Самодельный сетевой фильтр для аудио. Сетевой фильтр и качество напряжения бытовой электропроводки
Статье с небольшими изменениями (подробнее об изменениях чуть ниже).
Начинка корпуса была полностью убрана, осталась только рама, передние панели, пластмассовое дно, верхняя крышка и сетевые розетки. Дополнительно под новые платы и детали были вырезаны основания из металла толщиной 1 мм и окрашены. Подножки я снял из-за ненадобности. Верхняя крышка и передняя алюминиевая панель были зачищены и окрашены в серый матовый цвет краской из баллона.
Дополнительно для внешнего вида и для закрытия отверстий в передней панели была вырезана накладка из оргстекла толщиной 10 мм и размером 440х55 мм. Вырезал ее фрезером и доводил торцы до идеала мелкой наждачной бумагой. Прозрачное оргстекло не закроет отверстия, поэтому оно было окрашено с одной стороны (окрашенной стороной к панели) синей матовой краской из баллона в несколько слоев. Торцы предварительно были заклеены строительным скотчем, так как их так же не закрашивал.
Окраска с одной стороны дала глубину в накладке и очень хороший внешний вид. Полностью окрашивать я бы не советовал. Тем более синий цвет отражается в торцах, эффект достигнут. Синий цвет считаю вполне гармоничным с серым, хотя с серым будут сочетаться практически все цвета. С оргстеклом нужно обращаться очень аккуратно идеальная глянцевая поверхность очень легко царапается. Крепится накладка на винтах М4 с шапкой того же синего цвета.
Сетевой шнур и вся разводка внутри фильтра имеет сечение жилы 2х1,5 мм 2 . Ферритовые сердечники и плата с конденсаторами крепятся винтами к металлическим пластинам. Катушки и конденсаторы изолированы от корпуса. Плата с конденсаторами дополнительно сверху накрыта пластмассовой крышкой, чтобы изолировать и не сломать конденсаторы от непредвиденного нажатия верхней крышки.
Предохранитель был установлен в родном отверстии. Розетки были взята под вырезанные отверстия в задних панелях 3+2 шт. Вместе с родными дает возможность подключить 8 вилок. Тройник держится на уголках, двойник - уголки + металлическая распорка. Центральная панель под тройник естественно не родная.
Схема немного изменена, наибольшее изменения коснулось катушек. Первая пара в 20 раз меньше нужного номинала, а вторая пара, наоборот, в 5 раз больше, но я считаю, особой проблемы в этом нет, фильтрует и так хорошо. По конденсаторам так же есть изменения, об этом подробнее.
R1 , R2 , R3 , R4 - 180 кОм/0,5 Вт (МЛТ, металопленочный лакированный теплостойкий )
C1 - 33 нФ/1000 В ()
C2 , C3 - 3 нФ/500 В (СГМ-3, слюдяные )
C4 - 4,7 нФ/400 В (КСО-1, слюдяной )
C5 - 0,1 мкФ/1500 В (К78-2, фольговый металлизированный )
C6 , C7 , C8 , C9 - 0,1 мкФ/400 В (металлопленочные )
Импульсные источники питания, тиристорные регуляторы, коммутаторы, мощные радиопередатчики, электродвигатели, подстанции, любые электроразряды вблизи линии электропередач (молнии, сварочные аппараты, и т.д.) генерируют узкополосные и широкополосные помехи различной природы и спектрального состава. Это затрудняет функционирование слаботочной чувствительной аппаратуры, вносит искажения в результаты измерений, вызывает сбои и даже выход из строя как узлов приборов, так и целых комплексов оборудования.
В симметричных электрических цепях (незаземленные цепи и цепи с заземленной средней точкой) противофазная помеха проявляется в виде симметричных напряжений (на нагрузке) и называется симметричной, в иностранной литературе она называется «помехой дифференциального типа» (differential mode interference). Синфазная помеха в симметричной цепи называется асимметричной или «помехой общего типа» (common mode interference).
Симметричные помехи в линии обычно преобладают на частотах до нескольких сотен кГц. На частотах же выше 1 МГц преобладают асимметричные помехи.
