Smanjenje nivoa smetnji od komutacionih izvora napajanja. Nadležni proizvođači su trebali sve predvidjeti! Filteri serije EDP

Da biste spriječili smetnje od električnih i radio uređaja, potrebno ih je opremiti filterom za suzbijanje smetnji iz mreže, koji se nalazi unutar opreme, što vam omogućava da se borite protiv smetnji na njihovom izvoru.

Ako ne možete pronaći gotov filter, možete ga napraviti sami. Krug filtera za suzbijanje buke prikazan je na donjoj slici:

Filter je dvostepeni. Prva faza je napravljena na bazi uzdužnog transformatora (prigušnica s dva namotaja) T1, druga je visokofrekventna prigušnica L1 i L2. Namotaji transformatora T1 povezani su serijski sa linijskim žicama napojne mreže. Iz tog razloga, niskofrekventna polja sa frekvencijom od 50 Hz u svakom namotu imaju suprotne smjerove i međusobno se poništavaju. Pod uticajem smetnji na strujne žice, namotaji transformatora su povezani u seriju, a njihov induktivni otpor XL raste sa povećanjem frekvencije interferencije: XL = ωL = 2πfL, f je frekvencija smetnje, L je induktivnost serijski spojenih namotaja transformatora.

Otpor kondenzatora C1, C2, naprotiv, opada s povećanjem frekvencije (Xc = 1 / ωC = 1 / 2πfC), stoga su šum i nagli skokovi "kratko spojeni" na ulazu i izlazu filtera. Istu funkciju obavljaju kondenzatori C3 i C4.

Prigušnice LI, L2 predstavljaju još jednu seriju dodatnog otpora za visokofrekventne smetnje, osiguravajući njihovo dalje slabljenje. Otpornici R2, R3 smanjuju Q-faktor L1, L2 kako bi eliminirali fenomen rezonancije.

Otpornik R1 omogućava brzo pražnjenje kondenzatora C1-C4 kada je kabel za napajanje isključen iz mreže i neophodan je za sigurno rukovanje uređajem.

Dijelovi štitnika od prenapona nalaze se na štampanoj ploči prikazanoj na donjoj slici:

Štampana ploča je dizajnirana za ugradnju industrijskog uzdužnog transformatora iz jedinica personalnog računara. Možete sami napraviti transformator tako što ćete ga napraviti na feritnom prstenu propusnosti 1000NN ... 3000NN promjera 20 ... 30 mm. Rubovi prstena obrađeni su finozrnatim brusnim papirom, nakon čega je prsten omotan fluoroplastičnom trakom. Oba namotaja su namotana u istom smjeru žicom PEV-2 promjera 0,7 mm i imaju po 10 ... 20 zavoja. Namoti su postavljeni strogo simetrično na svakoj polovini prstena, razmak između terminala mora biti najmanje 3 ... 4 mm. Prigušnice L2 i L3 su takođe industrijske proizvodnje, namotane na feritna jezgra prečnika 3 mm i dužine 15 mm. Svaka prigušnica sadrži tri sloja žice PEV-2 promjera 0,6 mm, dužina namota je 10 mm. Da bi se spriječilo klizanje zavoja, prigušnica je impregnirana epoksidnim ljepilom. Parametri proizvoda namotaja biraju se iz uslova maksimalne snage filtera do 500 W. Za veću snagu potrebno je povećati dimenzije jezgara filtera i prečnik žica. Dimenzije štampane ploče takođe će se morati promeniti, ali uvek treba težiti kompaktnom rasporedu filterskih elemenata.

Prekidački izvori napajanja, tiristorski kontroleri, prekidači, moćni radio predajnici, elektromotori, trafostanice, bilo kakva električna pražnjenja u blizini dalekovoda (munja, aparati za zavarivanje itd.) stvaraju uskopojasne i širokopojasne smetnje različite prirode i spektralnog sastava. To otežava rad slabostrujne osjetljive opreme, unosi distorzije u rezultate mjerenja, uzrokuje kvarove, pa čak i kvar kako sklopova instrumenta, tako i čitavih kompleksa opreme.

U simetričnim električnim krugovima (neuzemljeni krugovi i kola sa uzemljenom srednjom tačkom) antifazna smetnja se pojavljuje u obliku balansiranih napona (preko opterećenja) i naziva se simetrična, u stranoj literaturi se naziva interferencija diferencijalnog moda. Interferencija zajedničkog moda u balansiranom kolu naziva se asimetrična ili smetnja zajedničkog moda.

Simetrični linijski šum obično prevladava na frekvencijama do nekoliko stotina kHz. Na frekvencijama iznad 1 MHz dominiraju asimetrične smetnje.

Prilično jednostavan slučaj je uskopojasna smetnja, čije se eliminisanje svodi na filtriranje osnovne (noseće) frekvencije smetnje i njenih harmonika. Mnogo komplikovaniji slučaj je visokofrekventni impulsni šum, čiji spektar pokriva opseg do desetina MHz. Suočavanje s takvim smetnjama je prilično izazovno.

Samo sistematski pristup pomoći će da se eliminišu jake složene smetnje, koje uključuju popis mjera za suzbijanje neželjenih komponenti napona napajanja i signalnih krugova: oklop, uzemljenje, ispravna instalacija dovodnih i signalnih vodova i, naravno, filtriranje. Ogroman broj uređaja za filtriranje različitih dizajna, faktora kvaliteta, primjene itd. proizvedene i korišćene širom sveta.

Dizajn filtera se razlikuje ovisno o vrsti smetnji i području primjene. Ali, u pravilu, uređaj je kombinacija LC krugova, koji formiraju stupnjeve filtera i filtere tipa P.

Važna karakteristika linijskog filtera je maksimalna struja curenja. U primjenama električne energije, ova struja može dostići vrijednost koja je opasna za ljude. Na osnovu vrijednosti struje curenja, filteri su klasifikovani prema sigurnosnim nivoima: aplikacije koje dozvoljavaju ljudski kontakt sa kućištem uređaja i aplikacije u kojima je kontakt sa kućištem nepoželjan. Važno je zapamtiti da kućište filtera zahtijeva obavezno uzemljenje.

