Схемы сетевых фильтров: Как работают схемы сетевого фильтра: обзор

На сегодняшний день практически в каждом доме есть предмет, который большинство из нас называет просто удлинителем. Хотя его корректное название звучит, как сетевой фильтр. Этот предмет позволяет нам подключить в розетку электропитания различного рода технику, которую по каким-то причинам мы не можем переместить ближе к источнику электричества, а родного кабеля устройства просто не хватает по длине. В этой статье попытаемся разобраться, как сделать простой сетевой фильтр своими руками.

Устройство

Если говорить об устройстве такой вещи, как сетевой фильтр, то следует сказать, что он может относиться к одной из 2 категорий:

• стационарно-многоканальной;
• встроенной.

В целом схема обычного сетевого фильтра, рассчитанного на напряжение в 220 В, будет стандартной и в зависимости от типа устройства может лишь чуть-чуть отличаться.

Если говорить о встроенных моделях, то их особенностью является то, что контактные платы таких фильтров будут часть внутреннего устройства электронного оборудования.

Такие платы имеет и другая техника, что относится к категории сложных. Такие платы обычно состоят из следующих компонентов:

• конденсаторы добавочного типа;
• индукционные катушки;
• дроссель тороидального типа;
• варистор;
• предохранитель термического типа;
• VHF-конденсатор.

Варистором является резистор, что имеет переменное сопротивление. Если нормативный порог напряжения в 280 вольт превышается, то его сопротивление снижается. Причем оно может снизиться не в один десяток раз. Варистор по своей сути представляет предохранитель от импульсного перенапряжения. А стационарные модели обычно отличаются тем, что имеют несколько розеток. Благодаря этому появляется возможность подключить через сетевой фильтр к электрической сети несколько моделей электрической техники.

Кроме того, все сетевые фильтры оснащены LC-фильтрами. Такие решения применяются для аудиотехники. То есть такой фильтр – помехоподавляющий, что для аудио и работы с ним будет крайне важно. Также сетевые фильтры иногда оснащаются термическими предохранителями, что позволяют предотвратить появление скачков напряжения. Иногда в ряде моделей используются одноразовые предохранители плавкого типа.

Как сделать?

Чтобы сделать максимально простой сетевой фильтр, потребуется иметь самую обычную переноску на несколько розеток со шнуром сетевого типа. Изделие делается очень просто. Для этого потребуется раскрыть корпус удлинителя, после чего осуществить припаивание сопротивления необходимого номинала в зависимости от модели удлинителя и катушки индуктивности. После этого обе ветки должны быть соединены при помощи конденсатора и сопротивления. А между розетками должен быть установлен специальный конденсатор – сетевой. Данный элемент, кстати, не является обязательным.

Его устанавливают в корпус устройства лишь тогда, когда в нем присутствует для этого достаточно пространства.

Также можно сделать модель сетевого фильтра с дросселем из пары обмоток. Такой прибор будет применяться для аппаратуры, что имеет высокую чувствительность. Например, для аудиотехники, что довольно сильно реагирует даже на малейшие помехи в электрической сети. В результате динамики выдают звук с искажениями, а также посторонними фоновыми шумами. А сетевой фильтр такого типа дает возможность решить данную проблему. Сборку устройства лучше будет делать в удобном корпусе на плате печатного типа. Она выполняется так:

• для наматывания дросселя следует применять кольцо из феррита марки НМ, проницаемость которого находится в диапазоне 400-3000;
• теперь его сердечник следует заизолировать при помощи ткани, после чего покрыть лаком;
• для обмотки следует применить ПЭВ-кабель, диаметр которого будет зависеть от нагрузочной мощности, для начала подойдет вариант кабеля в диапазоне 0,25 – 0,35 миллиметров;
• обмотку следует осуществлять одновременно 2 кабелями в разных направлениях, каждая катушка будет состоять из 12 витков;
• при создании такого фильтра следует применять емкости, рабочее напряжение которых составляет где-то 400 Вольт.

Тут следует добавить, что дроссельные обмотки включены последовательно, что приводит к взаимопоглощению полей магнитного типа.

Когда ВЧ ток проходит через дроссель, то увеличивается его сопротивление, а благодаря конденсаторам осуществляется поглощение и закорачивание нежелательных импульсов. Теперь остается печатную плату установить в корпус, выполненный из металла. В случае если вы решили использовать корпус, выполненный из пластика, в него потребуется вставить металлические пластины, что даст возможность избежать возникновения лишних помех.

Также можно сделать специальный сетевой фильтр для питания радиоаппаратуры. Такие модели нужны для техники, что имеет импульсные блоки питания, которые являются крайне чувствительным к возникновению различного рода явлений в электросети. Например, такая аппаратура может пострадать, если в электросеть 0,4 кВ попадает молния. В данном случае схема будет практически стандартной, просто уровень подавления сетевых помех будет выше. Тут силовые линии будут должны быть выполнены из медного провода с изоляцией из поливинилхлорида сечением 1 квадратный миллиметр.

В данном случае можно применять обычные МЛТ-резисторы. Здесь также должны быть применены специальные конденсаторы.