Довольно простым случаем являются узкополосные помехи, устранение которых сводится к фильтрации основной (несущей) частоты помехи и ее гармоник. Гораздо более сложный случай — высокочастотные импульсные помехи, спектр которых занимает диапазон до десятков МГц. Борьба с такими помехами представляет собой довольно сложную задачу.
Устранить сильные комплексные помехи поможет только системный подход, включающий в себя перечень мер по подавлению нежелательных составляющих питающего напряжения и сигнальных цепей: экранирование, заземление, правильный монтаж питающих и сигнальных линий и, конечно же, фильтрацию. Огромное количество фильтрующих устройств различных конструкций, добротности, области применения и т.д. выпускаются и используются во всем мире.
В зависимости от типа помех и области применения, различаются и конструкции фильтров. Но, как правило, устройство представляет собой комбинацию LC-цепей, образующих фильтрующие каскады и фильтры П-типа.
Важной характеристикой сетевого фильтра является максимальный ток утечки. В силовых приложениях этот ток может достигать опасной для человека величины. Исходя из значений тока утечки, фильтры классифицируются по уровням безопасности: применения, допускающие контакт человека с корпусом устройства и применения, где контакт с корпусом нежелателен. Важно помнить, что корпус фильтра требует обязательного заземления.
Компания TE-Connectivity, основываясь на более чем 50-летнем опыте компании Corcom в проектировании и разработке электромагнитных и радиочастотных фильтров, предлагает широчайший спектр устройств для применения в различных отраслях промышленности и узлах аппаратуры. На российском рынке представлен ряд популярных серий от этого производителя.
Фильтры общего назначения серии B
Фильтры серии В (рисунок 1) — надежные и компактные фильтры по доступной цене. Большой диапазон рабочих токов, хорошая добротность и богатый выбор типов присоединения обеспечивают широкую область применения этих устройств.
Рис. 1.
Серия B включает в себя две модификации — VB и EB, технические характеристики которых приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии B
| Наименование | Максимальный ток утечки, мА |
Рабочий диапазон частот, МГц | Номинальное напряжение, В | Номинальный ток, А | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ~120 В 60 Гц | ~250 В 50 Гц | «проводник-корпус» | «проводник-проводник» | ||||
| VB | 0,4 | 0,7 | 0,1…30 | 2250 | 1450 | ~250 | 1…30 |
| EB | 0,21 | 0,36 | |||||
Электрическая схема фильтра приведена на рисунке 2.
Рис. 2.
Ослабление сигнала помехи в дБ приведено на рисунке 3.
Рис. 3.
Фильтры серии T
Фильтры этой серии (рисунок 4) — высокопроизводительные радиочастотные фильтры для силовых цепей импульсных источников питания. Преимуществами серии являются превосходное подавление противофазных и синфазных помех, компактные размеры. Малые токи утечки позволяют применять серию T в устройствах с низким энергопотреблением.
Рис. 4.
Серия включает две модификации — ET и VT, технические характеристики которых приведены в таблице 2.
Таблица 2. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии T
| Наименование | Максимальный ток утечки, мА |
Рабочий диапазон частот, МГц | Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В | Номинальное напряжение, В | Номинальный ток, А | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| «проводник-корпус» | «проводник-проводник» | ||||||
| ET | 0,3 | 0,5 | 0,01…30 | 2250 | 1450 | ~250 | 3…20 |
| VT | 0,75 (1,2) | 1,2 (2,0) | |||||
Электрическая схема фильтра серии T приведена на рисунке 5.
Рис. 5.
Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 6.
Рис. 6.
Фильтры серии К
Фильтры серии К (рисунок 7) — силовые фильтры радиочастотного диапазона общего назначения. Они ориентированы на применение в силовых цепях с высокоомной нагрузкой. Отлично подходят для случаев, когда на линию наводится импульсная, непрерывная и/или пульсирующая помеха радиочастотного диапазона. Модели с индексом EK соответствуют требованиям стандартов для применения в портативных устройствах, медицинском оборудовании.
Рис. 7.
Фильтры с индексом С оснащены дросселем между корпусом и заземляющим проводом. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии К приведены в таблице 3.