TE-Connectivity, nadovezujući se na Corcomovo više od 50 godina iskustva u dizajnu i razvoju elektromagnetnih i RF filtera, nudi najširi spektar uređaja za upotrebu u raznim industrijama i hardverskim sklopovima. Na ruskom tržištu predstavljen je niz popularnih serija ovog proizvođača.

Filteri opće namjene serije B

Filteri serije B (slika 1) su pouzdani i kompaktni filteri po pristupačnoj cijeni. Širok raspon radnih struja, dobar faktor kvalitete i širok izbor tipova priključaka pružaju širok spektar primjena ovih uređaja.

Rice. 1.

Serija B uključuje dvije modifikacije - VB i EB, čije su tehničke karakteristike prikazane u tabeli 1.

Tabela 1. Glavne tehničke karakteristike linijskih filtera serije B

Električni krug filtera prikazan je na slici 2.

Rice. 2.

Slabljenje signala interferencije u dB prikazano je na slici 3.

Rice. 3.

Filteri T serije

Filteri ove serije (slika 4) su RF filteri visokih performansi za strujna kola prekidačkih izvora napajanja. Prednosti serije su odlično potiskivanje antifazne i uobičajene buke, kompaktne veličine. Niske struje curenja omogućavaju upotrebu T-serije u uređajima sa malom potrošnjom energije.

Rice. 4.

Serija uključuje dvije modifikacije - ET i VT, čije su tehničke karakteristike prikazane u tabeli 2.

Tabela 2. Glavne tehničke karakteristike T serije štitnika od prenapona

Električni dijagram filtera serije T prikazan je na slici 5.

Rice. 5.

Slabljenje signala šuma u dB kada je vod opterećen na završni otpornik od 50 Ohma prikazano je na slici 6.

Rice. 6.

Filteri K serije

Filteri serije K (slika 7) su RF filteri za opću namjenu. Dizajnirani su za upotrebu u strujnim krugovima visoke impedancije. Idealno za aplikacije gdje se na liniji induciraju impulsne, kontinuirane i/ili impulsne RF smetnje. Modeli sa EK indeksom ispunjavaju zahtjeve standarda za upotrebu u prijenosnim uređajima, medicinskoj opremi.

Rice. 7.

Filteri sa indeksom C opremljeni su prigušnicama između okvira i uzemljivača. Glavni električni parametri linijskih filtera K serije prikazani su u tabeli 3.

Tabela 3. Osnovni električni parametri K serije zaštitnika od prenapona

Električni krug filtera serije K prikazan je na slici 8.

Rice. osam.

Slabljenje signala šuma u dB kada je vod opterećen na završni otpornik od 50 Ohma prikazano je na slici 9.

Rice. devet.

Filteri serije EMC

Filteri ove serije (slika 10) su kompaktni i efikasni dvostepeni RF filteri za napajanje. Imaju niz prednosti: visok koeficijent redukcije uobičajenog šuma u niskofrekventnom području, visok koeficijent antifazne redukcije šuma, kompaktnu veličinu. EMC serija je fokusirana na aplikacije sa prekidačkim izvorima napajanja.

Rice. deset.

Glavne tehničke karakteristike prikazane su u tabeli 4.

Tabela 4. Glavni električni parametri EMC serije štitnika od prenapona

Dijagram ožičenja EMC filtera prikazan je na slici 11.

Rice. jedanaest.

Slabljenje signala šuma u dB kada je vod opterećen na završni otpornik od 50 Ohma prikazano je na slici 12.

Rice. 12.

Filteri serije EDP

2. Corcom vodič za proizvode, RFI filteri opšte namene za opterećenja visoke impedancije pri niskoj struji B serije, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 15

3. Corcom vodič za proizvode, RFI filteri opšte namjene koji se mogu montirati na PC ploču EBP, EDP & EOP serije, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 21

4. Vodič za Corcom proizvod, Kompaktni i isplativi dvostepeni RFI filteri za struju EMC serija, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 24

5. Corcom Vodič za proizvode, Filter jednofaznog napajanja za frekventne pretvarače FC serije, 1654001, 06/2011, str. trideset

6. Corcom vodič za proizvode, RFI filteri za električne mreže opšte namene - idealni za opterećenja visoke impedancije K serija, 1654001, 06/2011, str. 49

7. Vodič za proizvode Corcom, Filteri za RFI napojne mreže visokih performansi za prekidačka napajanja T serije, 1654001, 06/2011, str. 80

8. Corcom vodič za proizvode, kompaktni niskostrujni 3-fazni WYE RFI filteri AYO serija, 1654001, 06/2011, str. 111.

Dobijanje tehničkih informacija, naručivanje uzoraka, dostava - e-mail:

Mrežni i signalni EMI / RFI filteri iz TE Connectivity. Od ploče do industrijske instalacije

Kompanija TE Connectivity je svjetski lider u dizajnu i proizvodnji štitnika od prenapona za efikasno suzbijanje elektromagnetnih i radio frekvencijskih smetnji u elektronici i industriji. Linija proizvoda uključuje više od 70 serija uređaja za filtriranje strujnih kola iz eksternih i unutrašnjih izvora, kao i signalnih kola u najširem opsegu aplikacija.

Filteri imaju sljedeće mogućnosti dizajna: minijaturni za ugradnju na štampanu ploču; kućišta različitih veličina i vrsta priključaka dovodnih i teretnih vodova; u obliku gotovih konektora za napajanje i komunikacijskih konektora za mrežnu i telefonsku opremu; industrijski, izrađen u obliku gotovih industrijskih ormara.

