Smanjenje razine smetnji od prekidača napajanja. Za sve su trebali osigurati nadležni proizvođači! Filteri serije EDP

Kako biste spriječili smetnje od električnih i radijskih uređaja, potrebno im je osigurati filtar za suzbijanje smetnji iz mreže, smješten unutar opreme, što vam omogućuje da se nosite sa smetnjama na samom izvoru.

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

Filter je dvostupanjski. Prvi stupanj je izrađen na bazi uzdužnog transformatora (dvonamotaja prigušnica) T1, a drugi je visokofrekventne prigušnice L1 i L2. Namoti transformatora T1 spojeni su u seriju s linijskim žicama mreže. Iz tog razloga, niskofrekventna polja s frekvencijom od 50 Hz u svakom namotu imaju suprotnim smjerovima i međusobno se kompenziraju. Kada se smetnje primjenjuju na žice za napajanje, namoti transformatora su spojeni u seriju, a njihovi induktivna reaktancija XL raste s frekvencijom šuma: XL = ωL = 2πfL, f je frekvencija šuma, L je induktivitet serijski spojenih namota transformatora.

Otpor kondenzatora C1, C2, naprotiv, opada s povećanjem frekvencije (Xc = 1/ωC ​​= 1/2πfC), stoga su buka i oštri skokovi "kratko spojeni" na ulazu i izlazu filtera . Kondenzatori C3 i C4 obavljaju istu funkciju.

Induktori LI, L2 pružaju još jednu seriju dodatnog otpora za visokofrekventne smetnje, osiguravajući njihovo daljnje slabljenje. Otpornici R2, R3 smanjuju faktor kvalitete L1, L2 kako bi eliminirali rezonantne pojave.

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

Pojedinosti mrežni filtar postavljeno na tiskanu ploču prikazanu na donjoj slici:

Tiskana ploča je dizajnirana za ugradnju industrijskog uzdužnog transformatora iz blokova osobnih računala. Transformator možete napraviti sami tako da ga napravite 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 namota su namotana u jednom smjeru žicom PEV-2 promjera 0,7 mm i svaki imaju 10 ... 20 zavoja. Namoti su postavljeni strogo simetrično na svakoj polovici prstena, razmak između vodova mora biti najmanje 3...4 mm. Induktori L2 i L3 su također industrijske proizvodnje, namotani na feritne jezgre promjera 3 mm i duljine 15 mm. Svaki induktor sadrži tri sloja žice PEV-2 promjera 0,6 mm, duljine namota 10 mm. Kako bi se spriječilo klizanje zavojnica, prigušnica je impregnirana epoksidnim ljepilom. Parametri proizvoda za namotavanje odabiru se iz uvjeta maksimalna snaga filteri do 500 W. Na više snage jezgre filtera i promjer žice moraju se povećati. Morat će se mijenjati i dimenzije tiskane ploče, ali uvijek treba težiti kompaktnom rasporedu filtarskih elemenata.

prekidačka napajanja, tiristorski regulatori, prekidači, moćni radio odašiljači, 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 funkcioniranje slabostrujne osjetljive opreme, unosi izobličenja u rezultate mjerenja, uzrokuje kvarove, pa čak i kvarove sklopova instrumenata i čitavih kompleksa opreme.

U simetričnoj električni krugovi(neuzemljeni strujni krugovi i sklopovi s uzemljenom srednjom točkom) protufazne smetnje očituju se u obliku simetričnih napona (na opterećenju) i nazivaju se simetričnima, u stranoj literaturi se nazivaju "smetnje diferencijalnog moda". Smetnje zajedničkog moda u simetričnom krugu nazivaju se asimetrične ili sinusne smetnje.

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

Dovoljno jednostavan slučaj su uskopojasne smetnje, čije se uklanjanje svodi na filtriranje glavne (nosne) frekvencije smetnje i njenih harmonika. Mnogo kompliciraniji slučaj je visokofrekventni impulsni šum, čiji spektar zauzima raspon do desetaka MHz. Borba protiv takvog uplitanja prilično je težak zadatak.