Таблица 3. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии К
| Наименование | Максимальный ток утечки, мА |
Рабочий диапазон частот, МГц | Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В | Номинальное напряжение, В | Номинальный ток, А | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ~120 В 60 Гц | ~250 В 50 Гц | «проводник-корпус» | «проводник-проводник» | ||||
| VK | 0,5 | 1,0 | 0,1…30 | 2250 | 1450 | ~250 | 1…60 |
| EK | 0,21 | 0,36 | |||||
Электрическая схема фильтра серии К приведена на рисунке 8.
Рис. 8.
Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 9.
Рис. 9.
Фильтры серии EMC
Фильтры этой серии (рисунок 10) — компактные и эффективные двухступенчатые силовые фильтры радиочастотного диапазона. Обладают рядом преимуществ: высоким коэффициентом ослабления синфазных помех в области низких частот, высоким коэффициентом ослабления противофазных помех, компактными размерами. Серия EMC ориентирована на применение в устройствах с импульсными источниками питания.
Рис. 10.
Основные технические характеристики приведены в таблице 4.
Таблица 4. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии EMC
| Номинальные токи фильтра, А | Максимальный ток утечки, мА |
Рабочий диапазон частот, МГц | Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В | Номинальное напряжение, В | Номинальный ток, А | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А) | ~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А) | «проводник-корпус» | «проводник-проводник» | ||||
| 3; 6; 10 | 0,21 | 0,43 | 0,1…30 | 2250 | 1450 | ~250 | 3…30 |
| 15; 20; 30 | 0,73 | 1,52 | |||||
Электрическая схема фильтра серии EMC приведена на рисунке 11.
Рис. 11.
Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 12.
Рис. 12.
Фильтры серии EDP
2. Corcom Product Guide, General purpose RFI filters for high impedance loads at low current B Series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 15
3. Corcom Product Guide, PC board mountable general purpose RFI filters EBP, EDP & EOP series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 21
4. Corcom Product Guide, Compact and cost-effective dual stage RFI power line filters EMC Series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 24
5. Corcom Product Guide, Single phase power line filter for frequency converters FC Series, 1654001, 06/2011, p. 30
6. Corcom Product Guide, General purpose RFI power line filters — ideal for high-impedance loads K Series, 1654001, 06/2011, p. 49
7. Corcom Product Guide, High performance RFI power line filters for switching power supplies T Series, 1654001, 06/2011, p. 80
8. Corcom Product Guide, Compact low-current 3-phase WYE RFI filters AYO Series, 1654001, 06/2011, p. 111.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail:
Сетевые и сигнальные EMI/RFI-фильтры от TE Connectivity. От платы до промышленной установки
Компания TE Connectivity занимает лидирующие позиции в мире по разработке и производству сетевых фильтров для эффективного подавления электромагнитных и радиочастотных помех в электронике и промышленности. Модельный ряд включает в себя более 70 серий устройств для фильтрации как цепей питания от внешних и внутренних источников, так и сигнальных цепей в широчайшей сфере применений.
Фильтры имеют следующие варианты конструктивного исполнения: миниатюрные для установки на печатную плату; корпусные различных размеров и типов присоединения питающих линий и линий нагрузки; в виде готовых разъемов питания и коммуникационных разъемов сетевого и телефонного оборудования; индустриальные, выполненные в виде готовых промышленных шкафов.
Сетевые фильтры выпускаются для AC и DC приложений, одно- и трехфазных сетей, перекрывают диапазон рабочих токов 1…1200 А и напряжений 120/250/480 VAC, 48…130 VDC. Все устройства характеризуются низким падением напряжения — не более 1% от рабочего. Ток утечки, в зависимости от мощности и конструкции фильтра, составляет 0,2…8,0 мА. Усредненный частотный диапазон по сериям — 10 кГц…30 МГц. Серия AQ рассчитана на более широкий диапазон частот: 10 кГц…1 ГГц. Расширяя области применения своих устройств, TE Connectivity выпускает фильтры для цепей нагрузки с низким и высоким импедансом. Например, высокоимпедансные фильтры серий EP, H, Q, R и V для низкоимпедансных нагрузок и низкоимпедансные серии B, EC, ED, EF, G, K, N, Q, S, SK, T, W, X, Y и Z для высокоимпедансных нагрузок.
