Немного о сетевых фильтрах
Главная
Акустика
Аудио
Статьи и заметки
Фотогалерея
Гостевая
Ссылки
Обо мне
Напишите мне
Статьи и заметки → Немного о сетевых фильтрах

• Общее описание

Очередная тема на форуме Vegalab [1] породила множество страниц обсуждений на тему - каким же должен быть сетевой фильтр для аудио оборудования? В теме автор предложил свою концепцию построения фильтра, основанную на гальванической развязке оборудования от питающей сети и применения фильтра постоянной составляющей сети. Да, да! Именно для наших общественных силовых сетей характерно наличие постоянной составляющей, уровень которой колеблется в пределах от 0 до 5В! Трансформаторы же питания не любят постоянку на входе (вызывает подмагничивание сердечника), особенно не любят постоянное напряжение мощные тороидальные трансформаторы (низкое омическое сопротивление первичной обмотки - значит большой ток подмагничивания сердечника и, как следствие, его разогрев и ухудшение "трансформирующих" свойств). Данная тема заинтересовала и меня. В итоге для своей аудиоаппаратуры я сделал пару сетевых фильтров-разветвителей, конструкции которых описал в данной статье.

• Сетевой фильтр из разветвителя питания

Был у меня в наличии незадействованный сетевой разветвитель питания с четырьмя гнездами и выключателем с подсветкой и двумя группами контактов. Разобрав его, понял, что смогу поместить туда несколько защитных и фильтрующих элементов:
  • Предохранитель и мощный варистор.
  • Индуктивно-емкостной фильтр.
  • Схему индикации наличия сетевого напряжения на выходе.
Схема фильтра получилась простой. Однако стоит сказать, что многие промышленные фильтры имеют схему еще проще... как правило, в них установлен предохранитель, варистор, конденсатор и светодиод с обвязкой в виде резистора и диода. Никаких индуктивностей и дросселей в них нет, соединяющие провода используются недостаточного сечения, да и сами сетевые гнезда никудышные.
Сама схема приведена ниже. Фильтр собран для подключения цифровой аудиоаппаратуры и не критичных к питанию устройств (DVD-проигрыватель, телевизор, привод Винил-проигрывателя). Причем скорее для отсекания помех в сеть, а не из сети.

Загрузить схему в новом окне [???кБ]

Схема сетевого фильтра.

Для индикации наличия выходного напряжения намеренно используется светодиод с обвязкой поскольку неоновая лампа, установленная внутри больших сетевых переключателях с двумя группами контактов, дает дополнительные помехи. Но главное в фильтре - это используемые индуктивности! Суть в том, что к разветвителю, как правило, подключается суммарно мощная нагрузка - порядка 2-2,2кВт с током до 10А. Но такой ток выдержит не каждая катушка индуктивность или дроссель - нужен хороший сердечник чтобы не произошло его насыщения и толстый намоточный провод для наименьшего сопротивления катушки. В итоге получится довольно большой по габаритам дроссель со сравнительно малой индуктивностью. Имея конкретные габариты устройства необходимо найти компромисс - а компромисс в максимальной индуктивности дросселя при заданных габаритах. Изучая имеющиеся на рынке катушки индуктивности, я остановился на номинале 100мкГн:

  • ELC18B101L - 100мкГн, 57мОм, 3.2А.
  • LPV1823-101KL - 100мкГн, 90мОм, 3.0А.
  • LPV2023-101KL - 100мкГн, 60мОм, 4.0А.
Ток насыщения этих дросселей конечно меньше требуемых 10А, однако редко какая аудиоаппаратура будет потреблять больше 600-800Вт. В своем фильтре я применил дроссели ELC18B101L - те, что были в наличии. Однако проводил эксперименты и с KL1612-201 (200мкГн, 0.56Ом, 1.2А) - уже при небольшой нагрузке (120-200Вт) они начинали гудеть. Жена по незнанию провела краш-тест, включив на час в разветвитель утюг на 2кВт - конечно катушки вошли в насыщение, но видимых повреждений не возникло.
Вся схема собрана навесным монтажом, катушки зафиксированы клеем. Фотографии собранного фильтра представлены ниже:

Загрузить фотографию в новом окне [83,8кБ]

Вид готового сетевого фильтра.


