно погашать варистором – полупроводниковым элементом. Это тот же резистор, в обычном режиме при малом напряжении он имеет высокое сопротивление, ток через него не идет. При подъеме тока в линии питания до номинального значения вариатора, его сопротивление резко падает, и он пропускает через себя ток.
Схема сетевого фильтра
В итоге, фильтр сети для питания электронных приборов должен состоять из:
- Двух катушек (последовательная схема).
- Варистора.
- Конденсаторы (параллельная схема).
Все составные элементы подбираются по нагрузке сети. Ток номинала элементов рассчитывается от мощности потребления бытового прибора. Кто захочет своими руками собрать сетевой фильтр, то этот факт будет иметь важное значение.
Сетевые фильтры для подключения бытовых приборов в квартире
Внешне фильтры не отличить друг от друга, однако, видов таких устройств множество.
Уровни защиты
Существуют три главных стандартных уровня защиты, которые делают различимыми конструкции сетевых фильтров:
- Базовый уровень защиты. Недорогие простые фильтры сети.
- Фильтры универсального назначения. Их приобретают для бытовых нужд. Преимущество таких моделей сочетание возможности различных типов защиты и цены. Возможности не максимальные, но для применения в быту достаточны.
- Высокий класс. Такие фильтры устанавливают для подключения бытовой техники, которая стоит дорого, например, плазменного телевизора. Такие фильтры используют как профессиональные приборы.
Значение импульса компенсации
Эта величина указана в инструкции в килоджоулях. Чем больше это значение в паспорте, тем фильтр защитит прибор от большего перепада напряжения. Для домов садовых участков, загородных домов, массовых построек характерен перекос фаз, поэтому этот параметр для них наиболее важен.
Блокировка от перегрева
Положительным моментом для сетевого фильтра является наличие в нем теплового реле. Во время излишней нагрузки оно отключит питание прибора, тем самым предотвратив неисправность и выход из строя.
Число розеток
Многие сетевые фильтры имеют розеточные гнезда для подключения потребителей в количестве до 10 штук. Поэтому важно перед приобретением фильтра необходимо рассчитать, сколько и каких по мощности приборов вы будете подключать к нему, сделать сравнение с паспортными данными.
Все подключаемые приборы могут быть включены одновременно, нужно сложить все мощности в сумме и сравнить с мощностью сетевого фильтра. При вычислениях надо делать запас около 30%. Иначе провода питания могут не выдержать нагрузки, и изоляция будет плавиться, что приведет к пожару.
Размер между розетками
Казалось бы, что расстояние между розетками одинаково во всех фильтрах. Если почти все розетки будут заняты потребителями питания, а нужно еще подключить адаптер блока питания, то выходящие шнуры от розеток могут мешать установить адаптер. Для таких случаев целесообразно применять сетевые фильтры с корпусом, увеличенным в размерах. Он занимает больше места, но необходим в подобных случаях.
Номинальный ток
Это значение параметра зависит от мощности прибора. Для мощной бытовой техники лучше выбрать фильтр сети с номинальным током более 10 ампер. Несложно сделать простой расчет, зная закон Ома, открыть в инструкции данные, сетевое напряжение всем известно – 220 вольт.
Длина провода
Длина шнура фильтра должна удовлетворять потребность в месте установки, чтобы ее хватало для монтажа. Лишняя длина увеличивает цену устройства, а на работу влияния не оказывает.
Вспомогательные функции сетевых фильтров
Сетевые фильтры могут иметь несколько дополнительных опций, которые не играют важной роли, но могут когда-нибудь пригодиться, часто встречающиеся из них:
- Опция микроконтроллера. Имеется внутренний таймер для включения и выключения напряжения по времени.
- Защиты на каждую линию питания отдельно. Такие устройства дорогостоящие, напротив каждой розетки есть свой выключатель и предохранитель. Этим обеспечивается защита. Такие сетевые фильтры лучше применять при работе сразу многих устройств разного типа в разных направлениях.
- Защиты от пыли, несанкционированного включения и т.д.