Коммуникационные разъемы со встроенными сигнальными фильтрами выпускаются в экранированном, спаренном и низкопрофильном исполнении.
Каждый фильтр производства TE Connectivity подвергается двойному тестированию: на этапе сборки и уже в виде готового изделия. Вся продукция соответствуют международным стандартам качества и безопасности.
Сетевые фильтры стали неотъемлемым обязательным аксессуаром оргтехники и некоторой бытовой техники и приборов. Вообще сетевой фильтр , прежде всего, должен представлять собой устройство, которое призвано защищать цепи питания компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от ВЧ и импульсных помех, скачков напряжения, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования. Это основные задачи устройств, носящих название сетевой фильтр. Как бы он ни выглядел, в какой бы корпус его ни запихал производитель, какой бы прочей эргономичности не придумали, главное, чтобы все это внешнее изящество не затмило основных задач. А сегодня можно наблюдать, к сожалению, совершенно иную картину. Производители подобных устройств не задумываются об их функциях, берут простейшую электрическую схему сетевого фильтра , состоящую из двух дросселей и двух конденсаторов, суммарная стоимость которых копейки и камуфлирует это под красивый дизайн. Для примера:
Причем стоимость такого аксессуара под названием сетевой фильтр немаленькая. В итоге, мы покупаем обычный сетевой удлинитель в красивой обертке. При всем этом показатель цены, что якобы, чем дороже, тем лучше и качественней, в данной ситуации значения не имеет. Этим введением мы хотим показать и раскрыть суть вопроса о сетевых фильтрах. Отчасти это ещё и ответ на комментарий уважаемого радиолюбителя в публикации простейшей схемы сетевого фильтра . Конечно, мы согласны, что начинка очень даже влияет на стоимость. Но всё дело в нерадивых производителях сетевых фильтров, которые не хотят «заморачиваться» над их содержимым, не пытаются разрабатывать принципиально новые электрические схемы для улучшения эффективности. Поэтому многие опытные радиолюбители для ежедневных нужд проектируют схемы сетевых фильтров сами. И качество получается на высоте, и надёжность, и собираются в основном из подручных радиокомпонентов, что сводит затраты к минимуму, и приобретается дополнительный радиотехнический опыт. Также стоит заметить, что в большинстве случаев схемы сетевых фильтров входят в состав более сложных схем сетевых стабилизаторов напряжения , о которых мы неоднократно упоминали на страницах радиолюбительского сайта .
Сегодня мы опубликуем несколько электрических схем и их описаний, по которым вам не составит особого труда изготовить сетевой фильтр своими руками, по функциональности и характеристикам превосходящий покупной. На рисунке ниже приведена электрическая схема сетевого фильтра , предназначенного для защиты питаемого устройства от внешних помех (за это отвечает цепочка C3C4C5C7L1) и импульсных выбросов сети (варистор R5 с характеристическим напряжением 275 вольт). Приведенная схема также защищает сеть от помех, создаваемых питаемым устройством.
Дроссель L1 имеет индуктивность магнитосвязанных встречно включенных электрически изолированных половинок 5,6 мГн. Светодиод D4 светится в рабочем состоянии, а D2 – только при перегорании плавкого предохранителя F1. По сути, схема этого сетевого фильтра является модернизированным вариантом простейшей электрической схемы устройства.
Собранный по следующей схеме универсальный фильтр не пропускает высокочастотные сетевые помехи как в питающий прибор, так и обратно в электрическую сеть.
В фильтре используются конденсаторы С1…С4, С9…С12 - КПБ - 0,022 мкФ - 500 вольт, С5…С8, С13, С14 - КТП-3 - 0,015 мкФ - 500 вольт (керамические, красного цвета, с резьбой М8 - 0,75). Неоновая лампочка VL1 служит обычным индикатором работы. Дроссели Др1 и Др1′ намотаны обычным двойным сетевым проводом в изоляции на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см2. Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая 7 витков провода. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель. Дроссели Др2, Др2′ (на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения), Др3 и Др3′ (бескаркасные, содержат по 9 витков, намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм) намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток для дросселей равен: Imax=d2 * плотность тока(4…6) / 1,28 = 1,52*4,5/1,28=7,91 ампер. Отсюда мощность равна P=220*7,91=1740 ватт. Конструктивно, что показано ниже на рисунке, сетевой фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепятся дроссели с помощью стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в которых просверливают отверстия нужного диаметра.