Один должен быть рассчитан на напряжение постоянного типа емкостью 3 киловольта и иметь емкость около 0,01 мкФ, а второй с такой же емкостью, но рассчитанный на напряжение 250 В переменного тока. Также здесь будет присутствовать 2-обмоточный дроссель, что должен быть сделан на ферритовом сердечнике с проницаемостью 600 и диаметром 8 миллиметров и длиной около 7 сантиметров. Каждая обмотка должен иметь 12 витков, а остальные дроссели должны быть сделаны на броневых сердечниках, каждый из которых будет иметь по 30 витков кабеля. В качестве разрядника можно применить варистор на напряжение 910 В.

Меры предосторожности

Если говорить о мерах предосторожности, то для начала следует вспомнить о том, что самодельный сетевой фильтр, который вам хочется собрать из доступных деталей – это довольно-таки сложный технический прибор. И без знаний в области электроники, причем довольно обширных, правильно сделать его попросту невозможно. Кроме того, все работы по созданию или доработке уже существующего устройства должны вестись исключительно с соблюдением всех мер безопасности. Иначе высок риск поражения электрическим током, что может быть не только опасно, но и смертельно.

Тут следует помнить, что конденсаторы, применяющиеся для создания сетевых фильтров, рассчитаны на довольно высокое напряжение.

Это позволяет им производить накопление остаточного заряда. По этой причине получить удар током человек может даже после того, как устройство было полностью отключено от электрической сети. Поэтому при работе обязательно должно присутствовать параллельно включенное сопротивление. Еще одним важным моментом будет то, что перед работой с паяльником следует удостовериться в том, что все элементы сетевого фильтра находятся в исправном состоянии. Для этого следует использовать тестер, которым необходимо замерить основные характеристики и сравнить их с теми значениями, которые заявлены.

Последний важный момент, о котором не будет лишним сказать, состоит в том, что не следует допускать пересечения кабелей, особенно в местах, где потенциальный нагрев может быть очень большим. Например, речь идет об оголенных контактах, а также резисторах сетевого фильтра. Да и не будет лишним убедиться перед тем, как включать устройство в сеть, что не будет никаких замыканий. Это можно осуществить при помощи прозвонки тестером. Как можно убедиться, сделать сетевой фильтр своими руками возможно. Но для этого следует четко знать, какие действия вы осуществляете и иметь определенные знания в области электроники.

Как встроить сетевой фильтр в обычную переноску смотрите далее.

Схемы Подключения Электрических Фильтров — tokzamer.ru

Число и типы предохранителей. Таким образом, чем больших размеров варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам.

Основные параметры сетевых фильтров

Почему это важно? Сетевой фильтр с двухобмоточным дросселем Конденсаторы устанавливаются на входе и выходе схемы. Итак, с этим универсальным фильтром все, надеемся, понятно. Можно использовать и неоновую лампочку, например, ТН-0,2.

Сетевой фильтр: типовая схема

При правильной сборке любого сетевого фильтра качество сигнала заметно возрастет. Устройство сетевого удлинителя — подавителя помех мех 4, закрытый крышкой из изоляционного материала.

Сетевой фильтр своими руками

На рис. Варистор лучше всего смонтировать так, чтобы его при необходимости можно было заменить, не вынимая монтажную плату из корпуса. Эти фильтры, обычно в одноступенчатой конфигурации, помещаются в компактный корпус, и их максимальная мощность ограничена. Поэтому изготовление устройства, которое может продлить или даже спасти жизнь дорогостоящей аппаратуре, является очень выгодным занятием. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Схема простейшего режекторного фильтра и качественные зависимости для него приведены на рис. Оси катушек расположены под углом 90 градусов. АЧХ полосового фильтра имеет две частоты среза, которые располагаются слева и справа от резонансной частоты f0, и также определяются на уровне — 3 дБ относительно максимального значения коэффициента усиления.

Их немного, в пример можно привести молниевый разряд. Поверх нее намотана обмотка, содержащая 7 витков провода. То есть, при постоянном токе, оно имеет одно значение, а при токах высокой частоты — совсем другое, отличающееся во много раз. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2. Подпишись на Twitter!
Электрические фильтры. Емкостной сглаживающий фильтр

Конструкция

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу удобнее всего разрезную на защелках — рис.

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.

Как же эту ситуацию предотвратить? К сетевому фильтру подключен шнур электросети 7.

При всем этом показатель цены, что якобы, чем дороже, тем лучше и качественней, в данной ситуации значения не имеет. Подходящие провода надо сделать как можно более короткими. Фильтр верхних частот без изменения передает сигнал верхних частот, а на низких частотах обеспечивает затухание сигналов.

Интернет магазин

Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Одни из них фильтры, готовые к установке на печатной плате.

Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются. 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. 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. Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никакой связи с внутренней схемой, кроме соответствующих контактов самих евророзеток и заземляющего контакта евровилки. Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков.

Самодельные сетевые фильтры Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Tweets by qrzru Схема простого сетевого фильтра для бытовой техники Сетевые фильтры стали неотъемлемым обязательным аксессуаром оргтехники и некоторой бытовой техники и приборов. Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R Петельку на конце нужно разрезать, в идеале — сразу мотать двумя параллельными проводами. А если учесть, что у многих есть несколько ненужных, неработоспособных приборов, то выходит, что запчасти буквально валяются у нас под ногами.