Linijski filteri se proizvode za AC i DC aplikacije, jednofazne i trofazne mreže, pokrivaju opseg radnih struja 1…1200 A i napona 120/250/480 VAC, 48…130 VDC. Sve uređaje karakterizira nizak pad napona - ne više od 1% radnog napona. Struja curenja, u zavisnosti od snage i dizajna filtera, iznosi 0,2 ... 8,0 mA. Prosječni frekvencijski opseg u seriji je 10 kHz… 30 MHz. Serije AQ dizajniran za širi frekventni opseg: 10 kHz… 1 GHz. Proširujući primjenu svojih uređaja, TE Connectivity proizvodi filtere za kola niske i visoke impedancije opterećenja. Na primjer, filteri visoke impedancije serije EP, H, Q, R i V za niske impedancije opterećenja i niske impedancije serije B, EC, ED, EF, G, K, N, Q, S, SK, T, W, X, Y i Z za opterećenja visoke impedancije.

Komunikacioni konektori sa integrisanim filterima signala dostupni su u oklopljenom, dvostrukom i niskoprofilnom dizajnu.

Svaki filter iz TE Connectivity-a je dvostruko testiran: u fazi montaže i već kao gotov proizvod. Svi proizvodi su u skladu s međunarodnim standardima kvalitete i sigurnosti.

Filter za suzbijanje EMI (10+)

Filter za elektromagnetne smetnje visoke frekvencije

Razlog za pojavu visokofrekventnog impulsnog šuma je trivijalan. Brzina svjetlosti nije beskonačna, a elektromagnetno polje putuje brzinom svjetlosti. Kada imamo uređaj koji na neki način pretvara mrežni napon čestim uključivanjem, očekujemo da će se u strujnim žicama koje idu u mrežu pojaviti talasaste struje usmjerene jedna prema drugoj. Kroz jednu žicu struja teče u uređaj, a kroz drugu teče van. Ali to uopšte nije tako. Zbog konačnosti brzine širenja polja, impuls ulazne struje je fazno pomjeren u odnosu na izlaznu. Dakle, na određenoj frekvenciji, visokofrekventne struje u mrežnim žicama teku u istom smjeru, u fazi.

Nažalost, povremeno se susreću greške u člancima, ispravljaju se, članci se dopunjuju, razvijaju, pripremaju novi. Pretplatite se na vijesti kako biste bili informisani.

Ako nešto nije jasno, obavezno pitajte!

Shevkoplyas B.V. “Mikroprocesorske strukture. Inženjerska rješenja." Moskva, izdavačka kuća "Radio", 1990. Poglavlje 4

4.1. Suzbijanje šuma primarne linije

Talasni oblik naizmjeničnog napona industrijske mreže za napajanje (~ "220 V, 50 Hz) za kratke vremenske periode može se znatno razlikovati od sinusoidnog - mogući su prenaponi ili "ubacivanja", smanjenje amplitude za jedan ili nekoliko polutalasa itd. Razlozi za pojavu ovakvih izobličenja obično su povezani sa oštrom promjenom mrežnog opterećenja, na primjer, kada se uključi snažan elektromotor, peć, aparat za zavarivanje. Stoga je potrebno, ako je moguće, izolovati od takvih izvora smetnji preko mreže (slika 4.1).

Rice. 4.1 Varijante povezivanja digitalnog uređaja na primarnu mrežu napajanja

Pored ove mjere, možda će biti potrebno uvesti zaštitu od prenapona na ulazu napajanja uređaja kako bi se suzbile kratkotrajne smetnje. Rezonantna frekvencija filtera može biti u opsegu od 0,1,5-300 MHz; širokopojasni filteri obezbjeđuju suzbijanje smetnji u cijelom specificiranom opsegu.

Na slici 4.2 prikazan je primjer kruga mrežnog filtera Ovaj filter ima dimenzije 30 XZOX20 mm i montira se direktno na blok mrežnog ulaza u uređaj. Filteri bi trebali koristiti visokofrekventne kondenzatore i induktore, bilo jezgre bez jezgra ili visokofrekventne jezgre.

U nekim slučajevima je obavezno uvesti elektrostatički štit (običnu vodovodnu cijev spojenu na uzemljeno kućište razvodne ploče) kako bi se unutar njega položile žice primarne mreže napajanja. Kao što je navedeno u, kratkotalasni predajnik taksi flote, koji se nalazi na suprotnoj strani ulice, sposoban je, uz određenu relativnu orijentaciju, inducirati signale amplitude od nekoliko stotina volti na komadu žice. Ista žica, postavljena u elektrostatički ekran, bit će pouzdano zaštićena od ove vrste smetnji.

Rice. 4.2. Primjer kruga mrežnog filtera

Razmotrite metode za suzbijanje mrežne buke direktno u napajanju uređaja. Ako su primarni i sekundarni namoti energetskog transformatora smješteni na istom svitku (slika 4.3, a), tada zbog kapacitivnog spajanja između namota impulsni šum može prijeći iz primarnog kruga u sekundar. Prema preporučena četiri načina suzbijanja ovakvih smetnji (u redu povećanja efikasnosti).

1. Primarni i sekundarni namotaji energetskog transformatora izvedeni su na različitim zavojnicama (slika 4.3, b). Kapacitet propusnosti C se smanjuje, ali efikasnost opada, jer ne ulazi sav magnetni tok iz područja primarnog namotaja u područje sekundarnog namota zbog raspršivanja kroz okolni prostor.
2. Primarni i sekundarni namotaji su napravljeni na istoj zavojnici, ali odvojeni štitom od bakarne folije debljine najmanje 0,2 mm. Ekran ne bi trebao biti kratko spojena petlja. Povezuje se sa uzemljenjem okvira uređaja (slika 4.3, c)
3. Primarni namotaj je potpuno zatvoren u ekran koji nije kratko spojen zavoj. Ekran je uzemljen (sl. 4.3, G).
4. Primarni i sekundarni namotaji su zatvoreni u pojedinačne ekrane, između kojih je položen razdjelni ekran. Ceo transformator je zatvoren u metalnom kućištu (Sl.4.3,<Э). Экраны и корпус заземляются. Этот тип трансформатора в силу предельной защищенности от прохождения помех получил название «ультраизолятор».