 Загрузить фотографию в новом окне [92,6кБ]

Вид сетевого фильтра изнутри.
Загрузить фотографию в новом окне [140кБ]

Монтаж катушек индуктивности
и варистора.

 Загрузить фотографию в новом окне [110кБ]

Монтаж конденсатора.

• Сетевой фильтр на базе промышленного

Более сложный сетевой фильтр был сделан на основе промышленного образца, сделанного в России, под название Vektor SE. Он представляет собой пластмассовый корпус, имеющий 4 евро-гнезда и 1 стандартное российское, сетевой переключатель с двумя группами контактов и колодку предохранителя (см.фото ниже). Стандартная схема фильтра состоит из варистора, конденсатора и светодиода с обвязкой в виде резистора и диода.
Разобрав его, первым делом убрал неоновую лампу из сетевого выключателя. Далее, рассчитав какие элементы поместяться в корпус фильтра нарисовал предполагаемую схему:

Загрузить схему в новом окне [???кБ]

Схема сетевого фильтра на базе Vektor SE.

Схема включает в себя кроме обычного индуктивно-емкостного фильтра (C7-L1-C8) еще и фильтр от постоянной составляющей сети (C1-C6, VD1-VD2). Светодиод HL1 кроме функции индикации наличия напряжения на выходе фильтра играет роль разрядника для всех конденсаторов.
Вся схема фильтра собрана на односторонней плате, которая вместе с элементами отлично разместилась в корпусе дорабатываемого устройства (см.фото ниже). Нагрузочная способность фильтра находится в пределах 2,2 кВт. При испытаниях в качестве С1-С6 были использованы два конденсатора - каждый по 10000мкФх10В, однако на частоте 50Гц их импеданс (около 0,32Ом) дал о себе знать небольшим разогреванием банок при подключении к фильтру номинальной нагрузки. Для расширения ОБР данных конденсаторов было принято решение использовать 3 параллельно включенных конденсатора по 4700мкФх10В каждый. Дроссель под нагрузкой также немного разогревается, поэтому его сопротивление по постоянному току должно быть минимальным. Фотографии собранного фильтра представлены ниже:

Загрузить фотографию в новом окне [84,6кБ]

Общий вид сетевого
фильтра Vektor SE.


 Загрузить фотографию в новом окне [90,9кБ]

Вид сетевого фильтра
Vektor SE изнутри.
Загрузить фотографию в новом окне [???кБ]

Собранная плата
сетевого фильтра.

 Загрузить фотографию в новом окне [???кБ]

Вид доработанного сетевого
фильтра Vektor SE изнутри.

• Детали

Электролитические конденсаторы желательно применить с LowESR, однако это не обязательно поскольку рабочая частота низкая. Возможно заменить Samwha на подобные - Samsung или Jamicon. Конденсатор С8 должен быть довольно качественным - он является одним из самых важных элементов фильтра. VD1,VD2 - можно заменить на КД2997, а с учетом перетрассировки платы, например на MUR10423. Дроссель L1 у меня остался от старой советской аппаратуры, на практике можно применить дроссели фирмы Epcos, например, B82725-A2103-N1 (2x1.8uH, 10A, 250V) с учетом перетрассировки платы. В качестве примера реализации платы фильтра выкладываю ее в формате Sprint Layout 5.0: Surge_Protector lay.

• Ссылки по теме

  1. Коммутатор акустических систем (усилителей) - тема на форуме Vegalab.ru;
  2. ATtiny13.pdf - данные по катушкам типа ELC;
  3. ATtiny13.pdf - данные по катушкам типа LPV.

Последнее обновление 23.12.2012
Статьи и заметки → Немного о сетевых фильтрах