К сетевому фильтру подключен шнур электросети 7. Сетевой фильтр Uniel S GSP4 Принцип работы сетевого фильтра В качестве питающего в сети служит напряжение переменного тока, изменяющегося по синусоидальному закону. Эта деталь представляет собой ферритовый сердечник и медную лакированную проволоку, намотанную вокруг него.
Как правильно подключить УЗО? Схемы подключения.

Схема сетевого фильтра | Микросхема

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:

Или:

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.

Далее рассмотрим знакомые большинству потребителей схемы сетевых фильтров Pilot. Они приведены ниже на рисунках.

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 – скачать. В качестве конденсаторов подавления электромагнитных помех подойдут так называемые Y конденсаторы, которые подключаются между фазой и нейтралью, эффективны при подавлении асимметричной (дифференциальной) помехи.

Подытожим, что две последние, а также универсальная схема сетевого фильтра наиболее предпочтительны. В заключение для интереса приведу стандарты сети электропитания стран мира. Приведены значения напряжения и частоты бытовой электросети различных государств, а также показан внешний вид сетевых разъемов, применяемых для подключения электроприборов.

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.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряжения
УНЧ на микросхеме TDA7293

Что такое схема фильтра

Что такое схема фильтра

Выпрямитель фактически необходим для производства чистого д.с. поставка для использования в различных местах электронных схем. Тем не менее, выход выпрямителя пульсирующий. Это означает, что он содержит как a.c.component, так и d.c. составная часть. Если такой пульсирующий д.с. применяется в цепи электроники, он будет издавать гул. Так что Компонент на выходе пульсирующего выпрямителя нежелателен и должен находиться вдали от нагрузки.Для этого используется схема фильтра, которая удаляет a.c. компонент и позволяет только d.c. составная часть .

Цепь фильтра — это устройство, которое удаляет компонент вывода выпрямителя и допускает только д.п. компонент для достижения нагрузки.

Между выпрямителем и нагрузкой установлена ​​цепь фильтра, как показано на рис.1 (i)

Рис.1 (i)

с выходом Pure D.C. Выход

Рис.1 (ii)

Цепь фильтра обычно представляет собой комбинацию индукторов (L) и конденсаторов (C). Фильтрующее действие L и C зависит от основных электрических принципов. Конденсатор С проходит через легко, но не проходит вообще. С другой стороны, индуктор L противостоит но позволяет д.с. пройти через это. Следовательно, подходящая сеть L и C может эффективно удалить a.c. компонент и позволяет только d.c. компонент для достижения нагрузки.

Типы фильтрующих цепей

Три наиболее часто используемые схемы фильтра:

1. Конденсаторный фильтр
2. Фильтр дроссельной заслонки
3. Входной фильтр конденсатора или π-фильтр

Фильтр конденсаторный

Принципиальная схема типичного конденсаторного фильтра показана на рис.2 (i). Его форма входного и выходного сигнала показана на рис.2 (ii) и рис.2 (iii) соответственно.

Рис.2 (i)

Рис.2 (ii)

Рис.2 (iii)

Контур фильтра конденсатора состоит из конденсатора C, размещенного на выходе выпрямителя параллельно с сопротивлением нагрузки R _L . Пульсирующий д.с. Выход выпрямителя подается через конденсатор.

По мере увеличения выходного напряжения выпрямителя он заряжает конденсатор и также подает ток на нагрузку.В конце четверти цикла, то есть в точке A на фиг.2 (iii), конденсатор заряжается до пикового значения напряжения выпрямителя, то есть V _м .

Поскольку напряжение выпрямителя теперь начинает уменьшаться, конденсатор разряжается через нагрузку, и напряжение на нем уменьшается. Таким образом, напряжение на R _L также уменьшается. Это показано линией AB на рис.2 (iii).

Напряжение на нагрузке будет только незначительно уменьшаться, потому что сразу же наступает следующий пик напряжения и перезаряжается конденсатор.

Этот процесс повторяется снова и снова, и форма волны выходного напряжения становится ABCDEFG, как показано на рис.2 (iii).

Мы видим, что на выходе остается очень мало пульсаций.

Выходное напряжение также выше, поскольку оно остается практически рядом с пиковым значением выходного напряжения выпрямителя.

Преимущества конденсаторного фильтра

Конденсаторные фильтры
1. чрезвычайно популярны из-за их низкой стоимости.
2. Эти фильтры имеют очень маленький размер.
3. имеет небольшой вес.
4. имеет хорошие характеристики.

Для малых токов нагрузки до 50 мА этот тип фильтра предпочтителен. Он обычно используется в транзисторных выпрямителях для радио батарей

Дроссельный входной фильтр

На рис.3 (i) показана типичная схема входного фильтра дросселя. Выход выпрямителя, который применяется в качестве входа для входного фильтра дросселя, показан на рис.3 (ii), а выход этой цепи фильтра показан на рис.3. (III).