Итак, с этим универсальным фильтром все, надеемся, понятно. Защита включает в себя и НЧ, и СЧ, и, наконец, ВЧ фильтрацию.
Первая примитивная схема – Pilot L с максимальным током до 10 ампер.
Вторая схема более эффективная, от этого и соответствующее название сетевого фильтра производителем – Pilot Pro, максимальный ток которого также 10 ампер; но по существу тоже примитивная.
На последнем рисунке изображена электрическая схема фильтра APC E25-GR. Она идентична схеме Pilot Pro. Главное отличие в том, что вместо конденсатора 1 мкФ x 250 В установлен конденсатор 0,33 мкФ x 275 В и в качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень. У каждой катушки свой. Оси катушек расположены под углом 90 градусов.
Также стоит сказать, что непосредственно в схемах самих блоков питания компьютера есть, хоть и примитивные, но все-таки сетевые фильтры , схемы которых как раз и копируют большинство нерадивых производителей.
Итак, кроме рассмотренной нами ранее универсальной (а пока только она, как вы, наверно, поняли, заслуживала внимания) мы вплотную подошли к эксклюзивной схеме сетевого фильтра. Функциональную схему работы устройства можно отразить на следующих диаграммах. Т.е. на них показано прохождение переменного тока через функциональные узлы и блоки фильтра, сглаживание посторонних разнородных помех и выделение на выход «чистого» напряжения.
Более детально это можно представить так:
Для реализации поставленных задач отлично справляются сетевые фильтры, собранные по схемам ниже:
Последний рассчитан для питания не только аналоговых приборов, но и цифровой техники.
В схемах можно применять варисторы типа CNR14D221 (S14K140) 220В, 60 Дж или JVR-14N221K (S14K140) 220В или FNR-14K221 220В, 40 Дж. В качестве катушек-дросселей можно применить вот такие уже готовые –
А вообще, если вы приобрели или собрали сетевой фильтр своими руками , проверить его эффективность можно, подключив к одной розетке, например, системный блок и радиоприёмник. Но до этого стоит проверить их «совместимость» без фильтра. Если при применении сетевого фильтра уровень помех, доносящихся из динамика радиоприемника, становится заметно меньше или вообще пропадает, то устройство выполняет свои непосредственные задачи. И напоследок. Если вы все-таки покупаете готовый сетевой фильтр, то обращайте внимание на устройства, прошедшие испытания по ГОСТ Р 53362-2009, который заменяет предыдущий ГОСТ Р 50745-99.
В наше время, как никогда остро встает проблема электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС). Количество подключенных к электросети РЭС неумолимо возрастает. Проблема усугубляется еще и тем, что многие РЭС должны функционировать одновременно. Как правило, на должном уровне этому вопросу много внимания уделяется профессиональными разработчиками. Однако далеко не всегда достигается желаемый результат. В бытовых условиях ситуация еще хуже. Если же принять во внимание еще и плачевное состояние наших линий электропередачи, то дальнейшие комментарии станут ненужными.
Предлагаемый сетевой фильтр в значительной мере позволяет "отстроиться" от взаимного влияния помех "электросеть - РЭС -электросеть". Он собран из доступных деталей и не нуждается в налаживании.
Взяться за самостоятельное изготовление сетевого фильтра автора побудило несколько обстоятельств. При включении системного блока компьютера происходило резкое ухудшение качества просмотра ТВ изображения. Происходило это сразу на нескольких каналах одновременно. Сигналы от ТВ каналов вещающих в диапазоне MB, сразу становились сильно зашумленными. Цветопередача сильно нарушалась или исчезала полностью. Сильный муар сбивал строчную и кадровую синхронизацию.
Это было лишь «первой ласточкой». Помехи каким-то образом стали проявляться и в других телевизорах, расположенных на значительном отдалении от данного компьютера (десятки метров). Поначалу все можно было списать только на комнатную антенну (типовая «польская всеволновка»).