Samo sustavni pristup pomoći će eliminirati jake složene smetnje, što uključuje popis mjera za suzbijanje neželjenih komponenti napona napajanja i signalnih krugova: oklop, uzemljenje, pravilna instalacija opskrbnih i signalnih vodova i, naravno, filtriranje. Velika količina uređaji za filtriranje različitih izvedbi, faktora kvalitete, opsega itd. proizvedene i korištene u cijelom svijetu.

Ovisno o vrsti smetnji i primjeni, dizajn filtara se također razlikuje. Ali, u pravilu, uređaj je kombinacija LC krugova koji tvore stupnjeve filtra i filtere tipa P.

Važna karakteristika mrežnog filtera je maksimalna struja curenja. U primjenama električne energije ova struja može doseći opasne vrijednosti za ljude. Na temelju vrijednosti struje curenja, filtri su razvrstani prema sigurnosnim razinama: aplikacije koje dopuštaju ljudski kontakt s tijelom uređaja i aplikacije u kojima je kontakt s tijelom nepoželjan. Važno je zapamtiti da kućište filtera zahtijeva obavezno uzemljenje.

TE-Connectivity, oslanjajući se na više od 50 godina Corcomovog iskustva u dizajnu i razvoju EMI i RF filtara, nudi najširi raspon uređaji za korištenje u raznim industrijama i jedinicama opreme. Na rusko tržište predstavljen je niz popularnih serija ovog proizvođača.

Filtri opće namjene B serije

Filtri serije B (slika 1) - pouzdani i kompaktni filtri prema pristupačna cijena. Širok raspon radnih struja, dobar faktor kvalitete i širok izbor vrsta priključka omogućuju široku primjenu ovih uređaja.

Riža. jedan.

Serija B uključuje dvije modifikacije - VB i EB, tehnički podaci koji su dati u tabeli 1.

Stol 1. Glavne tehničke karakteristike linijskih filtera B serije

Električni krug filtera prikazan je na slici 2.

Riža. 2.

Slabljenje signala interferencije u dB prikazano je na slici 3.

Riža. 3.

Filtri serije T

Filtri ove serije (slika 4) su visokoučinkoviti RF filtri za strujne krugove prekidačkih izvora napajanja. Prednosti serije su izvrsno suzbijanje antifaznih i uobičajenih smetnji, kompaktna veličina. Niske struje curenja omogućuju korištenje serije T u aplikacijama male snage.

Riža. 4.

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

Tablica 2. Glavne tehničke karakteristike linijskih filtera T-serije

Električni krug filtera serije T prikazan je na slici 5.

Riža. 5.

Slabljenje signala interferencije u dB kada je vod opterećen završnim otpornikom od 50 Ohma prikazano je na slici 6.

Riža. 6.

Filtri serije K

Filtri serije K (slika 7) - filteri snage radiofrekventnog raspona Opća namjena. Namijenjeni su za korištenje u strujnim krugovima s opterećenjem visokog otpora. Izvrsno za aplikacije u kojima se na liniju uvode impulsne, kontinuirane i/ili pulsirajuće RF smetnje. Modeli s EK indeksom ispunjavaju zahtjeve standarda za uporabu u prijenosni uređaji, medicinska oprema.

Riža. 7.

Filtri s indeksom C opremljeni su prigušnicama između kućišta i žice za uzemljenje. Glavni električni parametri mrežnih filtara serije K prikazani su u tablici 3.

Tablica 3 Glavni električni parametri mrežnih filtara serije K

Električni krug filtera serije K prikazan je na slici 8.

Riža. osam.

Slabljenje signala interferencije u dB kada je vod opterećen završnim otpornikom od 50 Ohma prikazano je na slici 9.

Riža. devet.

Filteri serije EMC

Filtri u ovoj seriji (slika 10) su kompaktni i učinkoviti dvostupanjski RF filteri snage. Imaju niz prednosti: visok koeficijent prigušenja uobičajene buke u tom području niske frekvencije, visoki koeficijent prigušenja antifaznih smetnji, kompaktna veličina. EMC serija je dizajnirana za primjene sa pulsni izvori ishrana.

Riža. deset.

Glavne tehničke karakteristike navedene su u tablici 4.

Tablica 4 Glavni električni parametri mrežnih filtara serije EMC

Električna shema filtera serije EMC prikazana je na slici 11.