Рис.3 (i)

Рис.3 (ii)

Рис.3 (iii)

Цепь входного фильтра дросселя состоит из дросселя L, соединенного последовательно с выходом выпрямителя, и конденсатора фильтра C, который подключен через сопротивление нагрузки R _L . Здесь на этом рис.3 (i) показан только один раздел фильтра. Но обычно несколько одинаковых секций используются для максимально эффективного уменьшения пульсаций.

Пульсирующий выход выпрямителя подается на клеммы 1 и 2 цепи фильтра.

Этот пульсирующий выход содержит как и д.д. составная часть.

Как мы знаем, дроссель L обеспечивает высокое сопротивление прохождению а.с. компонент и проходит д.п. компонент с готовностью.

Так что большинство из компонент появляется через дроссель L, в то время как все d.c. Компонент проходит через дроссель L на своем пути к нагрузке.

Это приводит к уменьшению пульсации на клемме 3, поскольку большая часть a.с. компонент заблокирован дросселем L сейчас.

На клемме 3 выход выпрямителя содержит d.c. компонент и оставшаяся часть а.с. компонент, который удалось пройти через дроссель L.

Теперь конденсатор фильтра проходит мимо компонент, но противостоит компонент, чтобы течь через него.

Поэтому только д.п. Компонент достигает нагрузки R _L .

Конденсаторный входной или π-фильтр

Рис.На фиг.4 (i) показана принципиальная схема типичного конденсаторного входного фильтра или π-фильтра. На рис.4 (ii) показан выходной сигнал выпрямителя, который применяется в качестве входного сигнала фильтра и формы выходного сигнала фильтра.

Рис.4 (i)

Рис.4 (ii)

Как мы видим на рис.4 (i), форма принципиальной схемы этой схемы фильтра выглядит как π, следовательно, она также называется π-фильтром.

В этой схеме конденсатор фильтра C ₁ подключен через выход выпрямителя.

Дроссель L подключен последовательно, а другой конденсатор фильтра C ₂ подключен через нагрузку.

Здесь показан только один раздел фильтра, но чаще всего несколько идентичных разделов используются для улучшения сглаживающего действия.

Пульсирующий выходной сигнал выпрямителя подается на входные клеммы 1 и 2 фильтра.

Фильтрующее действие трех компонентов, то есть C ₁ , L и C ₂ фильтра, описано ниже.

Фильтрующий конденсатор C ₁ обеспечивает низкое реактивное сопротивление компонент выхода выпрямителя, в то время как он предлагает бесконечное реактивное сопротивление к д.с. составная часть. Следовательно, конденсатор С ₁ обходит заметное количество а.с. Компонент в то время как D. Компонент продолжает свой путь к дросселю L.

Дроссель L обеспечивает высокое реактивное сопротивление компонент, в то время как он предлагает почти нулевое реактивное сопротивление к составная часть. Таким образом, это позволяет компонент протекает через него, в то время как непревзойденный а.c компонент заблокирован.

Фильтрующий конденсатор C ₂ обходит переменный ток. Компонент, который чок L не смог заблокировать.

Следовательно, только д.п. Компонент появляется поперек нагрузки R _L .

Сасмита

Привет! Я Сасмита. На ElectronicsPost.com я преследую свою любовь к обучению. Я магистр в области электроники и телекоммуникаций. И, если вы действительно хотите узнать обо мне больше, пожалуйста, посетите мою страницу «О нас».Читать больше

Pi — обзор, советы по работе, строительству, применению и проектированию Фильтры

обычно используются в силовой и звуковой электронике для подавления нежелательных частот. Существует много разных типов фильтров, используемых в конструкциях электронных схем, основанных на применении, но основная концепция всех них одна и та же, то есть для удаления нежелательных сигналов. Все эти фильтры можно разделить на два типа — Активные фильтры и пассивные фильтры. Активный фильтр использует один или несколько активных компонентов с другими пассивными компонентами, тогда как пассивные фильтры создаются исключительно с использованием пассивных компонентов.Мы уже подробно обсуждали эти фильтры:

В этом уроке мы изучаем еще один новый тип фильтра, называемый Pi Filter, который очень часто используется в схемах электропитания. Мы уже использовали Pi-фильтр в нескольких наших предыдущих конструкциях источников питания, таких как 5V 2A SMPS схема и 12V 1A SMPS схема. Итак, давайте подробно рассмотрим, что это за фильтры и как их проектировать.

Pi-фильтр

Pi-фильтр

— это тип пассивного фильтра, который состоит в основном из трех компонентов, отличных от традиционных двухэлементных пассивных фильтров.Расположение всех компонентов создает форму греческой буквы Pi (π), таким образом, название Pi раздел Фильтр .

В большинстве случаев фильтры Pi используются для применения фильтра нижних частот, но возможна и другая конфигурация. Основным компонентом Pi-фильтра является конденсатор и катушка индуктивности, что делает его LC-фильтром . В применении фильтра низких частот Pi-фильтр также называется входным фильтром конденсатора, так как конденсатор остается на входной стороне в конфигурации низких частот.

Pi-фильтр как фильтр нижних частот

Фильтр

— это отличный фильтр нижних частот, который значительно отличается от традиционного фильтра LC. Если фильтр Пи рассчитан на низкие частоты, выходной сигнал остается стабильным с коэффициентом постоянной k.