Uz sve gore navedene metode suzbijanja smetnji, ožičenje mrežnih žica unutar uređaja treba izvesti oklopljenom žicom, povezujući štit s uzemljenjem okvira. Nevažeći uk
vezati u jedan snop mrežnih i drugih (napajanja, signala, itd.) žica "čak i u slučaju zaštite oba.

Preporučljivo je ugraditi kondenzator kapaciteta oko 0,1 μF paralelno s primarnim namotom energetskog transformatora u neposrednoj blizini terminala namota i, u seriji s njim, otpornik za ograničavanje struje otpora oko 100 Ohm. Ovo omogućava da se "zatvori" energija pohranjena u jezgri energetskog transformatora u trenutku otvaranja mrežnog prekidača.

Rice. 4.3. Opcije za zaštitu energetskog transformatora od prijenosa impulsne buke iz mreže u sekundarni krug (i obrnuto):
a - nema zaštite; b - razdvajanje primarnog i sekundarnog namotaja; v- polaganje ekrana između namotaja; G - potpuna zaštita primarnog namotaja; d - potpuna zaštita svih elemenata transformatora

Rice. 4.4. Pojednostavljeni dijagram napajanja (a) i dijagrami (b, c), objašnjavajući rad punovalnog ispravljača.

Napajanje je što je veći izvor impulsnog šuma preko mreže, to je veći kapacitet kondenzatora C

Imajte na umu da se povećanjem kapacitivnosti C filtera (slika 4.4, a) napajanja našeg uređaja povećava vjerovatnoća kvarova susjednih uređaja, jer potrošnja energije iz mreže od strane našeg uređaja sve više poprima karakter od udaraca. Zaista, napon na izlazu ispravljača takođe raste u onim vremenskim intervalima kada se energija uzima iz mreže (slika 4.4, b). Ovi intervali na sl. 4.4 su osenčene.

Sa povećanjem kapacitivnosti kondenzatora C, periodi njegovog punjenja postaju sve manji (slika 4.4, c), a struja koja se uzima u impulsu iz mreže postaje sve veća. Dakle, vanjski "bezopasni" uređaj može stvoriti smetnje u mreži koje "nije inferiorno" od smetnji od aparata za zavarivanje.

4.2. Pravila uzemljenja koja pružaju zaštitu od smetnji na zemlji

U uređajima napravljenim u obliku strukturno kompletnih blokova, postoje najmanje dvije vrste sabirnica "zemlja" - kućište i krug. U skladu sa sigurnosnim zahtjevima, sabirnica okvira je nužno povezana sa sabirnicom za uzemljenje postavljenom u prostoriji. Sabirnica kola (u odnosu na koju se mjere nivoi napona signala) ne bi trebala biti povezana na sabirnicu okvira unutar bloka - za nju se mora izvući posebna stezaljka, izolirana od okvira.

Rice. 4.5. Nepravilno i ispravno uzemljenje digitalnih uređaja. Prikazan je zemaljski autobus koji se obično nalazi u zatvorenom prostoru

Na sl. 4.5 prikazuje opcije za neispravno i ispravno uzemljenje grupe uređaja, koji su međusobno povezani informacionim linijama. (ove linije nisu prikazane). Sabirnice kola "uzemljenje" su povezane pojedinačnim žicama u tački A, a okvir - u tački B, što bliže tački A. Tačka A možda neće biti povezana sa sabirnicom uzemljenja u prostorijama, ali to stvara neprijatnosti, npr. pri radu sa osciloskopom, koji je uzemljenje sonde spojeno na kućište.

Sa neispravnim uzemljenjem (vidi sliku 4.5), impulsni naponi generisani strujama izjednačavanja duž sabirnice uzemljenja će se zapravo primeniti na ulaze elemenata prijemnog magistrala, što može izazvati njihovo lažno okidanje. Treba napomenuti da odabir najbolje opcije uzemljenja ovisi o specifičnim "lokalnim" uvjetima i često se provodi nakon niza pažljivih eksperimenata. Međutim, opšte pravilo (vidi sliku 4.5) uvijek vrijedi.

4.3. Suzbijanje smetnji na sekundarnim strujnim krugovima

Zbog konačne induktivnosti tračnica za napajanje i uzemljenje, impulsne struje uzrokuju impulsne napone i pozitivnog i negativnog polariteta, koji se primjenjuju između pinova napajanja i uzemljenja mikrokola. Ako su sabirnice za napajanje i uzemljenje napravljene od tankih štampanih ili drugih vodiča, a kondenzatori za razdvajanje visoke frekvencije ili su potpuno odsutni ili je njihov broj nedovoljan, onda kada se nekoliko TTL mikro krugova istovremeno uključuje na „dalekom“ kraju štampane ploče , amplituda impulsnog šuma u napajanju (naponi koji djeluju između izvora napajanja i mase mikrokola) može biti 2 V ili više. Stoga, prilikom dizajniranja štampane ploče, treba se pridržavati sljedećih smjernica.

