В этом посте мы расскажем о простых и недорогих способах «электрической гигиены» в зависимости от типа проблем в вашей электросети.
Зачем все это нужно
Лишь в идеальном мире ток в электрической розетке имеет только два состояния: он есть или его нет. В реальности «поведение» электрического питания имеет «аналоговый» непредсказуемый характер, неприятно удивляющий каждый раз, когда этого ждешь меньше всего.
Существует множество причин, по которым «питание от сети» может отклониться от нормы и даже выйти за пределы стандартных отклонений. Так, вечернее напряжение в сети – когда в каждой розетке каждой квартиры по включенному чайнику, телевизору или компьютеру — значительно отличается от напряжения в ночные или дневные часы с минимальной нагрузкой.
Другой пример: гражданин подключил к домашней сети промышленный сварочный аппарат, и все соседи по подъезду или дому наслаждаются импульсными помехами в виде полосок на экранах и треска в акустике.
В большинстве случаев снижение качества электропитания непредсказуемо и неизбежно из-за внешнего характера источника – как, например, импульсные скачки напряжения во время грозы. Иногда проблема известна очень даже хорошо – например, мощный фен, чайник или старинный холодильник, периодически рассылающие «электроикоту» по хлипкой домашней или офисной электропроводке, избавиться от которой выше наших сил, хотя в некоторых случаях вопрос решается простой подтяжкой контактов на всем пути.
Список возможных источников проблем с электричеством можно продолжить и дальше. Но будь то искрящие контакты в подъезде или регулярные перепады на подстанции – для владельца «внезапно» сгоревшей не по гарантии техники итог один.
Фильтр фильтру рознь
В самом названии устройства – «сетевой фильтр» — заложен ключевой принцип защиты: путем пассивной фильтрации входного напряжения. Простейшие недорогие варианты могут фильтровать высокочастотные помехи с помощью встроенных индуктивно-емкостных элементов (LC-фильтров) или бороться с импульсными помехами с помощью варисторных фильтров. Более дорогие экземпляры включают в себя оба вида фильтров.
Входное сетевое напряжение с высокочастотными и импульсными помехами
Напряжение после фильтрации импульсных помех варисторами
Выходное напряжение после LC-фильтрации высокочастотных помех
В действительно хорошем сетевом фильтре есть дополнительные средства защиты. Например, автоматический предохранитель, отключающий питание при определенной токовой перегрузке. Или специальные метал-оксидные варисторы, срабатывающие при экстремальных пиках напряжения во время грозы или в случае короткого замыкания.
ЭРА SF-6es-2m-B: типичный сетевой фильтр
Некоторые сетевые фильтры предлагают дополнительные «сопутствующие услуги», например, обеспечивают фильтрацию и защиту для телефонной линии / факса, Ethernet-сети и телевизионной антенны. Возникновение подобных помех — не такая уж большая редкость в старых зданиях, кабельная разводка в которых за многие годы эксплуатации превратилась в многослойное и порой даже хаотичное переплетение силовых и сигнальных проводов с ветхими и проржавевшими контактами. Функции подобной фильтрации с равным успехом могут быть востребованы как в офисе, так и в домашних условиях.
Стабилизатор: полет нормальный
В отличие от сетевого фильтра, сглаживающего импульсные и высокочастотные искажения (помехи) пассивными средствами, сетевой стабилизатор активно воздействует на ключевой параметр электропитания – напряжение, компенсируя его отклонения.
Почти вся современная компьютерная и бытовая электроника оснащается импульсными блоками питания, которые сами себе — прекрасные стабилизаторы и способны работать в широком диапазоне питающих напряжений. Так, например, подавляющее большинство компьютерных блоков питания – как встраиваемых в ПК, так и внешних, для ноутбуков и планшетов — рассчитаны на глобальное использование в большинстве стран мира с номинальным напряжением сети от 110 В до 240 В. В некоторых случаях такая техника «запускается» даже при напряжении всего 90-100 В. Соответственно, снижение напряжения в розетке по любым причинам для них не помеха, повышающая компенсация происходит автоматически.
Defender AVR Typhoon 1000: компактный стабилизатор на 320 Вт и 2 розеткиС повышенным напряжением немного сложнее: даже самая современная электроника рассчитана максимум на 250-260 В, но если такое напряжение в питающей сети почему-то стало нормой (в городских условиях в это трудно поверить), конечно же, лучше его стабилизировать внешними средствами.
Вне зависимости от повышенного или пониженного напряжения в особую группу риска попадают все любители теплого лампового звука – раритетных виниловых вертушек, плееров, усилителей и другой старинной техники. В этом случае применение стабилизаторов, как говорится, не обсуждается.
В настоящее время наиболее популярными и многочисленными представителями класса бытовых стабилизаторов напряжения являются электронные, где входящий ток с частотой 50 Гц преобразуется в высокочастотные импульсы с частотой в десятки килогерц и управляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Из существенных минусов таких стабилизаторов можно отметить лишь то, что синусоида на выходе таких стабилизаторов далека от идеала. Список плюсов гораздо длиннее: компактность, небольшой вес, огромный рабочий диапазон, универсальность, устойчивость к перегрузкам, и, главное, невероятно доступная цена.
Помимо этого, в рознице изредка также можно встретить «классику»: внушительных размеров блоки, ступенчато снижающие или поднимающие выходное напряжение за счет электронного или релейного переключения обмоток размещенного внутри полноценного автотрансформатора. Такие стабилизаторы громоздки, имеют изрядный вес, но при этом практически не искажают синусоиду входного тока. Как правило, стабилизаторы этого класса ориентированы на питание целого дома или выполнение специфической задачи – вроде питания газового котла, однако при определенных условиях именно такое устройство может оказаться идеальным выбором аудиофила.
Хороший стабилизатор, как правило, оснащается всеми пассивными фильтрами, характерными для сетевых фильтров, а также имеет все мыслимые виды защиты, в том числе от перенапряжения, перегрузки, перегрева, короткого замыкания и т.д.
Что надо знать при выборе сетевого фильтра
При выборе любого промежуточного сетевого устройства – удлинителя, сетевого фильтра, стабилизатора или источника бесперебойного питания, прежде всего следует помнить главное правило: «электротехника – наука о контактах». Красивые надписи, громкие имена брендов, многочисленные индикаторы и USB-порты не должны отвлекать от главной проблемы: включая что-либо между сетью и устройством, мы добавляем лишние контакты в и без того длинную и неравномерную цепь.
- Даже самые совершенные схемотехнические решения для стабилизации, фильтрации и защиты попросту бессмысленны, если контакты в розетках вырезаны из консервной банки и болтаются по чем зря, а пайка разъемов сделана некачественно. В таких условиях любые перепады нагрузки в сети будут автоматически создавать многочисленные помехи.
При покупке надо обратить внимание на качество исполнения розеток, вилок, кабелей и контактов. Вилки должны максимально плотно входить в розетки, кабель устройства, если имеется, должен быть надежным, из многожильного провода, с качественной изоляцией, рассчитанным на достаточно большую пиковую силу тока в синфазном режиме. Очень хорошо, если розетки устройства оснащены защитными шторками, это внесет дополнительную безопасность в доме с дошкольниками.
- Просчитайте заранее количество необходимых розеток для подключения техники, чтобы впоследствии не пришлось городить огород ненужных дополнительных контактов из удлинителей и других переходников.
- В процессе выбора сетевого фильтра важно обратить внимание на суммарную энергию пиковых выбросов паразитного напряжения (в джоулях), которую устройство теоретически в состоянии отфильтровать и погасить в каждый момент времени без саморазрушения. Впрочем, максимальное число джоулей в спецификации фильтра – тоже не истина в последней инстанции, поскольку правильно спроектированный фильтр способен «заземлять» часть энергии через варисторы. Тем не менее, в процессе выбора маркировку фильтра в джоулях не стоит сбрасывать со счетов.
- Следующий важный параметр – максимальный ток помехи, на который рассчитан фильтр, в амперах. В дополнение, сетевой фильтр также может быть промаркирован по максимальной нагрузке, при этом она может быть указана как в амперах, так и в ваттах.
- Некоторые производители также добавляют в список характеристик сетевых фильтров максимально допустимое напряжение (в вольтах) уровень ослабления высокочастотных помех для разных частот (в децибелах) и наличие защиты от перегрузки – например, от перегрева.
Наконец, ряд параметров фильтра, определяющий его выбор в каждом отдельном случае: длина кабеля, количество розеток, возможность настенного монтажа, наличие дополнительных фильтров для телефонной линии и витой пары, наличие портов USB и так далее.
Вариант 1: новостройка
Рассмотрим для начала наиболее оптимистичный сценарий: только что сданная в эксплуатацию новостройка с новенькой подстанцией; проводка выполнена исключительно медью с идеальным монтажом, высококачественными, еще не окислившимися контактами и автоматическими предохранителями на соответствующий ток.
Казалось бы, напряжение в розетке должно быть максимально близким к идеальной синусоиде. Увы, даже такую идиллию легко может испортить на пару месяцев приглашенная соседом на ремонт гоп-группа с раздолбанным инструментом: каждый электродвигатель в каждой помирающей болгарке, дрели или отбойнике будет искрить из последних сил до финальной своей черты, рассылая по проводке дома «импульсы смерти».
Это еще цветочки: наиболее активные и неугомонные жильцы периодически будут подключать к домашней сети промышленные сварочные аппараты, чтобы все соседи по подъезду или дому смогли «насладиться» импульсными помехами в виде полосок на экранах ТВ и ПК и забористым треском в колонках и наушниках.
Итак, даже жители относительно новых микрорайонов в крупных городах и мегаполисах с относительно новой инфраструктурой не защищены от импульсных и высокочастотных помех силового питания – по крайней мере, локального происхождения.
Как минимум, несколько первых лет жизни нового дома неизбежно будут посвящены различным ремонтам и перестройкам. В такой ситуации, возможно, покупка самого «мощного» сетевого фильтра не нужна, но совсем без фильтрации силового напряжения никак не обойтись.