Конструкция фильтра нижних частот с использованием конфигурации Pi довольно проста. Схема Pi-фильтра состоит из двух конденсаторов, соединенных параллельно, за которыми последовательно следует индуктор, образующий форму Pi, как показано на рисунке ниже

.

Как видно на изображении выше, он состоит из двух конденсаторов, которые соединены с землей промежуточным последовательным индуктором.Поскольку это фильтр нижних частот, он создает высокий импеданс на высокой частоте и низкий импеданс на низкой частоте. Таким образом, он обычно используется в линии передачи для блокировки нежелательных высоких частот.

Построение и значения компонентов для вычисления Pi-фильтра могут быть получены из приведенного ниже уравнения, чтобы разработал Pi-фильтр для вашего приложения.

  Частота среза (fc) = 1 / ᴫ (LC)  1/2  
  Значение емкости (C) = 1 / Z  065fc  
  Значение индуктивности (L1) = Z  0  / ᴫfc 
  Где Z  0  - характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза. 

Pi-фильтр как фильтр высоких частот

Как и фильтр нижних частот, пи-фильтры также можно настроить как фильтр верхних частот. В таком случае фильтр блокирует низкую частоту и позволяет проходить высокой частоте . Это также сделано с использованием двух типов пассивных компонентов, двух катушек индуктивности и одного конденсатора.

В конфигурации нижних частот фильтр спроектирован так, что два конденсатора расположены параллельно с индуктором между ними, но в конфигурации высоких частот положение и количество пассивных компонентов получаются с точностью до наоборот.Вместо одного индуктора здесь используются два отдельных индуктора с одним конденсатором.

Приведенное выше изображение схемы Pi-фильтра показывает фильтр в конфигурации верхних частот, и не говоря уже о том, что конструкция также выглядит как символ Pi. Конструкция и значения компонентов фильтра Пи могут быть получены из приведенного ниже уравнения —

Частота среза (fc) = 1 / 4ᴫ (LC)  1/2 
Значение емкости (C) = 1 / 4Z  0ᴫfc 
Значение полного сопротивления (L1) = Z  0  / 4ᴫfc
Где Z  0  - это характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза.

Преимущества фильтра Pi

Высокое выходное напряжение
Выходное напряжение на пи-фильтре достаточно высокое, что делает его пригодным для большинства применений, связанных с питанием, где требуются высоковольтные фильтры постоянного тока.

Низкий коэффициент пульсации
Сконфигурирован как фильтр нижних частот. В целях фильтрации постоянного тока Pi-фильтр является эффективным фильтром для фильтрации нежелательной пульсации переменного тока , поступающей от мостового выпрямителя.Конденсатор обеспечивает низкий импеданс в переменном токе, но высокое сопротивление в постоянном токе из-за влияния емкости и реактивного сопротивления. Из-за этого низкого сопротивления на переменном токе первый конденсатор фильтра Пи обходит переменный ток, поступающий от мостового выпрямителя. Обойденная переменная пульсация переходит в индуктор. Индуктор сопротивляется изменениям тока и блокирует пульсации переменного тока, которые его дополнительно фильтруют вторым конденсатором. Эти несколько стадий фильтрации помогают обеспечить очень низкий уровень пульсаций постоянного тока на выходе фильтра Пи.

Простота проектирования в РЧ-приложениях
В контролируемой РЧ-среде, где требуется более высокая частота передачи, например, в диапазоне ГГц, высокочастотные пи-фильтры легко и гибко изготавливать в печатной плате, используя только следы печатной платы. , Высокочастотные пи-фильтры также обеспечивают помехоустойчивости на больше, чем кремниевые фильтры. Например, кремниевый чип имеет предел выдерживаемого напряжения, в то время как пи-фильтры, изготовленные с использованием пассивных компонентов, обладают гораздо большей помехоустойчивостью с точки зрения скачков напряжения и жестких промышленных условий.

Недостатки Pi-фильтра

Более высокие значения индуктивности мощности
Кроме конструкции RF, Сильное потребление тока через Pi-фильтр не рекомендуется , так как ток должен проходить через индуктор. Если этот ток нагрузки относительно высок, то мощность Индуктора также увеличивается, что делает его громоздким и дорогим. Кроме того, большой ток через индуктор увеличивает рассеяние мощности на индукторе, что приводит к низкой эффективности.

Высококачественный входной конденсатор
Еще одной важной проблемой фильтра Пи является большое значение входной емкости. Pi-фильтры требуют высокой емкости на входе, что стало проблемой в ограниченных пространствах приложений. Кроме того, дорогостоящие конденсаторы увеличивают стоимость конструкции.

Плохое регулирование напряжения
Pi фильтры не подходят там, где токи нагрузки нестабильны и постоянно меняются. Pi-фильтры обеспечивают плохое регулирование напряжения, когда ток нагрузки сильно смещается.В таком случае рекомендуются фильтры с L-образным сечением.