Изменили ее местоположение. Бесспорно, ситуация несколько изменялась в лучшую сторону. Но от зашумленности изображения избавиться не удавалось. Все, казалось бы, сокрыто в размещении антенны в помещении. Однако телевизоры, работающие в другом помещении, к тому же на наружную антенну, страдали похожими проблемами, правда, не в такой степени. И происходило это на тех же «злополучных» ТВ каналах. Причем, как только оргтехнику выключали, качество ТВ изображения становилось нормальным. Были проведены и другие эксперименты:
- антенны переносили;
- место расположения ТВ приемника изменяли;
- пытались использовать заводские сетевые «фильтры».
Заводские сетевые «фильтры» . Об этих фильтрах обязательно следует немного рассказать. Приобретались несколько разных удлинителей, именуемых сетевыми фильтрами.
Как удлинители они еще могли работать. Правда, там использованы настолько жесткие азиатские провода, что пользоваться ими и неудобно, и опасно. Довольно быстро контакты внутри таких «фильтров» расшатываются, и происходит разбалтывание соединений. Вскоре имеет место подгорание. Как известно, горит там, где плохой контакт, где греется.
Дальше было еще веселее. Разборка нескольких таких «фильтров» показала, что там нет никаких фильтров вообще. Только в одном из них производитель удосужился установить малогабаритный дроссель. Он намотан на кольцевом сердечнике. На корпусе этого дросселя указана индуктивность 2,2 мГн. Дроссель залит компаундом синего цвета. И нет рядом никаких помехоподавляющих конденсаторов! И это один из «наилучших» сетевых фильтров в ценовой категории дороже 15 USD.
В таких удлинителях-«фильтрах» имеется клавишный выключатель питания, подсвечиваемый миниатюрной неоновой лампочкой. Кстати, этот выключатель -первый кандидат на выход из строя. Он ненадежен с механической точки зрения. Вот лишь часть проблем, побудивших автора данной статьи взяться за собственное изготовление простого в исполнении сетевого фильтра.
Схема фильтра показана на рис.1.
Для повышенной эффективности он выполнен двухкаскадным. От многих других фильтров его отличает тот факт, что катушки фильтра каждого звена размещены на общем магнитопроводе. Никаких стержневых магнитопроводов не применяли. Благодаря магнитной связи между обмотками, происходит более сильное подавление низкочастотной синфазной помехи, которая наводится одновременно на обоих проводах катушек. Здесь важно обеспечить отмеченную на схеме (точками) фазировку обмоток. Кроме того, требуется и симметричность выполнения обеих обмоток.
Конденсаторы С1, С2 и катушки L1, L2 отвечают за подавление самых высокочастотных помех. Частоты до 200 кГц подавляются катушками L3, L4 и остальными конденсаторами. Катушки L1 и L2 намотаны вдвое сложенным проводом типа ПЭЛШО-0,63 и содержат 2x25 витков. Использован броневой магнитопровод Б22-2000НМ1. Индуктивность каждой катушки превышала 120 мкГн. Индуктивность измерялась универсальным прибором LP235. Несколько сложнее довелось с изготовлением второй пары катушек. Катушки L3 и L4 намотаны двойным проводом ПЭЛШО-0,63, и каждая обмотка содержит по 87 витков. Катушки намотаны на Ш-образном ферритовом магнитопроводе(Ш12х14). Марка феррита на сердечнике не приведена.
Полученная индуктивность каждой обмотки составляла почти 20 мГн (19,6 мГн). Перед выполнением этой обмотки изготовлялся самодельный каркас из электрокартона. Во избежание аварийных нештатных ситуаций в схеме установлен также держатель предохранителя с предохранителем на ток 10 А.
О конденсаторах . Это очень ответственные элементы в данной схеме. Поскольку не существует исполнения малогабаритных конденсаторов типа КСО емкостью 0,01 мкФ 500 В, использовано параллельное соединение конденсаторов меньшей емкости - 4700 пФ 500 В (С1-С4). Конденсаторы типов КСО неспроста пользуются хорошей репутацией. Конденсатор С5 - фильтровой телевизионный типа К78-2 номиналом 0,1 или 0,15 мкФ. Это также очень надежные конденсаторы. Практика это подтверждала многократно. Они специально разработаны для подавления импульсных помех в телевизионной технике. Впоследствии тандем из двух последовательно соединенных конденсаторов С8 и С9 также был заменен одним экземпляром К78-2. Установка четырех элементов R1, R2, С6 и С7 позволяет решить несколько задач одновременно.