Из недорогих вариантов можно присмотреться к сетевым фильтрам отечественной компании «Эра». В ее ассортименте много моделей, отличающихся по уровню защиты и наличию дополнительных функций.
Наиболее доступным и простым решением для фильтрации сетевого напряжения можно назвать недорогой сетевой фильтр ЭРА SF-5es-2m-I. Устройство выполнено в пожаробезопасном корпусе, имеет кабель длиной 2 м и оснащено пятью розетками формата EURO с заземляющим контактом.
Максимальная нагрузка фильтра составляет 2200 Вт (10 А), максимальный ток помехи заявлен на уровне 7000 А, а максимальная рассеивающая энергия – на уровне 300 Дж при максимальном отклонении напряжения нагрузки 275 В.
Сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m-W
Этот фильтр оснащен индикатором включения, фильтром импульсных помех, защитой от короткого замыкания и перегрева. В дополнение устройство ослабляет высокочастотные помехи (0,1 – 10 МГц) на 10-40 дБ.
Те, кому высокочастотная фильтрация некритична, могут обратить внимание на сетевой фильтр ЭРА USF-5es-1.5m-USB-W: при схожих характеристиках по нагрузке, максимальному току (за вычетом ВЧ-фильтра) это устройство оснащено выключателем и обеспечивает максимальное рассеивание энергии до 125 Дж, а также оснащено двумя встроенными портами USB для зарядки портативной техники и имеет настенный крепеж.
Несколько более дорогой вариант – сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m-B, объединяет все преимущества двух названных выше фильтров, включая ВЧ-фильтр, порты USB, настенный монтаж, выключатель и максимальное рассеивание энергии до 300 Дж, но при этом выполнен в надежном корпусе из поликарбоната стильного черного цвета.
Тем, кому необходимы длинные кабеля, есть смысл присмотреться к сетевым фильтрам серии Sven Optima на шесть розеток, поставляемым в розницу с 1,8-метровым, 3-метровым или 5-метровым сетевым кабелем. Эти фильтры рассчитаны на максимальную нагрузку до 2200 Вт, максимальный ток помехи до 2500 А и максимальное рассеивание энергии до 150 Дж при отклонении напряжения нагрузки до 250 В.
Несмотря на небольшую цену они оснащены встроенным выключателем, индикатором включения, фильтром импульсных помех, защитой от короткого замыкания и автоматической защитой от перегрузки.
К этому же классу устройств можно отнести сетевой фильтр Pilot L 1,8 m от ZIS Company. Особенностью этого фильтра является наличие пяти розеток стандарта EURO плюс одной дополнительной розетки российского образца, а также поддержка максимального тока помехи до 2500 А и максимальной рассеиваемой энергии до 800 Дж.
Особняком в ряду сетевых фильтров стоят однорозеточные решения, которые сегодня присутствуют в ассортименте большинства производителей. На эти фильтры в обязательном порядке стоит обратить внимание владельцам Hi-Fi и Hi-End техники, особенно той, что выпущена 20 и более лет назад. «Индивидуальный» сетевой фильтр позволит оградить слушателя от щелчков и других фоновых звуков, а любимые усилители, вертушки, фонокорректоры и деки – от преждевременного старения без того уже «не молодых» компонентов.
Сетевой фильтр Pilot S-Max
Например, однорозеточный сетевой фильтр Pilot BIT S с максимальной нагрузкой до 3500 Вт, максимальным током помехи до 10000 А и рассеиваемой энергией до 150 Дж обеспечит полную защиту техники с помощью фильтра импульсных помех, защиты от короткого замыкания и перегрузки.
Еще одно интересное однорозеточное решение – сетевой фильтр APC Surge Arrest P1-RS от компании Schneider Electric, несмотря на свои компактные размеры, гарантирует максимальную нагрузку до 16 А, максимальный ток помехи до 26000 А и рассеивание энергии до 903 Дж. Такая мощная защита с успехом может использоваться в качестве фильтра-переходника на обычный многорозеточный удлинитель.
Сетевой фильтр APC P1-RSВариант 2: для дачи
От «почти идеальных» условий городских новостроек перейдем к менее удачливым примерам – домам с видавшей виды проводкой, офисам, пригородным домам и другим случаям с нестабильным электропитанием. В особой «группе риска» здесь оказываются именно офисы, поскольку ко всевозможным источникам помех, типичным для домашних пользователей, в офисах добавляются помехи от мощных промышленных кондиционеров, а в некоторых случаях — от промышленных холодильников и другого силового оборудования с огромными импульсными выбросами пусковых токов.
У того же APC для таких случаев имеются сетевые фильтры на четыре или пять розеток, такие как APC P43-RS или APC PM5-RS из серии Essential. При максимальной нагрузке до 10 А, они обеспечивают напряжение отключения нагрузки до 300 В при максимальном токе помехи до 36000 А и максимальной рассеиваемой энергии до 918 Дж.
Сетевой фильтр APC SurgeArrest PM5B-RS
В дополнение к пожаробезопасному корпусу, фильтрации импульсных помех и защите от короткого замыкания, эти фильтры оснащены выключателями и евро-розетками с механической защитой.
Интересным решением вопроса фильтрации и защиты также может стать сетевой фильтр Sven Platinum 1,8 м Black. Уникальность этого фильтра в том, что, помимо общего механического выключателя, каждая из его пяти розеток оборудована индивидуальным выключателем с индикатором работы. Устройство рассчитано на нагрузку до 2200 Вт, максимальный ток помехи до 2500 А и максимальную рассеиваемую энергию до 350 Дж.
Сетевой фильтр Sven Platinum 1,8 м Black
Для перфекционистов сегодня в России доступны уникальные сетевые фильтры компании Monster. Цена на изделия этой марки в два-три раза выше схожих предложений от других брендов, однако применение керамических варисторов, технология Clean Power для снижения электромагнитного излучения, цепи дополнительной защиты и уникальный внешний вид вполне компенсируют эту разницу.
Самый универсальный сетевой фильтр Monster – Core Power 800 USB, оснащен восемью евро-розетками, двумя портами USB для зарядки портативной техники, а также входом и выходом LAN для дополнительной защиты Ethernet-кабеля от импульсных помех. Он держит нагрузку до 16 А и обеспечивает рассеивание помех с энергией до 1440 Дж. Фильтр имеет индикацию включения и заземления, защиту от короткого замыкания и перегрузки, а также механическую защиту розеток.
Сетевой фильтр Monster Core Power 800 USB
«Ближайший родственник» этой модели — сетевой фильтр Monster Core Power 600 USB, рассчитан на шесть розеток и не имеет LAN-фильтра, но при этом обеспечивает максимальное рассеивание энергии помех до 1836 Дж.
Список достойных сетевых фильтров можно продолжить несколькими заслуживающими доверия торговыми марками – такими как InterStep, Uniel, Ippon, IEK, Defender, Powercom, ExeGate и др.
При выборе фильтра самое главное – правильно оценить ситуацию с качеством электропитания в вашем доме или офисе, а также определиться с потребностями и количеством электроники и бытовой техники, которая будет подключена к фильтру. Например, тем, кто получает в дом интернет по оптике или витой паре, совершенно не нужен фильтр для телефонной линии, чего не скажешь о тех, кто подключен к Сети по ADSL.
В любом случае выбор сетевого фильтра заслуживает особого внимания, поскольку от этого, казалось бы, малозначительного устройства иногда зависит срок службы техники, цена которой в десятки и сотни раз превышает стоимость этого фильтра.
Выбираем стабилизатор напряжения
Сетевой стабилизатор — устройство специфическое и значительно более сложное, нежели сетевой фильтр, поэтому и список производителей значительно короче.
Тем не менее, имена наиболее популярных торговых марок здесь практически те же, а выбор несколько упрощается благодаря тому, что ключевых параметров для определения наиболее подходящего решения значительно меньше.
Да, большинство сетевых стабилизаторов содержат встроенные фильтры помех и также могут быть промаркированы по максимальной энергии рассеивания, но наиболее важными параметрами при выборе все же являются максимальная нагрузка и диапазон стабилизации входных напряжений.
Классифицировать сетевые стабилизаторы лучше всего по максимально допустимой нагрузке, и уже после этого смотреть диапазон стабилизации напряжений.
В России допустимая максимальная нагрузка обычно нормируется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт), в других странах – в частности, в Китае, принята маркировка в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА).
Ватты активной мощности и вольт-амперы полезной мощности – величины отнюдь не тождественные, последние для достижения примерного равенства необходимо умножать на так называемый коэффициент мощности, который у бытовой техники и электроники колеблется в пределах 0,6-1,0.
На практике обычно просчитывают примерную суммарную мощность нагрузки, и затем, чтобы узнать искомую полезную мощность в вольт-амперах, умножают ее на 1,4. И наоборот: при необходимости выяснить примерную нагрузку стабилизатора в ваттах полезную мощность умножают на коэффициент 0,7.
И еще один полезный практический совет: высчитав суммарную максимальную мощность предполагаемой нагрузки стабилизатора, добавьте к результату еще 25%, небольшой запас позволит не только избежать перегрузки в будущем, при подключении новых устройств, но также избавит стабилизатор от работы в предельном режиме, где у него заметно падает КПД.
Выбирая стабилизатор, также стоит обратить внимание на наличие «умного» режима Bypass («обход»): при номинальном напряжении сети такое устройство не будет попусту расходовать энергию и включится в работу только тогда, когда в этом действительно появится необходимость.
Определяясь с максимально допустимой мощностью нагрузки сетевого стабилизатора напряжения, следует смотреть на его характеристики, а не на название: совсем не факт, что цифры в наименовании имеют хоть какое-либо практическое отношение к мощности устройства.