Применение фильтров Pi

Силовые преобразователи

Как уже обсуждалось, Pi-фильтры являются отличным фильтром постоянного тока для подавления пульсации переменного тока. Из-за этого поведения пи-фильтры широко используются в конструкциях силовой электроники, таких как преобразователь переменного тока в постоянный, преобразователь частоты и т. Д. Однако в силовой электронике пи-фильтры используются в качестве фильтра нижних частот, и мы уже разработали источник питания пи-фильтра. , для нашего 12V 1A SMPS Design, как показано ниже.

Обычно Pi-фильтры напрямую связаны с мостовым выпрямителем, а выход Pi-фильтров называется высоковольтным постоянным током. Выходное постоянное напряжение высокого напряжения используется для схемы драйвера блока питания для дальнейшей работы.

Эта конструкция, от мостового выпрямительного диода до драйвера, работает по-другому с , работающим от Pi-Filter . Во-первых, этот фильтр Pi обеспечивает плавный постоянный ток для бесперебойной работы всей схемы возбуждения, что приводит к низкой пульсации выходного сигнала от конечного выхода источника питания, а другой для изолирует главные линии от высокой Частота переключения в цепи драйвера.

Правильно сконструированный линейный фильтр может обеспечить синфазную фильтрацию (фильтр, который отклоняет шумовой сигнал как независимый одиночный проводник) и дифференциальную фильтрацию (дифференцируя шум на двух частотах переключения, особенно высокочастотный шум, который можно добавить в линию электропитания) в блоке питания, где пи-фильтр является важным компонентом. Пи-фильтр также называют фильтром линии электропередачи , если он используется в приложении силовой электроники.

РФ Заявка

В приложении RF фильтры Pi используются в разных операциях и разных конфигурациях. Например, в РЧ-приложениях согласующий импеданс является огромным фактором, и пи-фильтры используются для согласования импеданса по РЧ-антеннам и до РЧ-усилителей. Однако в максимальных случаях, когда используется очень высокая частота, например в полосе ГГц, пи-фильтры используются в линии передачи сигнала и рассчитаны на использование только трасс PCB.

На приведенном выше изображении показаны фильтры на основе трассировки печатных плат, в которых трасса создает индуктивность и емкость в приложениях с очень высокой частотой. Помимо линии передачи, пи-фильтры также используются в устройствах радиочастотной связи, где имеют место модуляция и демодуляция. Pi фильтры предназначены для целевой частоты для демодуляции сигнала после приема на стороне приемника. Фильтры верхних частот Pi также используются для обхода целевой высокой частоты в ступени усиления или передачи.

Советы по проектированию Pi-фильтров

Чтобы спроектировать правильный Pi-фильтр, необходимо компенсировать правильную тактику проектирования печатной платы для бесперебойной работы, эти советы перечислены ниже.

в силовой электронике

• В схеме фильтра Пи требуются толстые следы.
• Изоляция Pi-фильтра от блока питания имеет важное значение.
• Расстояние между входным конденсатором, индуктором и выходным конденсатором необходимо закрыть.
• Плоскость заземления выходного конденсатора должна быть напрямую подключена к цепи управления через правильную плоскость заземления.
• Если конструкция состоит из зашумленных линий (таких как чувствительная линия высокого напряжения для драйвера), которые необходимо подключить через постоянный ток высокого напряжения, необходимо подключить трассу до конечного выходного конденсатора фильтров Пи. Это улучшает помехоустойчивость и нежелательную шумовую инъекцию в цепи драйвера.

В цепи РФ

• Выбор компонентов является основным критерием для применения RF.Толерантность компонентов играет основную роль.
• Небольшое увеличение следа печатной платы может вызвать индуктивность в цепи. Надлежащее внимание должно быть уделено выбору индуктора с учетом индуктивности следа платы. Дизайн должен быть сделан с использованием правильной тактики для уменьшения паразитной индуктивности.
• Паразитная емкость должна быть минимизирована.
• Закрытое размещение не требуется.
Коаксиальный кабель
• подходит для ввода и вывода в радиочастотном приложении.

Simple LC Low Filter Filter Схема и расчеты »Электроника Примечания

Особенности конструкции, схема и формулы для 3-полюсного LC-фильтра постоянного тока для ВЧ-применений.

---

Фильтр Константа К Включает в себя: Фильтр Константа К Простой дизайн LC LPF LC HPF дизайн Конструкция полосового фильтра LC

Основы фильтра включают в себя: : РЧ фильтры — основы Технические характеристики фильтра Основы проектирования РЧ-фильтров Конструкция фильтра верхних и нижних частот Фильтр Константа-К Фильтр Баттерворта Чебычев фильтр Фильтр Бесселя Эллиптический фильтр

---

Часто бывает сложно спроектировать простой фильтр низких частот LC, так как вычисления могут быть трудными для выполнения или таблицы нормализованных значений могут быть недоступны.

Несмотря на то, что в сети есть несколько калькуляторов фильтров, уравнения для простого фильтра могут быть простыми в обращении, и они дают представление о работе фильтра.

Основы проектирования фильтра низких частот

Фильтры низких частот используются в широком спектре приложений. В частности, в радиочастотных применениях фильтры низких частот изготавливаются в форме LC с использованием индукторов и конденсаторов. Как правило, они могут использоваться для фильтрации нежелательных сигналов, которые могут присутствовать в полосе выше желаемой полосы пропускания.Таким образом, эта форма фильтра принимает только сигналы ниже частоты среза.