Во-первых, снять проблему поиска (дефицита) высоковольтного и крупногабаритного конденсатора (0,5 мкФ 800 В).
Во-вторых, повысить надежность «батареи» конденсаторов, соединенных последовательно.
В-третьих, благодаря уравнивающим резисторам не только выравнивается напряжение на конденсаторах.
После случайного соприкосновения руками к выводам отключенного от питающей сети 220 В/50 Гц фильтра исключается кратковременный, но болезненный удар электрическим током. Благодаря наличию данных резисторов все конденсаторы в схеме оказываются быстро разряженными. Все катушки должны иметь одинаковую индуктивность. От кольцевых ферритовых магнитопроводов в данной ситуации отказались только по причине излишней рутинной работы, чтобы не скруглять острые края ферритовых поверхностей, не мучиться с трудоемкой и однообразной намоткой обмоток и т.п.
Конденсаторы можно применять и других типов. Однако конденсаторы указанных выше типов зарекомендовали себя очень надежно во многих ситуациях. Поэтому им и отдали предпочтение.
Все без исключения конденсаторы проверялись на величину выдерживаемого напряжения (своеобразным методом неразрушающего контроля, при малых тестируемых токах). Конденсаторы С6-С9 емкостью 1 мкФ 400 В типа МПТ-96. Для крепежа ферритовых изделий к плате металлические детали не использовали совсем. Применялся старый проверенный метод: нитки на клею.
Радиоаматор №11, 2009г.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VD1 | Выпрямительный диод | 1N4001 | 1 | В блокнот | ||
| HL1 | Светодиод | АЛ307БМ | 1 | В блокнот | ||
| С1-С4 | Конденсатор | 4700 пФ 500 В | 4 | В блокнот | ||
| С5 | Конденсатор | 0.15 мкФ 1500 В | 1 |
Идея написать небольшую статью родилась у меня после прочтения январского номера за 2014 год журнала «AV-салон». В нём есть публикация о шведской фирме PRIMARE . Её продукция(в основном аудио-направленности: усилители, ресиверы, CD-проигрыватели и т.п.) отличается продуманным дизайном, высоким качеством и, разумеется, ценой.
Я не пользовался продукцией этой фирмы, поэтому ничего плохого о ней сказать не могу...
Немного удивил один момент. Позволю небольшую цитату из столь авторитетного издания:
«Внимание к мелочам — конёк Primare. Много ли производителей техники уделяют внимание такому вопросу, как правильное включение сетевых вилок? При подключении силового кабеля к усилителям рекомендуется ориентироваться на метку, которой обозначен фазовый контакт. В этом случае, говорится в описании, уменьшается вероятность возникновения помех и фона. от себя могу добавить, что фазировка влияет на звуковое разрешение, и на построение звуковой сцены.»
И приводится фотография (извиняюсь за качество):
Ну, то что правильная фазировка сетевой вилки действительно важна, спорить, наверное, никто не будет? Но зачем создавать пользователям столько неудобств? Сомневаюсь, что у каждого аудиофила есть под рукой пробник-индикатор, чтобы проверить, где в розетке фаза. Можно, конечно, и методом прослушивания определить наиболее оптимальное подключение. Но на дворе 21 век и существенно упростить пользователям жизнь большого труда не составляет.
Предлагаю вам, уважаемые читатели, снабдить ваши усилители, ЦАПы и другие устройства простым блоком, который расширит сервисные функции и существенно облегчит правильную фазировку аппаратов. Схема совмещает в себе фильтр от ВЧ-помех и индикатор подключения фазы . Наверное, не стоит объяснять о необходимости фильтрации сетевого напряжения от ВЧ-помех, когда практически любой аппарат включаемый в розетку имеет блок питания с высокочастотным преобразователем, начиная от телевизоров и мониторов и кончая тривиальной зарядкой для мобильника.