Для стабилизации сетевого напряжения при относительно небольшой нагрузке — в пределах до 300 Вт — есть очень интересные решения у Sven. Компактные стабилизаторы выполнены в необычном «кубическом» дизайне и имеют достаточно широкий диапазон стабилизации напряжения – как правило, в пределах от 150 до 280-295 В.
Здесь как раз тот случай, когда не следует доверять цифрам в названии и особо внимательно читать характеристики: у стабилизатора Sven VR-V 600 максимальная нагрузка составляет 200 Вт, у Sven Neo R 600 — не более 300 Вт.
Оба «кубика» имеют защиту от перегрузки и короткого замыкания, рассчитаны на максимальный ток помехи до 6500 А и рассеиваемую энергию до 220 Дж, и оба оснащены розетками с механической защитой.
Для более мощных нагрузок компания выпускает стабилизатор Sven VR-V1000, обеспечивающий подключение техники мощностью до 500 Вт. К такому «кубику» уже можно подключить не только домашнюю аудиосистему, но также дополнительные устройства, такие как телевизор, игровая приставка, персональный компьютер.
Стабилизатор напряжения Sven VR-V1000
В модельном ряду стабилизаторов напряжения производства Schneider Electric представлены две популярные модели APC LS1000-RS Line-R и APC LS1500-RS Line-R, рассчитанные на нагрузку до 500 Вт и 750 Вт, соответственно. Оба стабилизатора работают с входными напряжениями в диапазоне 184-248 В, оснащены индикаторами рабочего напряжения и перегрузки, фильтрами импульсных помех, защитой от короткого замыкания и перегрузки.
Стабилизатор напряжения APC LS1000-RS Line-RНе поленитесь перед покупкой также проверить максимальное рабочее напряжение стабилизатора — если этот параметр действительно критичен для вашей сети. Так, например, стабилизатор APC LS1500-RS Line-R рассчитан на диапазон входных рабочих напряжений 184-248 В, в то время как модель APC Line-R 600VA Auto, хоть и рассчитана на меньшую мощность, до 600 Вт, в то же время обеспечивает значительно более широкий диапазон стабилизации входных напряжений, от 150 до 290 В, чем, в частности, и объясняется его более высокая цена.
Стабилизатор напряжения APC Line-R 600VA AutoСтабилизаторы напряжения от 1000 Вт (1 кВт) и выше следует выделять в отдельную категорию, рассчитанную на обслуживание мощной офисной техники, бытового оборудования для домов (например, для отопительных котлов) или стабилизации напряжения во всем доме. Для таких целей часто применяют мощные системы с автотрансформаторами.
Sven — одна из немногих компаний, кто производит и продает в России стабилизаторы с автотрансформатором, рассчитанные на значительную нагрузку и при этом обладающие доступной ценой. Так, например, модель Sven AVR PRO LCD 10000 справляется с нагрузкой до 8 кВт в диапазоне стабилизации от 140 до 260 В — отличный выбор для подключения всего загородного жилого дома.
Стабилизатор напряжения Sven AVR PRO LCD 10000
Очень большой ассортимент мощных компактных стабилизаторов выпускает ранее упомянутая «Эра».
Стабилизатор напряжения ЭРА СНК-1000-М
Обратите внимание на маркировку ее изделий: в названии стабилизаторов, как правило, указывается полезная мощность в ватт-амперах. Например, стабилизатор ЭРА СНК-1000-М рассчитан на 1000 ВА, то есть, с ним можно смело закладывать максимальную активную нагрузку до 700 Вт.
Стабилизатор напряжения ЭРА STA-3000
Для питания мощной домашней нагрузки – от 3000 Вт и более, также отлично подходят стабилизаторы с релейной регулировкой нагрузки. Они доступны по цене, компактны, обладают широким диапазоном стабилизации – от 140 до 270 В и оснащены всеми мыслимыми видами защиты.
Стабилизатор напряжения ЭРА STA-3000
Наиболее доступная модель этой серии – ЭРА STA-3000 — выдержит нагрузку до 3 кВт, при этом автоматически отключится при длительном стабильном напряжении сети. Вдобавок, устройство оснащено многоцветным ЖК-дисплеем для наглядной индикацией текущего режима работы.
По сути мы прошлись по всем основным проблемным случаям, связанным с электропитанием, и подобрали модели для каждого из них. Надеемся, с ее помощью вы сможете выбрать наиболее подходящий именно вам вариант защиты.
Фильтр для подавления помех от питающей сети
Для предотвращения помех от электро — и радиоприборов необходимо снабдить их фильтром для подавления помех от питающей сети, расположенным внутри аппаратуры, что позволяет бороться с помехами в самом их источнике.
В настоящее время отечественные и зарубежные предприятия предлагают целый ряд таких фильтров, как простых, одно- и двухкаскадных, так и многокаскадные фильтры, способные обеспечить максимальный уровень защиты от помех. Фильтры выполнены по всем правилам конструирования радиоаппаратуры, имеют защитные экраны и специальные проходные конденсаторы, предотвращающие прямое прохождение помех и паразитные магнитные помехи самого фильтра.
Если не удастся отыскать готовый фильтр, его можно сделать самостоятельно. Схема помехоподавляющего фильтра представлена на рисунке ниже:
Фильтр двухкаскадный. Первый каскад выполнен на основе продольного трансформатора (двухобмоточного дросселя) Т1, второй представляет собой высокочастотные дроссели L1 и L2. Обмотки трансформатора Т1 включены последовательно с линейными проводами питающей сети. По этой причине низкочастотные поля частотой 50 Гц в каждой обмотке имеют противоположные направления и взаимно компенсируют друг друга. При воздействии помехи на провода питания, обмотки трансформатора оказываются включенными последовательно, а их индуктивное сопротивление XL растет с увеличением частоты помех: XL = ωL = 2πfL, f — частота помех, L — индуктивность включенных последовательно обмоток трансформатора.
Сопротивление конденсаторов C1, С2, наоборот, уменьшается с ростом частоты (Хс =1/ωС =1/2πfC), следовательно, помехи и резкие скачки напряжения «закорачиваются» на входе и выходе фильтра. Такую же функцию выполняют конденсаторы СЗ и С4.Дроссели LI, L2 представляют еще одно последовательное дополнительное сопротивление для высокочастотных помех, обеспечивая их дальнейшее ослабление. Резисторы R2, R3 уменьшают добротность L1, L2 для устранения резонансных явлений.
Резистор R1 обеспечивает быстрый разряд конденсаторов C1—С4 при отключении сетевого шнура от питающей сети и необходим для безопасного обращения с устройством.
Детали сетевого фильтра размещены на печатной плате, показанной на рисунке ниже:
Печатная плата рассчитана на установку промышленного продольного трансформатора от блоков питания персональных компьютеров. Можно изготовить трансформатор самостоятельно, выполнив его на ферритовом кольце проницаемостью 1000НН…3000НН диаметром 20…30 мм. Кромки кольца обрабатывают мелкозернистой шкуркой, после чего кольцо обматывают фторопластовой лентой. Обе обмотки наматывают в одном направлении проводом ПЭВ-2 диаметром 0,7 мм и имеют по 10…20 витков. Обмотки размещены строго симметрично на каждой половине кольца, зазор между выводами должен быть не менее 3…4 мм. Дроссели L2 и L3 также промышленного производства, намотаны на ферритовых сердечниках диаметром 3 мм и длиной 15 мм. Каждый дроссель содержит три слоя провода ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм, длина намотки 10 мм. Чтобы витки не сползали, дроссель пропитан эпоксидным клеем. Параметры намоточных изделий выбраны из условия максимальной мощности фильтра до 500 Вт. При большей мощности размеры сердечников фильтра и диаметр проводов необходимо увеличить. Придется изменить и размеры печатной платы, однако всегда следует стремиться к компактному размещению элементов фильтра.Резисторы MЛT, С2-33, С1 — 4 мощностью 0,25 или 0,125 Вт. Конденсаторы C1 — С4 на рабочее напряжение не ниже 400 В. Лучше всего подходят отечественные конденсаторы К78-2 или зарубежные класса X или Х2. Емкость конденсаторов С1 и С2 может находиться в диапазоне 0,1…0,47 мкФ, а конденсаторов СЗ и С4 — от 2200 пФ до 0,022 мкФ.
Плату фильтра для подавления помех от питающей сети лучше всего разместить в металлическом корпусе. В случае если устройство не имеет металлический корпус, желательно выделить устройство подавления помех металлической перегородкой. При монтаже необходимо минимизировать длину проводников, подходящих к фильтру.Чтобы обеспечить высокую эффективность, потери мощности у современных источников питания (ИП) должны быть невелики. Современные импульсные ИП и контроллеры импульсных DC/DC источников питания обеспечивают высокую эффективность, но если используемая схема и топология печатной платы не отвечают строгим требованиям, напряжение радиопомех может вырасти. В статье обсуждается реализация входных и выходных фильтров, позволяющих уменьшить помехи в DC/DC-преобразователях ИП.
Необходимость во входном фильтре
Любой импульсный источник питания создает радиопомехи, которые препятствуют нормальному функционированию других электронных устройств. Одной из главных причин возникновения напряжения помех является входной ток, который протекает через входную емкость контроллера импульсного ИП. При этом на эквивалентном последовательном сопротивлении (ESR) возникает падение напряжения. Таким образом, напряжение пульсации VRIPPLE конденсатора складывается из падения напряжения на емкости и на ESR конденсатора.Измерение напряжения помех
Входной фильтр уменьшает амплитуду напряжения помех, подавляет гармонические составляющие и играет важную роль в уменьшении напряжения радиопомех до приемлемого уровня. Например, согласно стандарту EN61000–6-4 предельное значение пикового напряжения на частоте 150 кГц составляет 79 дБмкВ. На рынке пассивных компонентов предлагается широкий ассортимент фильтров с высокими вносимыми потерями, например в диапазоне 70–100 дБ. О днако на практике заявленные значения редко достигаются, т. к. потери этих фильтров измеряются при 50.О м нагрузке, а импедансы источников питания отклоняются от указанных величин. Таким образом, возникает необходимость в разработке фильтров, отвечающих потребностям реальных приложений.Прежде всего, следует определить тип проектируемого входного фильтра с учетом разницы между дифференциальным и синфазным шумом. Для подавления дифференциального шума фильтр устанавливают на вход импульсного контроллера. Еще на этапе проектирования фильтра напряжение помех можно измерять с помощью схемы стабилизации импеданса линии (LISN) и анализатора спектра. На рисунке 1 показана применяемая в таких случаях схема испытаний. С ее помощью измеряются дифференциальные шумы, т. к. опорным напряжением является потенциал земли импульсного ИП, а не шина заземления.