Фильтры нижних частот обычно создаются с использованием нескольких секций. Они могут быть расположены в конфигурации Pi (Π) или T. Для фильтра сечения, каждая секция имеет один последовательный индуктор и одну сторону конденсатора на землю.

Общий 3 полюсный, низкочастотный РЧ фильтр LC

Фильтр нижних частот T-сети имеет один конденсатор между ВЧ-линией и землей, а в сигнальной линии имеется два индуктора, по одному с каждой стороны конденсатора.T-секция не всегда удобна, потому что даже при наличии дополнительных секций все же требуется больше индукторов, и они дороже покупать или требуют отдельной обмотки.

Общий 3-полюсный низкочастотный РЧ фильтр T LC

Уравнения расчета фильтра низких частот

Существует множество различных вариантов фильтров, которые можно использовать в зависимости от требований с точки зрения пульсации в полосе, скорости, с которой достигается окончательный спад, и т. Д. Используемый здесь тип — это константа-k, и это приводит к некоторым управляемым уравнениям :

L знак равно Z 0 π е с генри

С знак равно 1 Z о π е с Farads

е с знак равно 1 π L С ЧАС Z

Где:
Z ₀ = волновое сопротивление в омах
C = емкость в Фарадах
L = индуктивность в Генри
f _c = частота среза в герцах

Дополнительные детали конструкции

Существует несколько идей и указателей, которые можно учитывать при разработке и реализации конструкции фильтра нижних частот.

• Каскадные секции для большего спада: Чтобы обеспечить больший уклон или скат, можно каскадировать несколько секций фильтра нижних частот. Когда это сделано, фильтрующие элементы из смежных секций могут быть объединены. Например, если два T-секционных фильтра расположены каскадно и каждая T-секция имеет индуктор 1 мкГн в каждой ветви T, они могут быть объединены в смежных секциях и использоваться индуктор 2 мкГн.
• Выбор компонентов: Выбор компонентов для любого фильтра, и в этом случае для конструкции фильтра нижних частот, важен.Компоненты с жесткими допусками должны использоваться для обеспечения достижения требуемой производительности. Также необходимо проверить температурную стабильность, чтобы гарантировать, что компоненты фильтра не сильно изменяются в зависимости от температуры, что влияет на производительность.
• Расположение фильтра: Необходимо соблюдать осторожность с расположением фильтра. Это следует делать не только для частот полосы пропускания, но, что более важно, для частот в полосе пропускания, которые могут значительно превышать частоту среза фильтра низких частот.Емкостная и индуктивная связь являются основными элементами, которые приводят к снижению производительности фильтра. Соответственно, вход и выход фильтра должны быть разделены. Следует использовать короткие провода и дорожки, компоненты от соседних секций фильтра должны быть разнесены. Экраны, используемые там, где это необходимо, и качественные разъемы и коаксиальный кабель, используемые на входе и выходе, если это применимо.

Эти уравнения дают очень простой метод разработки трехполюсного фильтра низких частот.Хотя они могут не обеспечивать требуемый точный отклик, то есть Бесселя, Чебычева и т. Д., Они, тем не менее, очень просты в использовании и обеспечивают идеальное решение для большинства конструкций фильтров нижних частот. Цифры или даже сами уравнения также могут быть преобразованы, чтобы обеспечить конструкцию фильтра верхних частот.

Более важных тем радио:
радиосигналов Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM РЧ-микширование Фазовые петли Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция РЧ-аттенюаторы РЧ фильтры Типы радиоприемников Суперхет радио Избирательность приемника Чувствительность приемника Приемник сильная обработка сигнала
Вернуться в меню тем радио., ,

.Схема и экспериментальная схема полосового фильтра

Теория и эксперимент

Каждый кошмар аналогового дизайнера будет связан с шумом в его цепи. Когда речь идет о коммутационных цепях, аудиоусилителях или частотных сигнальных цепях, существует очень хорошая вероятность того, что на схему воздействуют шумовые сигналы. Из множества способов удаления шума из схемы наиболее часто используемую называют Filter Circuit . Как следует из названия, эта схема будет отфильтровывать нежелательные сигналы (шум) от фактического сигнала.Существует много типов фильтрующих цепей, но наиболее часто используемым и эффективным является полосовой фильтр , который можно легко построить с помощью пары резисторов и конденсаторов. Итак, в этом уроке мы узнаем об этом полосовом фильтре, его теории и о том, как его можно использовать в практических схемах.

Что такое полосовой фильтр?

Схема / устройство полосового фильтра используется для , позволяя пропускать через него только предварительно определенному набору частот.Он будет фильтровать все частоты, которые ниже установленного значения и выше установленного значения. Это комбинация фильтра верхних частот и фильтра нижних частот. Фильтр, который допускает только частоты, которые выше, чем он, называется фильтром верхних частот , и фильтр, который допускает частоты, которые только ниже, чем он, называется фильтром нижних частот. Полосовой фильтр может быть получен каскадным фильтром верхних и нижних частот. Он имеет огромное применение в схемах аудиоусилителей и беспроводных трансиверах, где динамик должен воспроизводить только желаемый набор частот и игнорировать остальные.