Напомню, что современные фильтры проектируются с расчётом на подавление двух составляющих помех: синфазной и дифференциальной составляющей. Синфазное напряжение помехи измеряется относительно корпуса устройства с каждым из полюсов шин питания. Дифференциальная составляющая измеряется между полюсами шин питания (фазой и нейтралью) или как разность синфазных составляющих помехи между шинами питания.
Кроме подавления помех входной фильтр выполняет также защитную функцию в аварийных режимах эксплуатации: защита по току и защита от перенапряжения. Для этого в них устанавливают предохранители и варисторы (последние сейчас как-то редко стали встречаться).
Обязательным условием эффективной работы фильтра является наличие на его входе и выходе конденсаторов . Тем самым обеспечивается ёмкостной характер входного и выходного сопротивления, что способствует ослаблению влияния подводящих линий или нагрузки на уровень действующих помех.
Схема фильтра заимствована из компьютерного блока питания . Причём чаще всего встречаются простые фильтры:
Такие же фильтры, только выполненные на менее мощных деталях, используются и в маломощных устройствах: мониторах, DVD-плеерах, зарядных устройствах и т.п. Такой фильтр подавляет как синфазные так и дифференциальные составляющие помехи. Резистор R1 нужен для разряда конденсаторов фильтра при отключении от сети, во избежание поражения электрическим током.
В своих конструкциях вы можете использовать детали от неисправных компьютерных блоков питания. На фото эти детали обведены красным цветом:
Для маломощных устройств (предварительные усилители, эквалайзеры, ЦАПы и т.п.) можно использовать детали от неисправных блоков питания мониторов:
или от неисправного DVD-плеера или других маломощных устройств:
В некоторых китайских поделках из экономии фильтрующие конденсаторы не устанавливают, а помехоподавляющие дросселя заменяют перемычками:
Понятно, что для нас от таких устройств нет никакой пользы.
В фирменных, качественных блоках питания иногда применяют более сложные фильтры для повышения качества подавления дифференциальной составляющей помехи:
Конструктивно такой фильтр легко определить по двум фильтрующим дросселям:
Обращаю внимание, что очень часто входные элементы фильтра , такие как конденсатор С1 и резистор R1, а также дополнительные конденсаторы С2 и С3, устанавливаются не на общей печатной плате, а монтируются непосредственно на выводах сетевого разъёма и предохранителе.
Выглядит это примерно так:
Эти детали, смонтированные навесом, лучше тоже перенести в свою конструкцию.
Теперь добавим в сетевой фильтр индикацию подключения фазы . На примере простого фильтра:
Увеличение по клику
HL1 — это двухцветный светодиод (трёхвыводной) с общим общим катодом. Можно использовать например L-53SRSGW или аналогичные.
Если светодиод использовать как индикатор включения питания, то получится очень информативно.
НО! Обращаю ваше особое внимание на необходимость надежной изоляции светодиодов в виду того, что они имеют гальваническую связь с электросетью.
Пожалуй, наиболее удобным и безопасным будет монтаж всей конструкции на печатной плате. Чертеж не приводится, так как детали из «донорских» блоков питания могут быть весьма различными.
Максимальная мощность нагрузки такого фильтра определяется мощностью дросселя L1 (и L2, если вы используете сложный фильтр). Поэтому ищите подходящего по мощност и донора или мотайте дроссель сами проводом соответствующего диаметра .
При размещении конструкции в корпусе усилителя следует обратить особое внимание на её надежную изоляцию. С целью уменьшения помех и повышения эффективности фильтра следует минимизировать длину подводящих и выходных проводников.
Определить правильное подключение фазы можно:
1. На слух. Из двух положений сетевой вилки выбираем то, которому соответствует минимальный уровень шумов и фона усилителя. Светодиод распаиваем так, чтобы светился зелёным.
2. Конструктивно. Как показывает практика, правильное включение, это когда фаза подается на начало обмотки силового трансформатора. У трансформаторов со стержневыми сердечниками начало обмотки — это вывод расположенный ближе к центральному стержню сердечника, у тороидальных аналогично — вывод, который ближе к сердечнику, выходящий из «глубин» намотки. Если есть сомнения или трансформатор залит компаундом, и определить начало обмотки проблематично — тогда только на слух.
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты».