Рис. 1. Схема для испытаний
Схема LISN служит для развязки переменного напряжения помех. Внутренний фильтр нижних частот LISN-схемы предотвращает сбои в работе других электронных устройств, которые подключены к общему источнику питания. На рисунке 2 показана осциллограмма напряжения помех VNOISE (дБмкВ) понижающего DC/DC-контроллера, который работает на коммутационной частоте 2 МГц; входное напряжение составляет 10 В, а эффективное значение входного тока равно 07 А.
Рис. 2. Напряжение помех в отсутствие входного фильтра
Величина напряжения помех VNOISE
определяется следующей формулой:
Из рисунка 2 видно, что основная гармоника соответствует частоте переключения. Амплитуда гармоник в верхнем
мегагерцовом диапазоне становится
меньше, но все-таки превышает пороговую величину. При 116 дБмкВ у основной
гармоники – максимальная амплитуда.
Таким образом, VRIPPLE можно определить
следующим образом:
Поскольку VRIPPLE = 631 мВ, это значит,
что на входе требуется фильтр.
Влияние управляющего контура
Далее мы обсудим работу входного фильтра, который используется в упомянутом выше контроллере импульсного источника питания. Фильтр нижних частот состоит из дросселя (WE-PD2, неэкранированный, L = 1 мкГн, собственная резонансная частота (SRF) =110 МГц, RDC = 49 мОм) и электролитического конденсатора (серия FK, C = 10 мкФ, U = 35 В DC). Фильтр установлен перед входным конденсатором контроллера импульсного DC/DC источника питания (см. рис. 3).
Рис. 3. Схема фильтра
Прежде всего, следует выбрать собственную резонансную частоту дросселя, поскольку он теряет фильтрующую способность в верхнем частотном диапазоне из-за паразитной емкости. Во избежание насыщения сердечника его допустимый ток должен превышать пиковый ток на входе, по крайней мере, на 10%. С этой целью рекомендуется использовать резистор RDC, который позволяет минимизировать падение постоянного напряжения. Далее выбирается величина индуктивности с учетом того, что частота среза фильтра равна 1/10 от значения коммутационной частоты контроллера, т. е. намного меньше частоты среза импульсного контроллера, благодаря чему ослабляется амплитуда основной и большей части других гармоник. Поскольку у высококачественного фильтра резонанс имеет ярко выраженный характер, этот эффект необходимо ослабить.
Чтобы обеспечить стабильную работу контура контроллера импульсного
источника питания, необходимо разнести рабочую частоту преобразователя
и резонансную частоту фильтра. При
совпадении этих частот на входе контроллера появляются колебания, из-за
которых он теряет способность быстро
менять величину входного напряжения.
Причина такого поведения – в отрицательном входном сопротивлении
контроллера импульсного ИП. Т еоретически, равенство POUT = PIN применимо и к контроллеру. Это значит, что при
неизменных начальных условиях входной ток контроллера IIN уменьшается
с увеличением входного напряжения
UIN, что обусловлено наличием отрицательного входного сопротивления контроллера ZIN:
Поскольку это соотношение получено на основе анализа больших сигналов, а в контроллере импульсного
ИП используются зависящие от частоты
компоненты, величина входного сопротивления является динамической,
и потому требуется анализ поведения
системы при малых сигналах. Рекомендуется, чтобы выходной импеданс входного фильтра ZFILTER был намного меньше
входного импеданса контроллера ZIN:
ZFILTER<<ZIN.
Поскольку в большинстве случаев использование этого фильтра не приводит к возникновению электромагнитных полей, можно в качестве примера выбрать неэкранированный фильтр WE-PD2.
При определении емкости фильтра следует исходить из того, что максимальная допустимая величина рабочего напряжения конденсатора фильтра приблизительно на 25% выше напряжения питания, поскольку у всех конденсаторов со временем номинальное напряжение снижается. По мере увеличения напряжения величина емкости и, следовательно, эффективность фильтра уменьшается, что зависит от используемого диэлектрика. Чтобы собственная резонансная частота была высокой, рекомендуется, чтобы его эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) была небольшой. В качестве исключения можно воспользоваться ESR большой величины, т. к. это позволяет уменьшить добротность фильтра и ослабить перерегулирование на частотах близких к резонансной. Рекомендуется, чтобы емкость фильтра была относительно велика, а индуктивность мала, т. к. при относительно высокой индуктивности частота собственного резонанса уменьшается. Лучшим выбором в качестве конденсатора для фильтра является электролитический конденсатор. Во избежание рассогласования импедансов необходимо правильно установить элементы фильтра. Из-за наличия входного конденсатора входной импеданс контроллера меньше, чем у импульсного источника питания, и потому дроссель фильтра следует установить между ИП и входным конденсатором контроллера. Таким образом, конденсатор фильтра подключается после дросселя параллельно источнику питания. Дроссель фильтра сглаживает ток пульсаций, а конденсатор фильтра шунтирует напряжение помех. На рисунке 4 представлены результаты измерения напряжения помех при использовании дополнительного входного фильтра.
Рис. 4. Результат использования входного фильтра
Дроссель фильтра WE-PD2 и его конденсатор обеспечили отличное подавление помех даже при малых значениях индуктивности 1 мкГн и емкости 10 мкФ. А мплитуда основной гармоники уменьшилась на 30 дБ, а амплитуды более высоких порядков исчезли в фоновом шуме. Величину индуктивности фильтра WE-PD2 можно повысить, чтобы добиться большего затухания. В конце концов, можно сделать так, чтобы вносимые потери фильтра превысили 40 дБ.
Таким образом, без входного фильтра не обойтись, а его параметры рассчитываются на этапе разработки приложения. Дифференциальные помехи подавляются LC-фильтром в контроллере DC/DC импульсного источника питания, а напряжение помех можно уменьшить до приемлемого уровня. Хорошо рассчитанный входной фильтр и правильно подобранные пассивные элементы фильтра обеспечивают большие вносимые потери. При этом сохраняется устойчивое функционирование контроллера импульсного источника питания.
Требования к выходному фильтру
В выходном напряжении импульсных ИП присутствуют остаточные пульсации, которые влияют на работу электронных устройств и вызывают электромагнитные помехи. Для нейтрализации помех применяются выходные фильтры, которые при определенных условиях влияют на управляющий контур.Чтобы компенсировать влияние выходного фильтра и связанные с этим потери выходной мощности на элементах фильтра требуется компенсация этого контура. Какая бы схема контроллера импульсного ИП ни использовалась, в выходном токе присутствуют нежелательные остаточные пульсации, которые возникают из-за паразитного сопротивления ESR и паразитной индуктивности ESL выходного конденсатора. Величина относительно большой остаточной пульсации, сигналы которой принимают разную форму, зависит от типа выбранного конденсатора. Например, при использовании стандартного электролитического конденсатора возникает пульсация напряжения величиной до нескольких сотен мВ в зависимости от выходного напряжения контроллера импульсного ИП.
При использовании керамического конденсатора напряжение остаточной пульсации составляет всего несколько десятых мВ. Н екоторым аналоговым и ВЧ -системам требуется стабильное сглаженное напряжение питания без помех. При этом не следует пренебрегать высокочастотной составляющей гармонических колебаний в выходном напряжении, т. к. из-за нее может вырасти уровень электромагнитного излучения.
Выходной фильтр может ослабить остаточные пульсации и высокочастотные составляющие.
Ос лабление пульсаций
На практике для ослабления остаточных пульсаций до уровня в несколько мВ и подавления высокочастотных компонентов применяется, как правило, LC-фильтр нижних частот. На рисунке 5 показана схема такого фильтра, который можно реализовать с помощью неэкранированного дросселя WE-PD2 и стандартного электролитического конденсатора.
Рис. 5. Простая схема фильтра нижних частот
Рис. 6. Двухкаскадный выходной фильтр
Если помехи должны полностью отсутствовать на выходе, наряду с LC-фильтром нижних частот применяется ФНЧ во втором каскаде (см. рис. 6). Недорогой двухкаскадный фильтр можно реализовать с помощью дросселя WE-PD2 и SMD-феррита серии WE-MPSB.
Компоненты LFILTER и CFILTER1 работают как ФНЧ , который фильтрует сигнал тактовой частоты контроллера импульсного ИП и подавляет гармонические колебания. Далее ВЧ -составляющие выходного напряжения контроллера преобразуются в тепло с помощью ферритовой бусины SMD, а CFILTER2 ослабляет их амплитуду. Выходной фильтр этого типа уменьшает величину остаточной пульсации до нескольких мВ и обеспечивает питание даже чувствительных аналоговых цепей.
Прямые потери по току на выходном фильтре
Помимо потерь выходной мощности из-за импульсного контроллера большие потери выходной мощности по постоянному току возникают на выходном фильтре, что приводит к снижению эффективности контроллера импульсного источника питания. Из-за сопротивления RDC дросселей и ферритов возникает значительное падение напряжения на выходном фильтре и, соответственно, уменьшается выходное напряжение (см. рис. 7).