Существует два типа полосовых фильтров. Если в схеме используется какой-либо внешний источник питания (активные устройства), такие как транзисторы и т. Д., То эта схема называется Активный полосовой фильтр , и если схема не содержит активных компонентов и состоит только из пассивных компонентов, таких как резистор, конденсатор и Индуктор, то схема называется Пассивный полосовой фильтр . В этой статье мы поговорим подробнее о пассивном полосовом фильтре. Помимо этой классификации, в этой статье будут рассмотрены другие аспекты, по которым фильтр может быть классифицирован.

Контур полосового фильтра

Как было сказано ранее, мы обсудим пассивный полосовой фильтр , который построен с использованием резистора и конденсатора. Это комбинация фильтра верхних частот и фильтра нижних частот. Примерная принципиальная схема простого пассивного полосового фильтра показана ниже.

Первая половина схемы — это фильтр верхних частот , который фильтрует низкие частоты и допускает только частоту, которая выше установленной высокой частоты среза (fc _HIGH ). Значение этой высокой частоты среза можно рассчитать по формулам

.

  фк  HIGH  = 1/2   π * R1 * C1  

Вторая половина схемы — это схема фильтра нижних частот , которая фильтрует более высокие частоты и допускает только частоту, которая ниже, чем заданная низкая частота среза (fc _LOW ) . Значение низкой частоты среза можно рассчитать по формулам

  фк  LOW  = 1/2   π * R2 * C2  

Этот тип схемы фильтра называется фильтром порядка 2 ^и , поскольку он имеет два резистора и два конденсатора.Полосовой фильтр может представлять собой фильтр порядка 2 ^и или более высокого порядка, так как для правильного функционирования схемы требуется минимум два резистора и конденсатор. Теперь, когда частота входного сигнала подается на этот фильтр, он выдает частоту, которая выше, чем fc _LOW , и ниже, чем fc _HIGH. Другими словами, выходная частота может быть задана как fc _HIGH- fc _LOW , частота, которая находится между этой областью, называется шириной полосы .Следовательно, пропускная способность фильтра может быть рассчитана по

  Пропускная способность = ФК  ВЫСОКАЯ-  ФК  НИЗКАЯ   

Частотная характеристика полосового фильтра

Кривая частотной характеристики a.k.a Bode Plot для пассивного полосового фильтра порядка 2 ^и показана ниже.

График строится по отношению к входной частоте по оси X и выводу в децибелах по оси Y.Когда входная частота меньше, чем нижняя частота среза (f-low), выходной сигнал остается меньше -3 дБ, а когда он превышает эту частоту, выход достигает максимума и остается там до тех пор, пока частота не превысит более высокую частоту среза. (е-высокий). Пик, при котором выходное усиление остается максимальным, называется резонансной частотой . Это просто геометрическое среднее верхней верхней частоты среза и нижней частоты среза. Формулы для расчета приведены ниже

  Резонансная частота (Fr) =   √ (f - низкий * f - высокий)  

Расстояние между нижней частотой среза и более высокой частотой среза называется шириной полосы.Поэтому входной частоте будет разрешено проходить, только если она находится в пределах полосы пропускания.

Практический пример полосовых фильтров

Давайте построим простой полосовой фильтр, чтобы отфильтровать определенный набор частот и проверить, как он на самом деле работает. Экспериментальная установка, которую я использую для этого урока, показана ниже

Как видите, фильтр верхних частот построен с использованием конденсатора 0.-12) = 7280 Гц

Из приведенных выше расчетов мы можем сделать вывод, что схема будет разрешать частоты только в диапазоне от 1577 Гц до 7280 Гц , и все, что меньше или больше, будет отфильтровано нашим полосовым фильтром. Давайте проверим, работает ли то же самое, построив схему на макете. Моя тестовая установка выглядела примерно так ниже

Для проверки схемы нам нужен генератор функций для генерации частоты сигнала, частотой которой можно управлять.Так как у меня его не было, я решил использовать свой телефон, в котором есть приложение для Android, которое будет генерировать необходимые частоты через 3,5-мм разъем для наушников. Этот сигнал затем подается в качестве входной частоты в схему с помощью гнезда, как показано выше.

Для проверки зависимости приложения я использовал осциллограф для измерения частоты входного сигнала и обнаружил, что частота генерации является ответственной. На рисунке ниже показано приложение на моем телефоне, которое генерирует около 4819 Гц входной частоты, а подключенный к нему осциллограф отображает сигнал и измеряет частоту 4.816 кГц, что идеально.

Теперь мы можем подключить прицел к выходному сигналу цепи и изменить частоту входного сигнала. Схема позволит отображать на прицеле все частоты от 1500 до 7000, а остальные будут отфильтрованы или зашумлены. Также имейте в виду, что эта схема предназначена только для понимания цели и, следовательно, подвергается улучшениям, прежде чем применять ее в реальных условиях. Кроме того, поскольку схема построена на макете, выходной сигнал может усиливать шум, размещать конденсатор как можно ближе и уменьшать длину его выводов, чтобы уменьшить проблему.Надеюсь, вы поняли о фильтрах Band Pass, если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже или используйте форумы.

,