1. Šine za napajanje i uzemljenje treba da imaju minimalnu induktivnost. Da bi to učinili, izrađeni su u obliku rešetkastih struktura koje pokrivaju cijelo područje tiskane ploče. Neprihvatljivo je spajanje TTL mikro krugova na sabirnicu, koja je "grana", jer se približavajući svom kraju akumulira induktivnost strujnih kola. Šine za napajanje i uzemljenje trebale bi, ako je moguće, pokrivati ​​čitavu slobodnu površinu štampane ploče. Posebnu pažnju treba posvetiti dizajnu akumulativnih dinamičkih memorijskih matrica na mikro krugovima K565RU5, RU7 itd. Matrica treba da bude kvadratna tako da adresni i kontrolni vodovi imaju minimalnu dužinu. Svako mikrokolo mora biti u pojedinačnoj ćeliji rešetkaste strukture koju čine šine za napajanje i uzemljenje (dvije nezavisne mreže). Sabirnice za napajanje i uzemljenje matrice za skladištenje ne bi trebalo da budu opterećene "stranim" strujama koje teku iz drajvera adresa, pojačivača kontrolnih signala, itd.
2. Povezivanje eksternih sabirnica za napajanje i uzemljenje na ploču preko konektora treba da se vrši preko više kontakata, ravnomerno raspoređenih po dužini konektora, tako da se ulaz u rešetkaste strukture sabirnica za napajanje i uzemljenje vrši sa više tačaka odjednom .
3. Smetnje u napajanju treba potisnuti blizu mjesta gdje se javljaju. Zbog toga se visokofrekventni kondenzator kapaciteta najmanje 0,02 μF mora nalaziti u blizini pinova napajanja svakog TTL mikrokola. Ovo se posebno odnosi na gorepomenute memorijske čipove. Za filtriranje niskofrekventnih smetnji potrebno je koristiti elektrolitičke kondenzatore, na primjer, kapaciteta 100 μF. Kada se koriste dinamički memorijski mikro krugovi, elektrolitički kondenzatori se instaliraju, na primjer, u uglovima matrice za skladištenje ili na drugom mjestu , ali blizu ovih mikrokola.

Prema tome, umjesto visokofrekventnih kondenzatora koriste se specijalne energetske sabirnice BUS-BAR, CAP-BUS, koje se polažu ispod ili između vodova mikrokola, bez narušavanja uobičajene automatizirane tehnologije ugradnje elemenata na ploču s naknadnim lemljenjem "valom". . Ove sabirnice su distribuirani kondenzatori sa linearnim kapacitetom od oko 0,02 μF/cm. Sa istim ukupnim kapacitetom kao i diskretni kondenzatori, sabirnice pružaju znatno bolje odbijanje buke pri većoj gustoći ožičenja.

Rice. 4.6. Varijante spajanja ploča P1-PZ na jedinicu napajanja

Na sl. 4.6 date su preporuke za povezivanje uređaja izrađenih na štampanim pločama P1 — PZ na izlaz napajanja. Jako strujni uređaj napravljen na PZ ploči stvara više buke na strujnim i zemaljskim sabirnicama, pa ga treba fizički približiti napajanju, a još bolje, napajati ga pojedinačnim sabirnicama.

4.4. Pravila za rad sa ugovorenim komunikacionim linijama

Na sl. 4.7 prikazan je talasni oblik signala koji se prenosi kroz kabl, u zavisnosti od odnosa otpora otpornika opterećenja R i karakteristične impedanse kabla p. Signali se prenose bez izobličenja kada je R = p. Poznata je karakteristična impedansa određene vrste koaksijalnog kabla (na primjer, 50, 75, 100 oma). Karakteristična impedansa ravnih kablova i upredenih para je obično blizu 110-130 oma; njegova tačna vrijednost može se dobiti eksperimentalno odabirom otpornika K, kada je spojen, izobličenja su minimalna (vidi sliku 4.7). Kada provodite eksperiment, nemojte koristiti promjenjive otpore žice, jer oni imaju veliku induktivnost i mogu izobličiti valni oblik.

Komunikacioni vod tipa "otvoreni kolektor" (sl. 4.8). Za prijenos svakog magistralnog signala s vremenom porasta od oko 10 ns na udaljenostima većim od 30 cm koristi se posebna upredena parica ili se jedan par provodnika odvaja u ravni kabel. U pasivnom stanju, svi predajnici su isključeni. Kada se aktivira bilo koji odašiljač ili grupa predajnika, mrežni napon pada sa više od 3 V na oko 0,4 V.

Sa dužinom linije od 15 m i njenim pravilnim podudaranjem, trajanje prolaznih procesa u njoj ne prelazi 75 ns. Linija implementira funkciju Editing OR u odnosu na signale predstavljene niskim naponskim nivoima.

Rice. 4.7. Prenos signala preko kabla. O - generator impulsa napona

Komunikacioni vod tipa "otvoreni emiter" (slika 4.9"). Ovaj primjer pokazuje primjer linije koja koristi ravni kabel. Signalne žice se izmjenjuju sa žicama za uzemljenje. U idealnom slučaju, svaka signalna žica je s obje strane omeđena vlastitim žicama za uzemljenje, ali to obično nije posebno potrebno. Na slici 4.9, svaka signalna žica je u blizini "sopstvenog" i "stranog" uzemljenja, što je obično sasvim prihvatljivo. Ravni kabel i skup upredenih parica su u suštini ista stvar, a ipak je ovo drugo poželjnije u uvjetima povećanog nivoa vanjskih smetnji. Linija otvorenog emitera pruža funkciju Wired OR za signale predstavljene visokim naponskim nivoima. Vremenske karakteristike su približno iste kao kod linije "otvorenog kolektora".

Komunikaciona linija tipa "diferencijalni par" (slika 4.10). Linija se koristi za jednosmjerni prijenos signala i karakterizira je povećana otpornost na buku, budući da prijemnik reagira na razliku signala, a interferencija inducirana izvana djeluje na obje žice približno na isti način. Dužina linije je praktički ograničena omskim otporom žica i može doseći nekoliko stotina metara.

Pirinač, 4.8. Otvorena komunikaciona linija kolektora

Rice. 4.9. Komunikacioni vod tipa "otvoreni emiter".

Rice. 4.10. Diferencijalna parna komunikaciona linija

Sve linije o kojima se raspravlja treba da koriste prijemnike sa visokom ulaznom impedancijom, niskim ulaznim kapacitetom, i poželjno sa karakteristikom prenosa histereze kako bi se povećala otpornost na buku.