- Фиксатор для закрепления шнуров питания. Подключение в одно время к фильтру нескольких приборов техники ведет к образованию запутанных пучков проводов. Фиксатор помогает навести в этом порядок.
- Гнезда для монтажа на вертикальной плоскости.
Как выбрать сетевые фильтры
- Материал изготовления контактов. О качестве изделия говорит материал контактов. Контакты должны быть из цветного металла, можно проверить магнитом. Цветной металл к магниту не притягивается. Если изготовитель неизвестен, то проверить нужно обязательно. Некачественный металл будет нагреваться, контакты подгорят, расплавят корпус фильтра.
- Длина сетевого кабеля. Добросовестный изготовитель не допустит большого отклонения от размеров кабеля. По паспорту можно проверить и измерить его длину. Если длина отличается, значит, остальные параметры тоже можно поставить под сомнение.
Правильно выбрать сетевой фильтр непросто. Нужно приобретать конструкцию фильтра из расчета разумности и достаточности.
Похожие темы:
Сетевые фильтры
Время публикации:14:58/06.10.2020
Сетевое напряжение, обеспечиваемое нашими розетками, должно (в России) быть чистой синусоидой с частотой 50 Гц и среднеквадратичным значением около 220 В – это в идеале. Увы, на практике величина сетевого напряжения меняется даже в течение дня и в нем почти всегда присутствуют самые разные помехи. Они попадают в сеть не только с магистральных линий электропередачи, но и создаются приборами, находящимися в вашем доме – холодильником, кондиционером, а также всеми устройствами с импульсными блоками питания (а это почти все современные гаджеты). И аудиофилы справедливо опасаются, что нестабильность сетевого напряжения, как и наличие помех в нем, могут ухудшить звучание Hi-Fi техники. Поэтому для борьбы с помехами в электросети принято использовать различные фильтры.
На самом деле, таких сетевых фильтров существует большое количество, а самые простые схемы фильтрации сетевого напряжения встраиваются даже в AV-технику. Есть пассивные и активные фильтры, при этом последние иногда работают, как маленькие электростанции, вырабатывая собственное питающее сетевое напряжение. При этом в наиболее эзотерических конструкциях для питания самих этих «энергоблоков» используется даже не сетевое напряжение, а встроенные аккумуляторы.
Однако, давайте рассмотрим поближе более простые пассивные сетевые фильтры, которые получили наибольшее распространение благодаря своей хорошей эффективности и вполне доступной стоимости.
Пассивная защита
Пассивные сетевые фильтры состоят из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов – то есть пассивных компонентов. Их задача – защита подключенной техники от высокочастотных помех, имеющихся в электросети. Вас не должно вводить в заблуждение их название– такие фильтры, при правильном расчете и качественном изготовлении, способны эффективно противостоять сетевым помехам. Схема простейшего сетевого фильтра изображена на рис.2, и часто именно такие фильтры устанавливаются в AV-технике для фильтрации сетевых помех.
В электронике такие фильтры называют «фильтром высоких частот первого порядка», так как они имеют всего один фильтрующий каскад или звено. На самом деле, эта схема работала бы хорошо, если бы при ее создании можно было точно знать значение импеданса сети (в сетевой розетке) и подключенного устройства (в его сетевом разъеме). Но эти параметры зависят от многих факторов и не являются постоянной величиной. Поэтому и расчет такого фильтра является только приблизительным, что и снижает эффективность его работы (степень подавления помех).
Поэтому в качественных сетевых фильтрах используются более сложные схемы, которые позволяют в значительной степени снизить влияние импеданса сети и нагрузки. На рисунке 3 показаны примеры схем, которые в значительной степени свободны от недостатков более простого решения. На обеих уже несколько фильтрующих каскадов (звеньев) и с точки защиты от помех они работают гораздо более эффективно.