Рис. 7. Падение напряжения на индуктивности фильтра
В зависимости от размеров дросселя сопротивление RDC может принимать разные значения в диапазоне от нескольких мОм до нескольких Ом, что, разумеется, не может не сказываться на величине выходного тока. Даже у сильноточного SMD-феррита значение сопротивления RDC может достигать 0,04 Ом. Чтобы поддерживать требуемое напряжение, выходное напряжение подается через обратную связь с делителя напряжения на ИС контроллера. Чтобы уменьшить потери выходного напряжения, обусловленные выходным фильтром, его можно установить в управляющий контур (см. рис. 8).
Рис. 8. Реализация выходного фильтра в управляющей цепи
Стабильность управляющей схемы
Дроссель фильтра, феррит и конденсаторы фильтра вызывают нежелательный фазовый сдвиг, из-за которого нарушается стабильность функционирования управляющей схемы. В результате этого сдвига уменьшается амплитуда и запас устойчивости по фазе. В крайних случаях работа схемы становится нестабильной, и возникают колебания выходного напряжения. Чтобы обеспечить устойчивое функционирование необходимо, чтобы запас по амплитуде превышал 12 дБ, а по фазе – 45°. Управляющая схема считается динамически устойчивой, если коэффициент обратной связи (КОС ) падает до 0 дБ до того, как соответствующий фазовый сдвиг составит –180°. При этом амплитудная характеристика КОС должна пересечь ось х, т. е. принять значение 0 дБ при наклоне 20 дБ/декаду.
Рис. 9. Диаграмма Боде устойчивого импульсного контроллера
На рисунке 9 показана диаграмма Боде устойчивого понижающего преобразователя. В этом примере запас по амплитуде равен 32 дБ, а по фазе – 56°.
Если выходной фильтр не отвечает критериям устойчивой работы импульсного преобразователя, требуется компенсация управляющего контура, которая обеспечит стабильность выходного напряжения.
Переходная характеристика
Выходное напряжение должно оставаться стабильным при изменениях напряжения на входе импульсного преобразователя. Аналогично, в случае внезапного снижения или повышения выходного тока выходное напряжение должно быть быстро отрегулировано. На рисунке 10 показана переходная характеристика импульсного контроллера с регулируемой устойчивостью (кривая желтого цвета) с выходным напряжением 5 В при внезапном изменении нагрузочного тока с 0 до 1 А (зеленая кривая).
Рис. 10. Переходная характеристика устойчивого импульсного контроллера
При внезапном изменении нагрузочного тока управляющая схема должна быстро скорректировать выходное напряжение до заданного уровня. Выходное напряжение не должно значительно меняться в результате отклика на скачок – иначе из-за перенапряжения могут повредиться электронные цепи. В идеальном случае после скачка нагрузки выходное напряжение быстро корректируется до установленной величины; при этом отсутствуют выбросы и даже звон. Звон на этапе компенсации обусловлен нестабильной работой импульсного преобразователя. Функционирование контроллера импульсного ИП считается устойчивым, если он достаточно быстро реагирует на скачкообразное изменение нагрузки и своевременно компенсирует это изменение.
Выводы
Итак, если выходной фильтр установлен в управляющем контуре, его характеристическое уравнение имеет 2.й порядок или выше, что зависит от типа фильтра. Цепь компенсации должна иметь не меньший порядок, что приводит к увеличению инерционности управляющего контура. Таким образом, не рекомендуется включать выходной фильтр в управляющий контур. Выходное напряжение преобразователя следует снимать до выходного фильтра. Целесообразно также выбирать дроссели фильтра и ферриты с наименьшими
сопротивлениями RDC, чтобы уменьшить
потери в выходном фильтре.
Техническая поддержка: [email protected]
Введение
Как и прежде, входные фильтры являются необходимым средством для успешной сертификации конечных изделий на соблюдение требований к электромагнитной совместимости (ЭМС). Эта сертификация, в первую очередь, касается устройств на базе импульсных источников питания, причем независимо от мощности компонента, используемого для преобразования напряжения переменного тока. Импульсные преобразователи генерируют промышленные и электромагнитные помехи при наводке напряжения переменного тока на линии подключения и излучение независимо от индивидуальной топологии и области применения. Некоторые изготовители компонентов, предназначенных для импульсного преобразования напряжения, оптимизируют силовые модули, чтобы уменьшить помехи в линиях подключения и излучаемые помехи.
Поскольку остаточные пульсации по выходным цепям этих модулей обычно имеют крайне малые значения, в большинстве приложений выходной фильтр может быть рассредоточен. Однако поскольку входной ток понижающего преобразователя тоже является импульсным, в конечном приложении могут возникать кондуктивные и радиочастотные помехи.
Для уменьшения пульсаций входного тока сильноточных приложений используются многофазные преобразователи, в которых фазы рабочей частоты сдвинуты на 360°/N (N — число фаз). Такая мера помогает уменьшить пульсации, но не избавляет от коммутационных помех, которые проникают в провода питающей сети. Разработчик оборудования с использованием импульсных преобразователей должен принять взвешенное решение, куда установить входной фильтр — непосредственно перед силовым модулем или вблизи точек ввода напряжения.
В первую очередь, мы обсудим, как возникают шумы и помехи в дифференциальном режиме — в системе с симметричным прямым и обратным током между источником и нагрузкой в линиях подключения импульсного преобразователя (рис. 1).
Рис. 1. Симметричная система
Частота пульсаций напряжения во входной цепи совпадает с рабочей частотой преобразователя, а форма входного тока — с током через накопительную индуктивность (дроссель) силового модуля. Входной ток протекает через конденсатор CIN. Реальные конденсаторы, как известно, обладают резистивным (ESR) и индуктивным компонентами (ESL) (рис. 2). Из-за ESR входного конденсатора и конечного импеданса линий подключения силового модуля наличие компонента переменного тока приводит к возникновению на них нежелательного падения напряжения.
Рис. 2. Эквивалентная полная схема для определения напряжения помех
В этой модели напряжение шума проявляется как дифференциальный сигнал. Амплитуда напряжения помех, возникающая на входном конденсаторе, существенно зависит от значения ESR используемого конденсатора. Электролитические конденсаторы имеют относительно высокий уровень ESR, величина которого может варьироваться от нескольких мОм до нескольких Ом. Как следствие, напряжение помех находится в диапазоне между несколькими мВт и несколькими Вт. С другой стороны, у керамических конденсаторов ESR очень мал — всего несколько мОм и, следовательно, шумовое напряжение не превышает нескольких мВт. Кроме того, большое влияние на напряжение помех оказывает расчет печатной платы силового модуля.
Для уменьшения дифференциального шума на входе преобразователя устанавливается, по крайней мере, один простейший LC-фильтр, который минимизирует составляющую переменного тока в линии. В высокоимпедансных системах, т. е. в случае, когда входной импеданс каскада не влияет на выходной импеданс предыдущего каскада, такой входной фильтр теоретически обеспечивает ослабление напряжения в полосе затухания 40 дБ/декаду. Но на практике достигаются меньшие уровни подавления. Так происходит, во‑первых, потому, что нагрузка фильтра имеет малый импеданс и влияет на передаточную характеристику фильтра. Во‑вторых, компоненты такого фильтра неидеальны и имеют собственные неизбежные потери.
При определении параметров LC-фильтра частота среза fC выбирается так, чтобы она была ниже коммутационной частоты fSW силового модуля. Если отношение этих частот составляет 1/10, теоретически на частоте переключения, амплитуда которой является основной в общем спектре помех, уровень вносимых потерь достигает 40 дБ. Таким образом, будем исходить из следующего условия:
Частота среза LC-фильтра определяется так:
В качестве примера для расчета фильтра примем индуктивность равной 10 мкГн. В этом случае:
При принятии решения о размещении элементов фильтра, который показан на рис. 3, конденсатор фильтра устанавливается со стороны источника напряжения или силового модуля. При этом, если используется несколько включенных параллельно конденсаторов, конденсатор с лучшими частотными свойствами следует установить ближе к источнику помех. Решающим фактором для ослабления тока импульсного источника напряжения является индуктивность катушки индуктивности фильтра.
Рис. 3. Размещение элементов фильтра
Если добротность фильтра слишком велика, в случае резкого изменения входного напряжения могут появиться паразитные колебания, подлежащие подавлению. Примем, что для обеспечения стабильности выходной импеданс входного фильтра ZOUT, FILTER в широком частотном спектре должен быть ниже полного входного сопротивления силового модуля ZIN, CONVERTER:
Кроме того, частота среза fC входного фильтра должна быть намного ниже частоты fCO среза силового модуля:
Из рис. 4 видно, что это достигается путем установки шунтирующего звена — керамического многослойного конденсатора, параллельного входу силового модуля.
Рис. 4. Увеличение затухания входного фильтра
Шунтирующий элемент уменьшает добротность входного фильтра и, следовательно, его выходное сопротивление на резонансной частоте. Формула (6) применяется для расчета сопротивления затуханию RD при добротности фильтра QF = 1:
Величина емкости шунтирующего конденсатора CD, снижающего добротность фильтра до вполне приемлемого значения, находится в диапазоне между пяти- и десятикратными значениями номинальной емкости конденсатора фильтра CF:
В качестве альтернативного варианта ослабления фильтра можно выбрать электролитический конденсатор, установив его параллельно выходу фильтра вместо шунтирующего звена. Как правило, величины ESR электролитного конденсатора достаточно для ослабления добротности фильтра.
Выбор компонентов LC-фильтра
Оба элемента фильтра — и конденсатор, и катушка индуктивности в действительности обладают не только емкостными, но и индуктивными свойствами. Как известно, фильтрующий эффект катушек индуктивности в наибольшей мере проявляется на их собственной резонансной частоте SRF (Self-Resonant Frequency). Значение SRF катушек в большой мере зависит от их индуктивности и конструкции, которая определяет емкостную связь между витками обмотки. Довольно подробно особенности выбора дросселей описаны в [2–3].