Fizička izvedba autoputa (sl. 4. II), Svaki uređaj spojen na trunk sadrži dva konektora. Krug sličan onom prikazanom na sl. 4.11, razmatran je ranije (vidi Sliku 3.3), stoga ćemo se zadržati samo na pravilima koja se moraju poštovati prilikom projektovanja odgovarajućih jedinica (SB).

Prijenos trank signala preko konektora. Najbolje opcije za konektore za ožičenje prikazane su na Sl. .4.12. U tim slučajevima, prednji dio impulsa koji ide duž linije gotovo ne "osjeća" konektor, jer je nehomogenost unesena u kablovsku liniju beznačajna. To, međutim, zahtijeva uzimanje 50% kontakata koji se koriste pod zemljom.

Ako je ovaj uvjet iz nekog razloga neizvodljiv, onda je moguće, na štetu otpornosti na buku, prihvatiti drugu, ekonomičniju opciju za ožičenje konektora, prikazanu na sl. 4.13. Ova opcija se često koristi u praksi. Uzemljenja upredenih para (ili ravnih kablovskih uzemljenja) skupljaju se na metalne trake najvećeg mogućeg poprečnog preseka, na primer 5 mm2.

Ožičenje ovih zemljišta se vrši ravnomjerno duž dužine trake, jer su ožičene odgovarajuće signalne žice. Obje trake su spojene preko konektora pomoću niza kratkospojnika minimalne dužine i maksimalnog poprečnog presjeka, a skakači su ravnomjerno raspoređeni po dužini traka. Svaki kratkospojnik za uzemljenje ne smije odgovarati više od četiri signalne linije, ali ukupan broj kratkospojnika ne smije biti manji od tri (jedan u sredini i dva na rubovima).

Rice. 4.13. Prihvatljiva opcija za prijenos signala kroz konektor. H- = 5 mm2 — poprečni presjek šipke, 5 ^ 0,5 mm2 — poprečni presjek žice za uzemljenje

Rice. 4.14. Opcije za izvođenje grana iz debla

Izvođenje krakova sa autoputa. Na sl. 4.14 prikazuje opcije za neispravno i ispravno izvođenje grane iz debla. Trasirana je putanja jedne linije, žica za uzemljenje je prikazana uslovno. Prva opcija (tipična greška inžinjera početnika!) karakterizira dijeljenje energije valova na dva dijela,

Rice. 4.15. Opcije za povezivanje prijemnika na prtljažnik
koji dolazi iz linije A. Jedan deo ide u naelektrisanje linije B, drugi ide u naelektrisanje linije C. Nakon naelektrisanja linije C, "pun" talas počinje da se širi duž linije B, pokušavajući da sustigne talas sa upola manjom energijom od onog ranije. Prednja strana signala stoga ima stepenasti oblik.

Ispravnim izvođenjem grane, segmenti linija A, C i B ispadaju serijski povezani, stoga se val praktički ne dijeli i frontovi signala nisu izobličeni. Odašiljači i prijemnici koji se nalaze na ploči trebaju biti što je moguće bliže njenoj ivici kako bi se smanjila nehomogenost unesena na mjestu gdje se spajaju segmenti linije B i C.

Jednosmjerni ili dvosmjerni primopredajnici se mogu koristiti za razdvajanje snopa prijemnika od kičme (vidi sliku 3.18. 3.19). Prilikom grananja linije u nekoliko pravaca, za svaki treba dodijeliti poseban predajnik (slika 4.15, v).

Za linijski prijenos, bolje je koristiti trapezoidne, a ne pravokutne impulse. Signali sa plitkim ivicama, kao što je navedeno, šire se duž linije sa manje izobličenja. U principu, u odsustvu vanjskih smetnji za bilo koju proizvoljno dugu, pa čak i nedosljednu liniju, možete odabrati tako sporu brzinu porasta signala da će se odaslani i primljeni signali razlikovati za proizvoljno malu količinu.

Za dobijanje trapezoidnih impulsa, predajnik je napravljen u obliku diferencijalnog pojačala sa integrišućom povratnom spregom. Na ulazu glavnog prijemnika, takođe napravljenog u obliku diferencijalnog pojačala, ugrađeno je integraciono kolo za filtriranje visokofrekventnih smetnji.

Prilikom odašiljanja signala unutar ploče, kada je broj prijemnika veliki, često se koristi "serijski završetak". Sastoji se u tome što se u seriji sa izlazom predajnika, u neposrednoj blizini ovog izlaza, uključuje otpornik otpora od 20-50 Ohm. Ovo vam omogućava da prigušite oscilatorne procese na frontovima signala. Ova tehnika se često koristi pri prijenosu kontrolnih signala (KA5, SAZ, \ UE) od pojačala do dinamičkih memorijskih LSI.

4.5. O zaštitnim svojstvima kablova

Na sl. 4.16, a prikazuje najjednostavniju shemu za prijenos signala preko koaksijalnog kabela, koja se u nekim slučajevima može smatrati sasvim zadovoljavajućom. Njegov glavni nedostatak je to što u prisustvu impulsnih izjednačujućih struja između uzemljenja okvira (izjednačavanje potencijala je glavna funkcija sistema uzemljenja okvira), dio ovih struja 1 može teći kroz kabelsku pletenicu i uzrokovati pad napona (uglavnom zbog induktivnost pletenice), koja u konačnici djeluje na opterećenje K.

Štaviše, u tom smislu, dijagram prikazan na Sl. 4.16, a, pokazuje se poželjnijim, a povećanjem broja dodirnih tačaka omotača kabla sa uzemljenjem okvira, poboljšavaju se mogućnosti da se indukovani naboji odvode iz pletenice. Upotreba kabla sa dodatnom pletenicom (Sl. 4.16, c) omogućava zaštitu i od kapacitivnih hvatača i od izjednačujućih struja, koje u ovom slučaju teku kroz spoljnu pletenicu i praktično ne utiču na signalni krug.