Однако у пассивных схем есть два принципиальных недостатка. Как видно из приведенных здесь схем, катушка индуктивности в них включена последовательно с нагрузкой и, фактически, ограничивает ток через нее. В случае с устройством с небольшой и постоянной потребляемой мощностью, например, плеером или ЦАП, это не будет существенной проблемой. Однако, подключив к такому фильтру мощный аппарат, например, усилитель или AV-ресивер, потребляемая энер
Что такое схема фильтра
Что такое схема фильтра
Фактически требуется выпрямитель для производства чистого постоянного тока. источник питания для использования в различных местах электронных схем. Однако выход выпрямителя пульсирует. Это означает, что он содержит как компонент переменного тока, так и постоянный ток. составная часть. Если такой пульсирующий постоянный ток применен в цепи электроники, он будет издавать гул. Итак, переменный ток Компонент на выходе пульсирующего выпрямителя нежелателен и должен находиться вдали от нагрузки.Для этого используется схема фильтра, удаляющая переменный ток. компонент и допускает только постоянный ток. составная часть .
Схема фильтра — это устройство, удаляющее переменный ток. компонент выхода выпрямителя и допускает только постоянный ток. компонент для достижения нагрузки.
Схема фильтра устанавливается между выпрямителем и нагрузкой, как показано на рис.1 (i)
Рис.1 (i)
Выход выпрямителя Pure D.C. Результат
Рис.1 (ii)
Схема фильтра обычно представляет собой комбинацию катушек индуктивности (L) и конденсаторов (C). Фильтрующее действие L и C зависит от основных электрических принципов. Конденсатор C пропускает переменный ток. легко, но не проходит постоянный ток. вообще. С другой стороны, индуктор L противостоит переменному току. но допускает постоянный ток пройти через это. Следовательно, подходящая сеть из L и C может эффективно удалить переменный ток. компонент и допускает только постоянный ток. компонент для достижения нагрузки.
Типы фильтровальных схем
Три наиболее часто используемых схемы фильтра:
- Конденсаторный фильтр
- Входной фильтр дросселя
- Конденсаторный входной фильтр или π-фильтр
Фильтр конденсатора
Принципиальная схема типичного конденсаторного фильтра показана на рис.Форма его входного и выходного сигналов показана на рисунках 2 (ii) и 2 (iii) соответственно.
Рис.2 (i)
Рис. 2 (ii)
Рис.2 (iii)
Схема конденсаторного фильтра состоит из конденсатора C, установленного на выходе выпрямителя параллельно с сопротивлением нагрузки R L . Пульсирующий постоянный ток. выход выпрямителя подается на конденсатор.
По мере увеличения выходного напряжения выпрямителя он заряжает конденсатор, а также подает ток на нагрузку.В конце четверти цикла, то есть в точке A на рисунке 2 (iii), конденсатор заряжается до пикового значения напряжения выпрямителя, то есть V m .
Когда напряжение выпрямителя теперь начинает уменьшаться, конденсатор разряжается через нагрузку и напряжение на нем уменьшается. Таким образом, напряжение на R L также уменьшается. Это показано линией AB на рис. 2 (iii).
Напряжение на нагрузке снизится лишь незначительно, потому что сразу же наступит следующий пик напряжения и перезарядит конденсатор.
Этот процесс повторяется снова и снова, и форма волны выходного напряжения становится ABCDEFG, как показано на рис. 2 (iii).
Мы видим, что на выходе осталось очень мало пульсаций.
Выходное напряжение также выше, так как оно остается практически вблизи пикового значения выходного напряжения выпрямителя.
Преимущества конденсаторного фильтра
- Схемы конденсаторных фильтров чрезвычайно популярны из-за их низкой стоимости.
- Эти фильтры очень маленького размера.
- Имеет небольшой вес.
- Имеет хорошие характеристики.
Для малых токов нагрузки до 50 мА этот тип фильтра предпочтителен. Он обычно используется в элиминаторах транзисторных батарей радиоприемников.
Дроссельный входной фильтр
На рисунке 3 (i) показана типичная схема входного фильтра дросселя. Выход выпрямителя, который используется в качестве входа для входного фильтра дросселя, показан на рисунке 3 (ii), а выход этой схемы фильтра показан на рисунке 3. (iii).