Конденсаторы тоже имеют собственную резонансную частоту SRF. Она, в свою очередь, в значительной мере зависит от емкости, технологии, конструктивного исполнения и, особенно, от длины выводов конденсатора. Следовательно, при выборе компонентов фильтра желательно удостовериться, что SRF обоих компонентов находится в самой верхней части частотного диапазона, в котором напряжение радиочастотных помех имеет максимальный уровень, или, соответственно, в той полосе частот спектра, в которой фильтр должен быть активным. Некоторые особенности работы конденсаторов в импульсных цепях и выбора этих компонентов рассматриваются, например, в [4].
Определяющим компонентом для уменьшения дифференциального шума является катушка индуктивности, поскольку именно она противодействует быстрому нарастанию и падению тока во входной цепи. На рис. 5 показаны графики зависимости полного сопротивления от частоты для трех индуктивностей, выполненных на стержневых сердечниках, из семейства WE-SD компании Würth Elektronik.
Рис. 5. Пример зависимости импеданса от частоты и конструктивного исполнения трех катушек индуктивности серии WE-SD компании Würth Elektronik
Поскольку чем выше индуктивность, тем меньше SRF, рекомендуется выбирать катушку, численное значение индуктивности которой меньше емкости конденсатора фильтра. На практике максимальное значение индуктивности фильтра выбирается равным 10 мкГн, т. к. в зависимости от конструкции собственная резонансная частота этой индуктивности достигает 30 МГц. По существующим стандартам это максимальная частота для оценки кондуктивных помех.
Кроме того, необходимо учитывать, что большой рабочий ток, значительно превышающий номинальный ток катушки индуктивности фильтра, может привести к повреждению изоляции провода ее обмотки. Если КПД импульсного преобразователя обозначить как η, эффективный входной ток силового модуля можно вычислить с помощью уравнения (8):
Из соображений безопасности в качестве номинального тока катушки фильтра следует выбрать большее значение тока. В качестве конденсатора фильтра можно задействовать электролитический конденсатор с жидким электролитом, полимерный или даже керамический конденсатор. При этом необходимо, чтобы добротность фильтра на частоте среза была достаточно малой, как уже упоминалось.
При использовании π-фильтра следует принимать дополнительные меры. В оптимальном случае входной фильтр требуется устанавливать как можно ближе к входу силового модуля. Если этот фильтр расположен дальше, исходя из геометрических и других соображений, на высоких частотах линии подключения могут работать как антенна между входным фильтром и силовым модулем. Однако индуктивность этих линий связи можно также использовать вместе с керамическим конденсатором как дополнительный LC-фильтр с более высокой частотой среза (рис. 6). Из-за его ничтожно малого ESR керамический многослойный конденсатор может закорачивать токи, возникающие от высокочастотных помех, на землю.
Рис. 6. Входной π-фильтр
Собственная резонансная частота конденсатора должна находиться примерно в области спектра рабочей частоты силового модуля. На рис. 7 показаны кривые полного сопротивления керамических конденсаторов WCAP-CSGP типоразмера 0805 от компании Würth Elektronik.
Рис. 7. Пример зависимости импеданса от частоты конденсаторов WCAP-CSGP типоразмера 0805 от компании Würth Elektronik
Из компонентов, характеристики которых показаны на рис. 7, на тактовой частоте 2 МГц для рассматриваемой задачи подходит, например, конденсатор емкостью 1 мкФ (кривая красного цвета). Даже керамический конденсатор емкостью 100 нФ (кривая оранжевого цвета), который используется в качестве блокирующего конденсатора во многих электронных схемах, является вполне подходящим кандидатом для указанных целей. Однако заметим, что по сравнению с конденсатором емкостью 1 мкФ, у 100‑нФ конденсатора величина ESR в девять раз выше.
Выбор выходного фильтра и его особенности
Поскольку силовые модули MagI3C от компании Würth Elektronik характеризуются ничтожно малыми остаточными пульсациями выходного напряжения, необходимость в выходном фильтре в таких случаях отсутствует. Однако если компоненты с питанием от импульсного преобразователя используют коммутируемые интерфейсы (например, мультиплексоры датчиков, аналоговые коммутационные схемы и т. д.), то для фильтрации выходного напряжения требуется выходной фильтр.
Схема выходного фильтра, представленная на рис. 6, сопоставима со схемой на рис. 8. Однако, как правило, невозможно сделать окончательный вывод о необходимости и эффективности такого выходного фильтра, поскольку для каждого конкретного приложения требуется свой расчет. Выходной фильтр позволяет уменьшить остаточные пульсации выходного напряжения силового модуля до минимума или подавить нежелательные субгармонические колебания. Фильтр рассчитывается тем же способом, которым мы воспользовались выше, но принимать меры для ухудшения его добротности уже не требуется.
Рис. 8. Выходной фильтр
Измерение напряжения шумов и помех в цепях питания и излучаемых радиопомех
Измерение напряжения шумов и помех выполняется в соответствии с основным стандартом IEC CISPR 16-2-1 [5]. В этом стандарте описываются типы измеряемых помех, оборудование, которое должно использоваться для разных измерений, и измерительная установка для настольных и напольных устройств. Уровень помех в проводах питающей сети оценивается в диапазоне частот 9 кГц…30 МГц. К измерительным приборам помимо приемника электромагнитных помех относятся схемы стабилизации полного сопротивления линии LISN (Line Impedance Stabilizing Network), пробники напряжения, токовые клещи и емкостные пробники напряжения. Длина кабеля между тестируемым устройством и LISN не должна превышать 80 см. Приемник электромагнитных помех оценивает асимметричное шумовое напряжение, которое разделяется в LISN для отдельных проводов кабеля.
Метод измерения излучаемых радиопомех с частотой выше 30 МГц описан в базовом стандарте IEC CISPR16-2-3 [6]. Измерительная среда представляет собой полностью безэховую комнату с токопроводящим полом или в меньших масштабах — полностью безэховую камеру.
Анализ результатов измерения шумов и помех
В этом разделе мы опишем измерение напряжения шумов и помех на примере оценочной платы семейств MagI3C модулей питания WPMDh2200601JEV от компании Würth Elektronik (рис. 9). Плата оснащена модулем понижающего DC/DC-пре-образователя стабилизатора напряжения WPMDh2200601JT [1] с диапазоном рабочего входного напряжения 6–42 В и током нагрузки до 2 A при регулируемом выходном напряжении в пределах 0,8–6 В.
Рис. 9. Структурная схема оценочной платы WPMDh2200601JEV для модуля питания MagI3C от компании Würth Elektronik
Уже на предварительном этапе можно измерить с помощью осциллографа составляющую переменного тока на входе силового модуля. Таким образом, выполняя анализ во временной области, спектр помех можно оценить перед расчетом фильтра.
На рис. 10 показана составляющая — переменное напряжение величиной 80 мВ, измеренное при входном напряжении силового модуля 7,5 В, среднем входном токе 1,2 А и среднем токе нагрузки 2 А. Известно, что импульсные преобразователи представляются по отношению к источнику питания как отрицательное дифференциальное сопротивление, поскольку при постоянной нагрузке их входной ток возрастает с уменьшением входного напряжения. По этой причине напряжение шума измеряется для «наихудшего случая», т. е. при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки.
Рис. 10. Сигнал во временной области с широкополосным спектральным наполнением, характерный для понижающего DC/DC-преобразователя WPMDh2200601JT семейства MagI3C от компании Würth Elektronik
Однако определяющим фактором при анализе помех остается измерение, которое выполняется только в лаборатории, специализирующейся на проблемах ЭМС. На рис. 11 показан результат измерения напряжения кондуктивных помех модуля без входного фильтра. Целью измерения было установить соответствие оценочной платы требованиям Class В стандарта EN55022 (CISPR‑22) относительно кондуктивных помех, который дает частичную презумпцию соответствия Европейской директиве 2014/30/ЕС (2004/108/EC) по электромагнитной совместимости.
Рис. 11. Уровень кондуктивных помех понижающего DC/DC-преобразователя WPMDh2200601JT семейства MagI3C от компании Würth Elektronik без входного LC-фильтра. Измерения выполнялись согласно EN55022 (CISPR-22)
Рассматриваемый в качестве примера силовой модуль работает на тактовой частоте 370 кГц. В общем спектре помех максимальная амплитуда (пик красного цвета: 68 дБ (мкВ)) достигается именно на этой частоте. Амплитуда плотности шумового напряжения падает со скоростью около 40 дБ/декаду, что означает отсутствие значительного уровня помех выше 15‑й гармоники от тактовой частоты преобразователя. Однако видно, что только выше 9‑й гармоники уровень помех падает более чем на 10 дБ ниже предела при измерении с помощью среднеквадратичного детектора (синяя линия).
Для расчета подходящего входного LC-фильтра воспользуемся уравнением (3). Учитывая относительно низкую рабочую частоту преобразователя, выбираем катушку индуктивности с малым значением SRF, индуктивностью 4,7 мкГн и рассчитываем емкость конденсатора нашего фильтра:
Выбираем емкость конденсатора фильтра равной 10 мкФ, чтобы учесть допустимые отклонения и технологический запас. Максимальный входной ток рассчитывается с помощью уравнения (8). Для этого вычисления требуется учесть КПД оценочной платы, который определяется путем измерения и в этом случае равен 91%. Входной ток с учетом КПД равен:
На основе выбранной индуктивности фильтра и входного тока можно определить подходящую катушку индуктивности. С этой целью выбираем неэкранированную катушку индуктивности 744 774 50 47 типоразмера 5820 из серии PD2 от Würth Elektronik. На рис. 12 показан результат измерения уровня радиопомех с учетом согласованного фильтра.
Рис. 12. Уровень кондуктивных помех понижающего DC/DC-преобразователя WPMDh2200601JT семейства MagI3C от Würth Elektronik с входным фильтром. Измерения согласно EN55022 (CISPR-22) выполнялись с помощью оценочной платы с входным LC-фильтром (4,7 мкГн + 10 мкФ)
Величина радиопомех, измеренных на рабочей частоте переключения 370 кГц, составила 30 дБ (мкВ). Уровни всех гармоник находятся ниже 20 дБ (мкВ), так что они достаточно ослаблены. Средний уровень на частоте 370 кГц соответствует пиковому значению и на 18 дБ ниже среднего предела 47 дБ (мкВ). С точки зрения величины отношения сигнал/шум, это вполне удовлетворительные результаты, чтобы подтвердить соответствие изделия требованиям к ЭМС.