Povezivanje kabla sa dodatnim opletom prema dijagramu prikazanom na sl. 4.16, d, omogućava vam da poboljšate svojstva frekvencije linije smanjenjem njenog linearnog kapaciteta. U idealnom slučaju, potencijal bilo kojeg elementarnog dijela središnjeg jezgra poklapa se s potencijalom elementarnog cilindra unutrašnje pletenice koji okružuje ovaj dio.

Linije ovog tipa koriste se u lokalnim računarskim mrežama za povećanje brzine prijenosa informacija. Vanjski omotač kabela dio je signalnog kola, pa je stoga, u smislu otpornosti na vanjske smetnje, ovo kolo ekvivalentno kolu prikazanom na Sl. 4.16.6.

Rice. 4.16. Upotreba kablova

Ni bakrena ni aluminijska pletenica jednostavnog koaksijalnog kabela ne štiti ga od djelovanja magnetskih polja niske frekvencije. Ova polja indukuju EMF i na dijelu pletenice i na odgovarajućem dijelu središnjeg jezgra.

Iako su ovi EMF-i istog imena u znaku, oni se međusobno ne kompenzuju po veličini zbog različite geometrije odgovarajućih provodnika - centralnog jezgra i pletenice. Diferencijalni EMF se na kraju primjenjuje na opterećenje K. Dodatna pletenica (slika 4. 16, c, d) takođe nije u stanju da spreči prodor niskofrekventnog magnetnog polja u njegovo unutrašnje područje

Zaštitu od niskofrekventnih magnetnih polja obezbeđuje kabl koji sadrži upleteni par žica, upletenih u pletenicu (slika 4.16, e). U ovom slučaju, EMF inducirana vanjskim magnetskim poljem na žicama koje čine upredeni par potpuno se međusobno kompenzuju i u znaku i u apsolutnoj vrijednosti.

To je utoliko istinitije, što je korak uvijanja žica manji u odnosu na zonu djelovanja polja i što se uvijanje vrši pažljivije (simetrično). Nedostatak takve linije je njen relativno niski frekvencijski "plafon" - oko 15 MHz - zbog velikih gubitaka energije korisnog signala na višim frekvencijama.

Dijagram prikazan na sl. 4.16, e, pruža najbolju zaštitu od svih vrsta smetnji (kapacitivni prijem, izjednačujuće struje, niskofrekventna magnetna polja, visokofrekventna elektromagnetna polja).

Preporučljivo je povezati unutrašnju pletenicu na „radiotehničku“ ili „istinsku“ (bukvalno uzemljenu) masu, a vanjsku pletenicu na „sistemsko“ (kolo ili okvir) uzemljenje. U nedostatku "pravog" uzemljenja, možete koristiti dijagram povezivanja prikazan na sl. 4. 16, f.

Spoljna pletenica se povezuje sa uzemljenjem sistema na oba kraja, dok se unutrašnja spaja samo na stranu izvora. U slučajevima kada nema potrebe za zaštitom od niskofrekventnih magnetnih polja i moguće je prenošenje informacija bez upotrebe parafaznih signala, jedna od upredenih parica može poslužiti kao signalna žica, a druga kao štit. U tim slučajevima, kola prikazana na sl. 4.16, c, f, mogu se smatrati koaksijalnim kablovima sa tri štita - upletenom paricom uzemljenja, unutrašnjim i spoljašnjim opletenim kablom.

4.6. Korištenje optokaplera za suzbijanje smetnji

Ako su uređaji sistema razdvojeni značajnom udaljenosti, na primjer, 500 m, onda je teško računati na činjenicu da njihova zemljišta uvijek imaju isti potencijal. Kao što je napomenuto, izjednačujuće struje duž provodnika uzemljenja stvaraju impulsni šum na ovim provodnicima zbog njihove induktivnosti. Ova smetnja se na kraju primjenjuje na ulaze prijemnika i može uzrokovati lažne alarme.

Upotreba linija diferencijalnog para (vidjeti § 4.4) može samo potisnuti šum zajedničkog moda i stoga ne daje uvijek pozitivne rezultate. Na sl. 4.17 prikazuje dijagrame optospojnika između dva uređaja udaljena jedan od drugog.

Rice. 4.17. Šeme izolacije optokaplera između uređaja udaljenih jedan od drugog:
a - sa aktivnim prijemnikom, b- sa aktivnim odašiljačem

Kolo sa "aktivnim prijemnikom" (slika 4.17, a) sadrži predajni optospojler VI i prijemni optospojler V2. Kada se impulsni signali primjenjuju na ulaz X, LED dioda VI optokaplera periodično emituje svjetlost, kao rezultat toga, izlazni tranzistor ovog optokaplera povremeno se zasiti i otpor između tačaka a i b pada sa nekoliko stotina kilo-oma na nekoliko desetina od oma.

Kada je izlazni tranzistor odašiljačkog optokaplera uključen, struja iz pozitivnog pola izvora U2 prolazi kroz LED diodu optokaplera V2, liniju (tačke a i b) i vraća se na negativni pol ovog izvora. Izvor U2 je izolovan od izvora U3.

Ako je izlazni tranzistor predajnog optokaplera isključen, struja ne teče kroz izvorni krug U2. Signal X" na izlazu optokaplera V2 je blizu nule ako je njegova LED dioda uključena, a blizu +4 V ako je ova LED ugašena. Dakle, kada je X == 0, LED diode predajnog i prijemnog optokaplera su uključene i, prema tome, X" == 0. Kada je X == 1 oba LED-a su isključena i X "== 1.

Izolacija optokaplera može značajno povećati otpornost na buku komunikacijskog kanala i osigurati prijenos informacija na udaljenostima od nekoliko stotina metara. Diode spojene na predajne i prijemne optospojnice koriste se za njihovu zaštitu od obrnutih napona. Kolo otpornika spojeno na izvor U2 služi za podešavanje struje u liniji i ograničavanje struje kroz LED prijemnog optokaplera.