Рис.3 (i)
Рис. 3 (ii)
Рис.3 (iii)
Схема входного фильтра дросселя состоит из дросселя L, включенного последовательно с выходом выпрямителя, и конденсатора фильтра C, который подключен через сопротивление нагрузки R L . Здесь, на рис. 3 (i), показана только одна секция фильтра. Но обычно используются несколько одинаковых секций, чтобы максимально эффективно уменьшить пульсации.
Пульсирующий выходной сигнал выпрямителя подается на выводы 1 и 2 схемы фильтра.
Этот пульсирующий выход содержит как переменный ток. и d.c. составная часть.
Как известно, дроссель L имеет высокое сопротивление прохождению переменного тока. компонент и передает постоянный ток. компонент легко.
Так что большая часть переменного тока компонент появляется на дросселе L, в то время как весь постоянный ток компонент проходит через штуцер L по пути к нагрузке.
Это приводит к снижению пульсации на выводе 3, так как большая часть переменного тока теперь блокируются заслонкой L.
На выводе 3 выход выпрямителя содержит d.c. компонент и оставшаяся часть переменного тока. компонент, который проходит через штуцер L.
Теперь конденсатор фильтра пропускает переменный ток. компонент, но противостоит постоянному току. компонент протекать через него.
Следовательно, только постоянный ток компонент достигает нагрузки R L .
Входной конденсаторный фильтр или π-фильтр
На рис.4 (i) показана принципиальная схема типичного конденсаторного входного фильтра или π-фильтра. На рис.4 (ii) показан выход выпрямителя, который используется как вход фильтра, и форма выходного сигнала фильтра.
Рис.4 (i)
Рис.4 (ii)
Как мы можем видеть на рисунке 4 (i), форма принципиальной схемы этой схемы фильтра выглядит как π, поэтому она также известна как π-фильтр.
В этой схеме конденсатор фильтра C 1 подключен к выходу выпрямителя.
Дроссель L включен последовательно, а другой конденсатор фильтра C 2 подключен к нагрузке.
Здесь отображается только одна секция фильтра, но чаще всего для улучшения сглаживания используется несколько идентичных секций.
Пульсирующий выходной сигнал выпрямителя подается на входные клеммы 1 и 2 фильтра.
Фильтрующее действие трех компонентов, то есть C 1 , L и C 2 фильтра, описано ниже.
Конденсатор фильтра C 1 обеспечивает низкое реактивное сопротивление переменного тока. компонент на выходе выпрямителя, предлагая бесконечное реактивное сопротивление постоянному току. составная часть. Следовательно, конденсатор C 1 обходит значительную часть a.c. компонент, в то время как постоянный ток Компонент продолжает свой путь к штуцеру L.
Дроссель L имеет высокое сопротивление переменному току. компонент, в то время как он предлагает почти нулевое реактивное сопротивление к постоянному току. составная часть. Следовательно, это позволяет постоянному току. компонент пропускается через него, в то время как не пропущенный компонент переменного тока блокируется.
Конденсатор фильтра C 2 шунтирует переменный ток. компонент, который не удалось заблокировать подушкой L.
Следовательно, только постоянный ток Компонент появляется поперек нагрузки R L .
Sasmita
Привет! Я Сасмита. В ElectronicsPost.com я продолжаю свою любовь к преподаванию. Я магистр электроники и телекоммуникаций. И, если вы действительно хотите узнать обо мне больше, посетите мою страницу «О нас». Узнать больше
ФильтрPi — обзор, работа, конструкция, применение и советы по проектированию
Фильтрыобычно используются в силовой и звуковой электронике для подавления нежелательных частот.Существует множество различных типов фильтров, используемых в конструкциях электронных схем в зависимости от области применения, но основная концепция всех них одна и та же, то есть для удаления нежелательных сигналов. Все эти фильтры можно разделить на два типа — Активные фильтры и пассивные фильтры. Активный фильтр использует один или несколько активных компонентов с другими пассивными компонентами, в то время как пассивные фильтры изготавливаются исключительно с использованием пассивных компонентов. Мы уже подробно обсуждали эти фильтры:
В этом руководстве мы изучим еще один новый тип фильтра, называемый Pi Filter, который очень часто используется в схемах источников питания.Мы уже использовали Pi-Filter в некоторых из наших предыдущих конструкций источников питания, таких как эта схема SMPS 5 В 2 А и схема SMPS 12 В 1 А. Итак, давайте подробно рассмотрим, что это за фильтры и как их создавать.