Riža. jedanaest.

Slabljenje signala interferencije u dB kada je vod opterećen završnim otpornikom od 50 Ohma prikazano je na slici 12.

Riža. 12.

Filteri serije EDP

2. Vodič za proizvode tvrtke Corcom, RFI filteri opće namjene za opterećenja visoke impedancije pri niskoj struji B serije, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. petnaest

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

4. Vodič za proizvode tvrtke Corcom, Kompaktni i isplativi dvostupanjski RFI filteri vodova EMC Series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 24

5. Vodič za proizvode tvrtke Corcom, Jednofazni električni vod filter za frekventni pretvarači FC serija, 1654001, 06/2011, str. trideset

6. Vodič za proizvode tvrtke Corcom, Filteri za RFI vodove opće namjene - idealni za opterećenja visoke impedancije K serija, 1654001, 06/2011, str. 49

7. Vodič za proizvode tvrtke Corcom, Filtri visokoučinkovitih RFI vodova za prekidačka napajanja T serije, 1654001, 06/2011, str. 80

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

Priznanica tehničke informacije, uzorak narudžbe, dostava - e-mail:

Mrežni i signalni EMI/RFI filteri iz TE Connectivity. Od ploče do industrijskog pogona

Društvo TE povezivost zauzima vodeću poziciju u svijetu u razvoju i proizvodnji mrežnih filtara za učinkovito suzbijanje elektromagnetskih i radiofrekventnih smetnji u elektronici i industriji. Sastav uključuje više od 70 serija uređaja za filtriranje oba kruga napajanja iz vanjskih i interni izvori, i signalne sklopove u širokom rasponu primjena.

Filtri imaju sljedeće mogućnosti dizajna: minijaturni za ugradnju na isprintana matična ploča; trupa razne veličine i vrste spajanja opskrbnih i teretnih vodova; u obliku gotovih konektora za napajanje i komunikacijskih konektora za mrežnu i telefonsku opremu; industrijski, izrađen u obliku gotovih industrijskih ormara.

Mrežni filteri dostupni su za AC i DC aplikacije, pojedinačni i trofazne mreže, pokriva raspon 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 propuštanja, ovisno o snazi ​​i dizajnu filtera, iznosi 0,2 ... 8,0 mA. Prosječno Raspon frekvencija po serijama - 10 kHz ... 30 MHz. Niz AQ dizajniran za više širok raspon frekvencije: 10 kHz ... 1 GHz. Proširujući opseg svojih uređaja, TE Connectivity proizvodi filtre za strujne krugove niske i visoke impedancije. 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.

Komunikacijski konektori s ugrađenim filtrima signala dostupni su u oklopljenom, dvostrukom i niskoprofilnom dizajnu.

Svaki filtar koji proizvodi TE Connectivity je dvostruko testiran: u fazi montaže i već u obliku gotov proizvod. Svi proizvodi su sukladni međunarodnim standardima kvalitetu i sigurnost.

Filter za suzbijanje elektromagnetske smetnje (10+)

Visokofrekventni EMI filtar

Razlog za pojavu visokofrekventnog impulsnog šuma je uobičajen. Brzina svjetlosti nije beskonačna, a elektromagnetno polje se širi brzinom svjetlosti. Kada imamo uređaj koji na neki način pretvara mrežni napon čestim prebacivanjem, očekujemo da će u strujnim žicama koje idu u mrežu biti valovite struje usmjerene jedna prema drugoj. Na jednoj žici struja teče u uređaj, na drugoj - istječe. Ali uopće nije tako. Zbog konačnosti brzine širenja polja, ulazni strujni impuls je pomaknut u fazi u odnosu na izlazni. Dakle, na određenoj frekvenciji ulaze visokofrekventne struje mrežne žice teče paralelno, u fazi.

Nažalost, povremeno se pojavljuju greške u člancima, ispravljaju se, nadopunjuju, razvijaju, pripremaju novi. Pretplatite se na vijesti kako biste bili informirani.

Ako nešto nije jasno, obavezno pitajte!