Struja u liniji prema IRPS interfejsu može se odabrati jednaka 20 ili 40 mA. Prilikom odabira vrijednosti otpornika, mora se uzeti u obzir omski otpor komunikacione linije. Šema sa "aktivnim predajnikom" (slika 4.17, b) razlikuje se od prethodnog po tome što se napajanje U2 linije nalazi sa strane predajnika. Ovo ne nudi nikakve prednosti - oba kola su u suštini ista i predstavljaju takozvane "strujne petlje".

Preporuke date u ovom poglavlju mogu izgledati preoštre za dizajnera kola početnika. Borbu protiv smetnji vidi kao "bitku sa vjetrenjačom", a nedostatak iskustva u projektovanju uređaja povećane složenosti stvara iluziju da je moguće napraviti radni uređaj bez pridržavanja bilo koje od datih preporuka.

Zaista, ponekad je to moguće. Čak su poznati slučajevi serijske proizvodnje takvih uređaja. Međutim, u neformalnim osvrtima na njihov rad možete čuti mnoge zanimljive netehničke izraze, kao npr efekat posete i neke druge, jednostavnije i razumljivije.

Prekidački izvori napajanja (UPS), izgrađeni na bazi pretvarača jednosmjernog (ispravljenog mrežnog) napona u AC, stvaraju neželjeni šum. Na kolektorima (odvodima) prekidača napajanja UPS kontrolera nalazi se napon blizu pravougaonog oblika, sa zamahom koji doseže 600 ... 700V. Osim toga, u UPS-u postoje zatvoreni krugovi kroz koje kruže impulsne struje s prilično strmim rubovima i nagibima (0,1 ... 1 μs) i amplitudom do 3 ... 5 A i više.

Uopšteno govoreći, PWM pretvarači koji rade na konstantnoj frekvenciji preklapanja stvaraju šum u poznatom frekventnom opsegu, što olakšava njihovo potiskivanje i jedan je od razloga njihove široke upotrebe u impulsnim strujnim krugovima za kućne aparate.

Međutim, prekidački izvori napajanja, bez obzira na tip PWM pretvarača koji se koristi, moraju biti opremljeni krugovima za suzbijanje dva glavna tipa smetnji. Ovi šumovi su jednostrani (diferencijalni) ulazni i uravnoteženi (uobičajeni) ulazni šum.

Mehanizmi nastanka, širenja i metode borbe u prekidačkim izvorima napajanja sa ovim šumovima će se razmotriti na primjeru odgovarajućih ekvivalentnih sklopova pretvarača.

Slika 1 Pojava neuravnotežene buke

Jednostrani ulazni šum je struja šuma koja teče zbog razlike napona Vin između dva ulazna provodnika (slika 1). Ključni tranzistor pretvarača prikazan je na slici u obliku prekidača Fs, koji se uzastopno uključuje i isključuje na frekvenciji pseudo-frekvencije pretvarača. Opterećenje je prikazano kao promjenjivi otpornik R L, čiji se otpor mijenja ovisno o struji opterećenja. Pasivni elementi L i C odgovaraju ulaznom filteru ugrađenom u pretvarač. Osim toga, gotovo svi pretvarači su opremljeni ulaznim kondenzatorom Cb, a neki također imaju barem malu serijsku induktivnost (prigušnicu) uzetu u obzir u izvornoj impedanciji Zs (Zs također uzima u obzir intrinzičnu induktivnost linijskog ispravljača za izravnavanje elektrolita kondenzator).

Efikasno potiskivanje asimetričnih smetnji postiže se ranžirnim djelovanjem kondenzatora Cb, koji mora biti visokog kvaliteta i karakteriziran niskom ekvivalentnom serijskom induktivnošću (ESI) i otporom (ESR) u odgovarajućem frekvencijskom opsegu (obično u rasponu frekvencija prebacivanja). i iznad). U stvarnim krugovima, Cb je obično konstantni kondenzator od 0,1 ... 1,0 μF, koji ranžira elektrolitički kondenzator mrežnog ispravljača. U ispravljaču istovremeno nastoje koristiti visokokvalitetne, u pravilu, tantalne, elektrolitičke kondenzatore s malim EPI i ESR.

Simetrične smetnje potiskuju se pomoću baluna, koji je induktor sa dva namotaja koji imaju isti broj zavoja. Ima visoku impedanciju za simetričnu struju, ali praktički nula za neuravnoteženu.

Neuravnotežena struja (uključujući povučenu) teče u gornji namotaj transformatora i izlazi iz donjeg. Budući da su struje kroz ove namote jednake po veličini i suprotne po smjeru, a broj zavoja u namotima je isti, rezultirajući magnetni tok u jezgru zbog neuravnotežene struje ispada nula, iako je količina struje potrošena može biti veoma velika. Zbog toga se u balun transformatoru obično koristi jezgro visoke propusnosti bez zračnog raspora. Štoviše, ima dovoljno visoku induktivnost za simetričnu struju kada se koriste namoti od samo nekoliko zavoja. Mnogo manja simetrična struja interferencije teče uglavnom kroz donji namotaj, kao i kroz gornji u istom smjeru. Posljedično, balun transformator ima visoku impedanciju za simetrične struje poremećaja.

Kao dodatne mjere za suzbijanje smetnji u impulsnim izvorima napajanja primjenjuju se sljedeće:

Gore navedene mjere su u pravilu dovoljne, pa se u kućnoj opremi najčešće koriste impulsni izvori napajanja bez zaštitnih kućišta.

Slika 3 Tipično kolo linijskog filtera i ispravljača

Neke od razmatranih metoda rješavanja smetnji u UPS-u ilustrovane su primjerom tipičnog kola mrežnog ispravljača (slika 3) korištenog u dizajnu VM i TV-a. Kondenzatori C5 ... C8 instalirani paralelno sa diodama D1 ... D4 mosnog ispravljača mrežnog napona služe za suzbijanje asimetričnih smetnji. Istu ulogu imaju kondenzatori C1,2, koji su simetrični potencijali mrežne žice u odnosu na šasiju elektronske opreme.