Pi-фильтр
ФильтрPi — это тип пассивного фильтра, который состоит в основном из трех компонентов, кроме традиционных двухэлементных пассивных фильтров. Строительное расположение всех компонентов создает форму греческой буквы Pi (π), отсюда и название Pi section Filter .
В большинстве случаев фильтры Pi используются для применения фильтра нижних частот, но возможна и другая конфигурация. Основными компонентами Pi-фильтра являются конденсатор и катушка индуктивности, что делает его LC-фильтром . В приложении фильтра нижних частот фильтр Pi также называется входным фильтром конденсатора, поскольку конденсатор остается поперек входной стороны в конфигурации нижних частот.
Pi-фильтр как фильтр нижних частот
Фильтр Pi — отличный фильтр нижних частот, который намного больше отличается от традиционного фильтра LC Pi. Когда фильтр Pi предназначен для нижних частот, выходной сигнал остается стабильным с постоянным коэффициентом k.
Конструкция фильтра нижних частот , использующая конфигурацию Pi, довольно проста. Схема фильтра Pi состоит из двух конденсаторов, соединенных параллельно, за которыми следует катушка индуктивности, образующая форму Pi, как показано на изображении ниже
Как видно на изображении выше, он состоит из двух конденсаторов, которые подключены к земле с помощью промежуточной катушки индуктивности.Поскольку это фильтр нижних частот, он обеспечивает высокий импеданс на высокой частоте и низкий импеданс на низкой частоте. Таким образом, он обычно используется в линии передачи для блокировки нежелательных высоких частот.
Конструкция и значения компонентов расчета фильтра Пи могут быть выведены из приведенного ниже уравнения для разработки фильтра Пи для вашего приложения.
Частота среза (fc) = 1 / ᴫ (LC) 1/2 Значение емкости (C) = 1 / Z 0ᴫfc Значение индуктивности (L1) = Z 0 / ᴫfc Где Z 0 - характеристика импеданса в Ом, а fc - частота среза.
Pi-фильтр как фильтр высоких частот
Так же, как фильтр нижних частот, пи-фильтры также могут быть настроены как фильтр верхних частот. В таком случае фильтр блокирует низкую частоту и пропускает высокую частоту . Он также выполнен с использованием двух типов пассивных компонентов, двух катушек индуктивности и одного конденсатора.
В конфигурации фильтра нижних частот фильтр сконструирован так, что два конденсатора включены параллельно с катушкой индуктивности между ними, но в конфигурации фильтра верхних частот положение и количество пассивных компонентов полностью противоположны.Вместо одной катушки индуктивности здесь используются две отдельные катушки с одним конденсатором.
Вышеупомянутое изображение схемы фильтра Pi показывает фильтр в конфигурации фильтра верхних частот, не говоря уже о конструкции, которая также выглядит как символ Pi. Конструкция и значения компонентов фильтра Pi могут быть получены из следующего уравнения —
Частота среза (fc) = 1 / 4ᴫ (LC) 1/2 Значение емкости (C) = 1 / 4Z 0ᴫfc Значение импеданса (L1) = Z 0 / 4ᴫfc Где Z 0 - характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза.
Преимущества Pi-фильтра
Высокое выходное напряжение
Выходное напряжение на пи-фильтре достаточно высокое, что делает его подходящим для большинства приложений, связанных с мощностью, где требуются высоковольтные фильтры постоянного тока.