Цель измерения напряжения шума состоит в том, чтобы показать применимость анализа потенциала помех во временной области. Однако анализ в частотной области по-прежнему остается необходимым.
Наконец, требуется определить шунтирующее звено фильтра RD–CD (рис. 4). С этой целью для определения RD используется уравнение (6). Сопротивление RD, необходимое для уменьшения добротности рассчитанного нами фильтра, определяется следующим образом:
Как уже упоминалось, чем выше значение шунтирующего резистора, тем выше частота, на которой обеспечивается критическое затухание резонанса фильтра. В данном случае можно выбрать следующее более высокое сопротивление номиналом 1 Ом из ряда E12.
Учитывая уравнение (7), для подавления резонанса воспользуемся конденсатором CD номиналом 47 мкФ. В качестве этого компонента можно выбрать, например, керамический конденсатор eiCap (885 012 108 004) серии WCAP-CSGP от Würth Elektronik.
Особенности измерений на соответствие требованиям IEC CISPR 22
Указанные измерения проводились в соответствии со стандартом IEC CISPR16-2-1. Использование LISN позволило развязать асимметричное напряжение и приравнять к асимметричному (синфазному) напряжению, которое затем сравнивалось с предельными значениями, установленными стандартом IEC CISPR 22 для устройств частного и коммерческого применения (Class B). Для компонентов электропитания, к которым относятся все типы импульсных преобразователей, нет прямого стандарта, устанавливающего требования к ЭМС. Таким образом, любое приложение, в котором применяется такой преобразователь, должно быть отнесено к определенной категории устройств, а уже затем протестировано в соответствии со стандартом, действующим применительно к конкретному семейству изделий. В рассматриваемом случае мы воспользовались стандартом IEC CISPR 22 для ИТ-устройств с учетом предельных уровней, которые также приведены в общем стандарте IEC 610006-3. Общие стандарты могут применяться в случаях, если не существует конкретного стандарта для типа рассматриваемого устройства.
Выводы
Как и прежде, входные фильтры независимо от уровня переменной составляющей являются необходимым средством для успешной сертификации конечных изделий на соответствие требованиям к электромагнитной совместимости (ЭМС). Для самостоятельного расчета такого входного фильтра можно использовать достаточно простые формулы. Грамотный подход к проектированию фильтра с учетом его импедансов и импульсного преобразователя позволяет избежать возникновения паразитных колебаний, а также обеспечивает стабильность контура управления и самого импульсного преобразователя.
Поскольку целенаправленный выбор компонентов фильтра закладывает основы для его оптимальной конструкции, входной фильтр, созданный с учетом всех требований, гарантирует определенный успех при тестировании конечного оборудования на соответствие ЭМС. Разработчик конечного оборудования может при необходимости создать собственный импульсный преобразователь и с помощью несложной методики расчета, представленной в этой статье, скорректировать фильтр для решения конкретной задачи.
Литература- Ranjith Bramanpalli. Input Filters — The Key to Successful EMC Validation.
- Алексей Чистяков. Некоторые особенности обмоток дросселей и трансформаторов для преобразователей//Электронные компоненты. 2016. № 1.
- Александр Герфер, Ранжит Браманпалли, Джокен Байер. Высокоточный расчет силового дросселя для энергоэффективных приложений // Электронные компоненты. 2016. № 10.
- Алексей Чистяков. Конденсаторы для источников питания и преобразователей // Электронные компоненты. 2016. № 10.
- ГОСТ CISPR 16-2-1-2015. Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерения. Часть 2–1. Методы измерения помех и помехоустойчивости. Измерения кондуктивных помех.
- ГОСТ CISPR 16-2-3-2016. Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерения. Часть 2–3. Методы измерения радиопомех и помехоустойчивости. Измерения излучаемых помех.
- ГОСТ 30805.22-2013 (CISPR 22:2006). Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование информационных технологий. Радиопомехи индустриальные. Нормы и методы измерений.
Возможно получилось как-то скомкано, пробовал снимать несколько раз и все время что-то шло не так.
В видео я рассказал об привычном многим выходном фильтре блока питания, например таком:
А также о том как можно уменьшить помехи от блока питания в эфир, ну и попутно попробовать убрать ложные &amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;quot;фантомные нажатия тачскрина вашего смартфона или планшета.
Как всегда буду рад вопросам и пожеланиям.
P.S. Сегодня 20 апреля, а у нас третий день на улице примерно такая картина. Температура утром -5, днем +2, как вы понимаете, дома также не очень жарко. Поломало некоторые деревья, а снег лежит на ветках с зелеными листьями 🙁
Эту страницу нашли, когда искали:
как фильтровать импульсные источники питания, сглаживающий фильтр от компьютерного импульсного блока питания., как сгладить выход импульсного блока питания, схема фильтра по питанию, сглаживающие фильтры импульсных блоков питания, выходной фильтр импульсного блока питания схема и расчет, lc фильтр на выходе импульсного блока питания 12в, модели входного фильтра импульсного блока питания, хороший фильтр на выход импульсного, как отфильтровать импульсный блок питания, электронные фильтры для снижения пульсации генератора, выходной фильтр от импульсного бп, можно ли установить дополнительный фильтр в блок питания компьютера, фильтр с30 что за крутилка на плате и как её поставить, транзисторный фильтр для импульсного блока питания схема, расчёт фильтра эми для иип своими руками, для чего фильтр на блоке питания, обводной диод на выходной фильтр блока питания, дроссель в выходном фильтре иип, filtr impulsnovo istochnika pitanya, выходной 1 июля 2020 фильтр помех импульсника, https://www.kirich.blog/stati/informaciya-dlya-nachinayuschih/275-vyhodnye-filtry-impulsnyh-blokov-pitaniya, схема фильтра у импульсного блока питания, индуктивность фильтра импульсного блока питания, фильтр импульсного блока питания на выходе
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Текстом ниже не пытаюсь «открыть Америку» для читателей, просто решил поделиться своим опытом…
Все началось приблизительно, год назад, когда я обратил внимание, что, при прослушивании радио в автомобиле, появились шумы, причем проявлялись они не всегда, а только в определенных точках города, где раньше проблем с приемом никогда не было. В тот момент подумал, что это связанно с работами на радиопередающей вышке, да и сам радиоэфир слушаю редко, все больше музыку с дисков, поэтому особого внимания проблеме не уделял.
Но вот, совсем недавно, в сервисе «Вопрос-ответ» DNS встретил несколько вопросов по проблемам со штатными блоками питания видеорегистраторов и навигаторов и, при активном «гуглении», наткнулся на упоминание некачественной продукции, от которой идут наводки на автомагнитолы при прослушивании радио, и более того, помехи для GPS приемников навигаторов. «Шуметь» может как блок питания, так и устройство к нему подлюченное. Сопоставив данные факты с датой приобретения видеорегистратора Explay DVR-004 (как раз год назад), начали закрадываться подозрения, не он ли источник помех радио.
Покатался по городу, нашел точку, в которой начались помехи, вытащил блок питания видеорегистратора из прикуривателя и …
помехи пропали, радио стало слышно просто отлично!
Проблема локализована, пора заняться ее устранением 🙂
Снова изучение форумов, и приблизительный список решений:
- * Заменить некачественный блок питания на качественный.
- * Убрать импульсный блок питания и поставить стабилизатор на базе кр142ен5 или аналогов.
- * Запитать видеорегистратор от отдельного источника питания.
- * Экранировать корпус видеорегистратора и провод его питания.
- * Поставить на провод питания видеорегистратора ферритовые кольца.
- * Поставить сглаживающие фильтры по питанию на вход и/или выход блока питания регистратора.
Первый вариант я для себя отсек сразу, т.к. вскрытие блока питания моего видеорегистратора показало, что, схема, в принципе, достаточно грамотная, по крайней мере, соответствует типовой для микросхемы MC34063.
Второй вариант плох тем, что «кренки» сильно греются и их нужно хорошо охлаждать (радиатор площадью не меньше 10 см2), что достаточно пожароопасно.
Третий вариант для автомобиля совсем не подходит, не возить же с собой два аккумулятора.
Четвертый вариант, особенно в части корпуса видеорегистратора или навигатора, труднореализуем.
Для себя решил пробовать 5 или 6 вариант, т.е. ставить фильтр по питанию.
Под рукой, как раз был неисправный блок питания персонального компьютера, на входе у которого отдельной платкой стоял фильтр по питанию, решил попробовать его.
Замеры шумов при его подключении показали, что они «живее всех живых» 🙂
Тогда решил собрать из подручных средств П-образный сглаживающий фильтр, не заморачиваясь его расчетами.
Приблизительная схема:
Под рукой, как раз, были необходимые компоненты, а именно:
- * Конденсаторы 25V 1000uF (продаются в любом радиомагазине за сущие копейки).
- * Дроссель (выпаял из неисправного блока питания).
- * Штекер в прикуриватель автомобиля (позаимствован с неисправного автомобильного компрессора).
Первым делом поставил в штекер предохранитель, чтобы, в случае короткого замыкания, не спалить электронику автомобиля или блок питания видеорегистратора. Именно отсутствие предохранителя и стало причиной мучительной смерти компрессора, когда на морозе лопнула оплетка его провода и произошло короткое замыкание. Второй раз на эти грабли решил не вставать.
Для быстрой проверки изготовил «прототип» — распаял схемку «навесом». Получилась такая конструкция.