Низкий коэффициент пульсаций
Сконфигурирован как фильтр нижних частот В целях фильтрации постоянного тока Pi-фильтр является эффективным фильтром, отфильтровывает нежелательные пульсации переменного тока , исходящие от мостового выпрямителя.Конденсатор обеспечивает низкое сопротивление по переменному току, но высокое сопротивление по постоянному току из-за влияния емкости и реактивного сопротивления. Из-за этого низкого импеданса на переменном токе первый конденсатор фильтра Pi обходит пульсации переменного тока, исходящие от мостового выпрямителя. Обойденная пульсация переменного тока переходит в индуктивность. Катушка индуктивности противостоит изменениям тока и блокирует пульсации переменного тока, которые затем фильтруются вторым конденсатором. Эти несколько этапов фильтрации помогают создать плавный выход постоянного тока с очень низкой пульсацией на фильтре Pi.
Простота проектирования в ВЧ-приложениях
В контролируемой ВЧ-среде, где требуется более высокочастотная передача, например, в диапазоне ГГц, высокочастотные Pi-фильтры легко и гибко устанавливать на печатной плате, используя только следы печатной платы . Высокочастотные фильтры Pi также обеспечивают на устойчивость к импульсным перенапряжениям, на больше, чем кремниевые фильтры. Например, кремниевый чип имеет предел устойчивости к напряжению, тогда как пи-фильтры, изготовленные с использованием пассивных компонентов, имеют гораздо большую устойчивость к скачкам напряжения и суровым промышленным условиям.
Недостатки Pi-фильтра
Более высокие значения мощности индуктора
Помимо радиочастотной конструкции, Сильное потребление тока через фильтр Pi не рекомендуется , так как ток должен проходить через индуктор. Если этот ток нагрузки относительно высок, то мощность индуктора также увеличивается, что делает его громоздким и дорогим. Кроме того, высокий ток через катушку индуктивности увеличивает рассеиваемую мощность на катушке индуктивности, что приводит к снижению эффективности.
Высокомощный входной конденсатор
Еще одна серьезная проблема фильтра Pi — это большое значение входной емкости. Для фильтров Pi требуется большая емкость на входе, что стало проблемой в приложениях с ограниченным пространством. Также дорогостоящие конденсаторы увеличивают стоимость конструкции.
Плохое регулирование напряжения
Фильтры Pi не подходят, если токи нагрузки нестабильны и постоянно меняются. Pi-фильтры обеспечивают плохую стабилизацию напряжения при сильном дрейфе тока нагрузки.В таком случае рекомендуется использовать фильтры с L-образным сечением.
Применение Pi-фильтров
Преобразователи мощности
Как уже говорилось, Pi-фильтры являются отличным фильтром постоянного тока для подавления пульсаций переменного тока. Из-за такого поведения фильтры Pi широко используются в конструкциях силовой электроники, таких как преобразователь переменного тока в постоянный, преобразователь частоты и т. Д. Однако в силовой электронике Pi фильтры используются в качестве фильтра нижних частот, и мы уже разработали блок питания для фильтра Pi Схема для нашей конструкции ИИП на 12 В 1 А, как показано ниже.
Обычно Pi-фильтры напрямую подключаются к мостовому выпрямителю, а выход Pi-фильтров называется высоковольтным постоянным током. Выходное напряжение постоянного тока высокого напряжения используется для схемы драйвера блока питания для дальнейшей работы.
Эта конструкция, от диода мостового выпрямителя до драйвера, работает иначе с работой Pi-Filter . Во-первых, этот фильтр Pi обеспечивает плавный постоянный ток для работы без пульсаций всей схемы драйвера, что приводит к низким выходным пульсациям на конечном выходе источника питания, а другой фильтр предназначен для , изолируя основные линии от высоких частота коммутации в цепи драйвера.
Правильно сконструированный сетевой фильтр может обеспечить синфазную фильтрацию (фильтр, который отклоняет шумовой сигнал, как если бы это был независимый одиночный проводник) и дифференциальную фильтрацию (дифференцирование шума двух частот переключения, особенно высокочастотного шума, который может быть добавлен в сеть) в источнике питания, где фильтр Pi является важным компонентом. Пи-фильтр также называется фильтром Power Line , если он используется в приложении Power Electronics.