Первое же испытание «в поле» показало неплохой результат, уровень шумов снизился существенно, небольшие помехи остались, но их можно списать на действительно низкий уровень сигнала в некоторых местах нашего города. Также, не стал ставить ферритовые кольца на провод питания, т.к. их под рукой не оказалось, а полученный эффект меня устроил 🙂
Следующим шагом – облагородил схемку в небольшой корпус из под мышки Logitech, уж очень не хотелось снимать часть панели в авто и припаивать получившийся фильтр непосредственно к разъему «прикуривателя».
Для этого разобрал блок питания видеорегистратора
отпаял пружинку и минусовой контакт
Выкинул «потроха» мышки и разместил фильтр и блок питания внутри ее корпуса, закрепив элементы с помощью клеевого термопистолета.
Результат получился вполне симпатичный
На этом все, надеюсь мой опыт пригодится кому-нибудь еще.
1. Входной фильтр
2. Варианты выходного фильтра
3. Ответы на вопросы и добавления к первым двум частям.
Пока первая часть
Тема напрямую пересекается с этими двумя обзорами.
Зарядное устройство 5 Вольт, 6 Ампер, 6 портов + индикация тока заряда
Где я описывал какие компоненты должны применяться в блоках питания.
А также описанием выбора блоков питания
5 Вольт 7.2 Ампера и 36 Ватт или небольшой рассказ о том, как выбрать правильный блок питания.
Где я рассказал как выбрать нормальный блок питания и на что обращать внимание.
Эту страницу нашли, когда искали:
блок фильтра для блока питания, входной фильтр блока питания компа, фильтр на входе в бп, входная фильтрация ибп, как подобрать фильтр для блока питания, схема компьютерного блока питания сетевой фильтр, фильтр по питанию компьютерного бп, сетевой фильтр блока питания схема, установка дополнительного фильтра в блок питания компьютера, нагрев входных фильтров в импульсном блоке питания жк телевизора, два фильтра бп пк, фильтр от блока питания компьютера, фильтр для блока питания ноутбука, фильтр сетевой для импульсных блоков питания, входной фильтр кирич, что входит в фильтр питания, входной фильтр компьютерного блока питания схема, назначение входного фильтра, расчет входного фильтра питания, какого номинала конденсатор ставить на вход перед дросселем входного фильтра импульсивного блока питания, как сделать входной фильтр на 4800 вольт, входные фильтры на блоке питания монитора, расчет синфазного дросселя во входном фильтре блока питания, активный фильтр в блоке питания схемы, входные фильтры блока питания
Вас может заинтересовать
Товары по сниженной стоимости
Комментарии: 8
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Руководство Eaton по подавлению выбросов
% PDF-1.3 % 138 0 объектов >>> endobj 166 0 объектов > поток 11,0 8,5 28 2018-11-15T07: 55: 07.620-05: 00 Acrobat Distiller 9.0.0 (Macintosh) Zoltun Design Co. 2009 dab75e986a50aa07332d69a48c15cf6edd608574 528469 Adobe InDesign CS4 (6.0) 2009-03-20T11: 58: 32.000-04: 00 2009-03-20T11: 58: 32.000-04: 00 2009-03-20T11: 56: 56.000-04: 00 применение / PDF 2018-11-15T07: 56: 43.120-05: 00
% PDF-1.5 % 115 0 объектов > / Метаданные 112 0 R / OCProperties> / OCGs [182 0 R 294 0 R 418 0 R] >> / Pages 111 0 R / Тип / Каталог / ViewerPreferences >>> endobj 112 0 объектов > поток UUID: 259cb9fe-2928-0c4a-82d8-334ee1b5f9ea саман: DocId: INDD: 306d7242-a4de-11e1-83ef-f74c05c62c03 Доказательство: pdf 3737fa5b-3e05-11e1-a33e-83610289fb08 саман: DocId: INDD: 3737fa59-3e05-11e1-a33e-83610289fb08 2012-05-22T09: 41: 23-04: 00 2012-10-22T15: 23: 28-04: 00 2012-10-22T15: 23: 28-04: 00 Adobe InDesign CS2 (4.0.5)
% PDF-1.4 % 199 0 объектов > endobj Xref 199 95 0000000016 00000 n 0000002966 00000 n 0000003065 00000 n 0000003109 00000 n 0000003300 00000 n 0000003688 00000 n 0000003758 00000 n 0000003861 00000 n 0000004967 00000 n 0000005071 00000 n 0000006250 00000 n 0000006646 00000 n 0000006700 00000 n 0000007478 00000 n 0000012059 00000 n 0000012527 00000 n 0000012911 00000 n 0000013232 00000 n 0000013517 00000 n 0000014928 00000 n 0000016342 00000 n 0000017677 00000 n 0000017746 00000 n 0000017848 00000 n 0000019254 00000 n 0000019322 00000 n 0000020580 00000 n 0000021694 00000 n 0000022134 00000 n 0000022535 00000 n 0000022841 00000 n 0000027697 00000 n 0000028282 00000 n 0000028683 00000 n 0000029145 00000 n 0000029876 00000 n 0000030045 00000 n 0000030842 00000 n 0000031165 00000 n 0000033349 00000 n 0000033754 00000 n 0000034294 00000 n 0000035256 00000 n 0000039304 00000 n 0000042042 00000 n 0000042357 00000 n 0000043572 00000 n 0000043805 00000 n 0000046707 00000 n 0000047076 00000 n 0000047463 00000 n 0000047693 00000 n 0000047831 00000 n 0000048071 00000 n 0001481233 00000 n 0001481326 00000 n 0001481666 00000 n 0001481840 00000 n 0001482075 00000 n 0001585146 00000 n 0001585239 00000 n 0001586932 00000 n 0001587120 00000 n 0001587367 00000 n 0001648088 00000 n 0001648181 00000 n 0001649240 00000 n 0001649431 00000 n 0001649687 00000 n 0001685979 00000 n 0001686072 00000 n 0001686760 00000 n 0001686951 00000 n 0001687207 00000 n 0001687300 00000 n 0001687979 00000 n 0001688156 00000 n 0001688392 00000 n 0001792111 00000 n 0001792204 00000 n 0001793466 00000 n 0001793657 00000 n 0001793912 00000 n 0001845200 00000 n 0001845293 00000 n 0001846007 00000 n 0001846438 00000 n 0001847345 00000 n 0001847980 00000 n 0001848507 00000 n 0001848731 00000 n 0001849229 00000 n 0001849319 00000 n 0001849858 00000 n 0000002196 00000 n прицеп ] >> startxref 0 %% EOF 293 0 объектов > поток x ڌ OHaƟ ٙ YWtVwmWS ױ r5FW «ibu = ă \ pE (? (VeyFP ޤ @ Ԍx ~
.подавление перенапряжений
Отвод и / или уменьшение чрезмерного тока и напряжения от линии питания переменного тока, которые могут повредить чувствительное электронное оборудование. Как правило, скачки напряжения длятся менее 50 микросекунд, но могут достигать 6000 вольт и потреблять 3000 ампер при достижении оборудования. Существует два основных типа технологий, используемых в устройствах защиты от перенапряжений. Шунтирующий режим — переадресация
Наиболее распространенным методом является использование металлооксидного варистора (MOV), который действует как предохранительный клапан для отвода помпажа на нейтральную линию и / или линии заземления.Однако методы шунтирующего режима могут быть проблематичными. Отклонение высокого напряжения от земли может повредить оборудование, поскольку все электронные устройства соединены через землю. Поскольку все линии данных используют заземление в качестве эталона сигнала, чрезмерное напряжение на этой линии может нарушить работу и ухудшить работу сетей и коммуникаций.
Кроме того, MOV могут в конечном итоге перестать работать без предупреждения. Есть бесчисленное количество низкоэнергетических всплесков, происходящих все время, даже от безобидных, повседневных операций, таких как включение и выключение двигателя.Каждый всплеск вызывает незначительную деградацию в MOV. Если MOV высокого качества, могут пройти десятилетия, прежде чем бесчисленные скачки сделают MOV неэффективным. В плохо сделанном устройстве они могут привести к сбою за гораздо более короткое время.
Серийный режим — блокировка и поглощение Сетевые фильтры
серии фактически блокируют сильный ток и поглощают избыточное напряжение. Они не отвлекают ток на землю, но ограничивают скачок до приемлемых уровней, с которыми может справиться электронное оборудование.Еще одной особенностью последовательного режима является возможность подавлять все избыточные напряжения, а не ждать определенного уровня. MOVs шунтируют ток при достижении заданного напряжения, но устройства последовательного режима могут отслеживать напряжение в линии питания и активировать компоненты подавления, как только напряжение превышает норму. Zero Surge, Inc., Френчтаун, Нью-Джерси (www.zerosurge.com) является пионером в технологиях последовательного режима и начал поставлять свои продукты в 1989 году. сочетание.Например, они могут использовать последовательный режим для низкоэнергетических скачков и шунтирующий режим для высокоэнергетических скачков. См. Регулятор напряжения, ИБП, скачок напряжения, скачок напряжения, скачок и провал.
| Шунтирующий и последовательный режимы |
|---|
| Этот американский сетевой фильтр защиты от перенапряжений является гибридным. Конденсаторы поглощают скачки низкой энергии, в то время как MOV отклоняют высокую энергию. (Изображение любезно предоставлено American Power Conversion Corporation.) |
| Все серийные режимы |
|---|
| На этой схеме показано, как использовать нулевые импульсные фильтры (www.zerosurge.com) работают. Ток не отводится на землю. Устройства Zero Surge используют катушки и конденсаторы, чтобы блокировать и поглощать энергию и выдавать оборудование только приемлемые уровни. Там нет частей, которые ухудшаются с каждой встречной волной. |
| Продолжайте работать без сбоев |
|---|
| Отличной гарантией является питание компьютера от источника бесперебойного питания (снизу), который подключается к ограничителю последовательного режима (вверху), который подключается в стену.Высокая энергия импульса снижается до низкого уровня, прежде чем он достигнет ИБП. Подавитель нулевого напряжения и ИБП American Power — это высококачественные устройства. |