Заявление РФ
В приложении RF фильтры Pi используются в разных операциях и в разных конфигурациях. Например, в ВЧ-приложениях согласование импеданса является огромным фактором, и фильтры Pi используются для согласования импеданса между ВЧ-антеннами и перед ВЧ-усилителями. Однако в максимальных случаях, когда используется очень высокая частота, например, в диапазоне ГГц, фильтры Pi используются в линии передачи сигнала и разработаны с использованием только дорожек печатной платы.
На приведенном выше изображении показаны фильтры на основе трассировки печатной платы, где трасса создает индуктивность и емкость в высокочастотных приложениях. Помимо линии передачи, фильтры Pi также используются в устройствах радиосвязи, где имеют место модуляция и демодуляция. Pi-фильтры предназначены для целевой частоты для демодуляции сигнала после приема на стороне приемника. Pi фильтры верхних частот также используются для обхода целевых высоких частот в касках усиления или передачи.
Советы по проектированию Pi-фильтра
Чтобы разработать правильный фильтр Pi, необходимо компенсировать правильную тактику проектирования печатной платы для бесперебойной работы, эти советы перечислены ниже.
В силовой электронике
- Толстые трассы требуются в схеме фильтра Pi.
- Необходимо изолировать Pi-фильтр от блока питания.
- Расстояние между входным конденсатором, катушкой индуктивности и выходным конденсатором необходимо закрыть.
- Заземляющая пластина выходного конденсатора должна быть напрямую подключена к схеме драйвера через соответствующую заземляющую пластину.
- Если конструкция состоит из зашумленных линий (таких как линия считывания высокого напряжения для драйвера), которые необходимо подключить к высоковольтному постоянному току, необходимо подключить трассу до конечного выходного конденсатора фильтров Pi. Это улучшает помехоустойчивость и инжекцию нежелательного шума через схему драйвера.
В цепи РФ
- Выбор компонентов является основным критерием для приложения RF.Переносимость компонентов играет важную роль.
- Небольшое увеличение дорожки на печатной плате может вызвать индуктивность в цепи. При выборе катушки индуктивности следует уделить должное внимание, учитывая индуктивность следа печатной платы. При проектировании следует использовать правильную тактику для уменьшения паразитной индуктивности.
- Необходимо свести к минимуму паразитную емкость.
- Требуется закрытое размещение.
- Коаксиальный кабель подходит для ввода и вывода в радиочастотном приложении.
Фильтры силовых линий | RS Components
Сетевые фильтры | Компоненты RSФильтры линии электропередачи
Фильтр линии электропередачи — это тип пассивного компонента , который создает электронный фильтр для передачи соответствующих частотных характеристик электрическим цепям.Сетевые фильтры соединяют электронное устройство с внешней линией для уменьшения кондуктивных частот, таких как радиочастоты (RFI) или электромагнитные помехи (EMI) между оборудованием и соединительной линией электропередачи. Это предотвращает любое ухудшение характеристик схемы.Какие фильтры линии питания используются для
Фильтры линии питания полезны для снижения выбросов в импульсных источниках питания или машины, производящие пар, дым или двуокись углерода.Эти фильтры также необходимы для снижения уровня электромагнитных помех, которые могут вызвать нежелательное поведение в радиопередающем оборудовании и ядерных операциях.
Типы фильтров для линий электропередач
Линия электропередачи фильтры могут использоваться в однофазных, трехфазных или постоянных токах, в зависимости от рассматриваемого оборудования. В электрических и электронных устройствах, таких как импульсные источники питания, контроллеры двигателей, индукционное кухонное оборудование и оборудование для общественного питания, используются однофазные фильтры.Трехфазные фильтры распространены в преобразователях частоты, моторных приводах и станках. Фильтры постоянного тока обычно используются в сотовых телефонах, телевизорах с плоским экраном, а также в электрических или гибридных транспортных средствах. Наш веб-сайт использует файлы cookie и аналогичные технологии, чтобы предоставить вам лучший сервис при поиске или размещении заказа, в аналитических целях и для персонализации нашей рекламы для вас. Вы можете изменить настройки файлов cookie, прочитав нашу политику использования файлов cookie. В противном случае мы будем считать, что вы согласны с использованием файлов cookie.
Хорошо, я понимаю