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

4.1. Suzbijanje smetnji na primarnoj opskrbnoj mreži

Oblik vala AC napon industrijska mreža napajanja (~ "220 V, 50 Hz) za kratka razdoblja može biti vrlo različita od sinusoidne - mogući su prenaponi ili "umetci", smanjenje amplitude jednog ili više poluvalova itd. Uzroci takvih izobličenja obično su povezani s oštrom promjenom mrežnog opterećenja, na primjer, pri uključivanju snažnog elektromotora, peći, Stroj za zavarivanje. Stoga, ako je moguće, izolaciju od takvih izvora smetnji treba provesti preko mreže (slika 4.1).

Riža. 4.1 Mogućnosti povezivanja digitalni uređaj na primarnu opskrbnu mrežu

Osim ove mjere, možda će biti potrebno uvesti linijski filtar na ulazu snage uređaja kako bi se suzbile kratkotrajne smetnje. Rezonantna frekvencija filtera može biti u rasponu od 0,1,5-300 MHz; širokopojasni filtri osiguravaju suzbijanje smetnji u cijelom navedenom rasponu.

Na slici 4.2 prikazan je primjer kruga mrežnog filtera.Ovaj filter ima dimenzije 30 X30X20 mm i montira se direktno na blok mrežnog ulaza u uređaj. Filtri bi trebali koristiti visokofrekventne kondenzatore i prigušnice ili bez jezgri ili s visokofrekventnim jezgrama.

U nekim slučajevima potrebno je uvesti elektrostatički štit (običnu vodovodnu cijev spojenu na uzemljeno kućište napajanja) za polaganje žica primarne opskrbne mreže unutar njega. Kao što je navedeno u, kratkovalni odašiljač 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, smještena u elektrostatički štit, bit će pouzdano zaštićena od ove vrste smetnji.

Riža. 4.2. Primjer kruga mrežnog filtra

Razmotrite metode za suzbijanje mrežnih smetnji izravno u napajanju uređaja. Ako primarni i sekundarni namoti energetski transformator nalaze se na istoj zavojnici (slika 4.3, a), tada zbog kapacitivnog spajanja između namota impulsni šum može prijeći iz primarnog kruga u sekundarni. Prema preporučena četiri načina za suzbijanje takvih smetnji (slijedom povećanja učinkovitosti).

1. Primarni i sekundarni namoti energetskog transformatora izvode se na različitim zavojnicama (slika 4.3, b). Prolazni kapacitet C se smanjuje, ali učinkovitost opada, budući da ne ulazi sav magnetski tok iz područja primarnog namota u područje sekundarnog namota zbog raspršenja kroz okolni prostor.
2. Primarni i sekundarni namoti izrađeni su na istoj zavojnici, ali su odvojeni zaslonom od bakrene folije debljine najmanje 0,2 mm. Zaslon ne bi trebao biti zavojnica s kratkim spojem. Spojen je na masu tijela uređaja (slika 4.3, c)
3. Primarni namot je potpuno zatvoren u ekran, koji nije kratkospojna zavojnica. Zaslon je uzemljen (slika 4.3, G).
4. Primarni i sekundarni namoti su pojedinačni ekrani između kojih je položen razdjelni zaslon. Cijeli transformator je metalno kućište(slika 4.3,<Э). Экраны и корпус заземляются. Этот тип трансформатора в силу предельной защищенности от прохождения помех получил название «ультраизолятор».

Uz sve navedene metode suzbijanja smetnji, ožičenje mrežnih žica unutar uređaja treba biti izvedeno oklopljenom žicom, povezujući štit s uzemljenjem kućišta. Nevažeći uk
polaganje u jedan snop mrežnih i drugih (napajalnih ploča, signalnih itd.) žica "čak i u slučaju oklopa obje.

Preporuča se ugraditi kondenzator kapaciteta približno 0,1 μF paralelno s primarnim namotom energetskog transformatora u neposrednoj blizini stezaljki namota i, u seriji s njim, otpornik za ograničavanje struje otpora oko 100 ohma. To omogućuje "zatvaranje" energije pohranjene u jezgri energetskog transformatora u trenutku otvaranja mrežne sklopke.

Riža. 4.3. Mogućnosti zaštite energetskog transformatora od prijenosa impulsne buke iz mreže u sekundarni krug (i obrnuto):
a - nema zaštite; b - razdvajanje primarnog i sekundarnog namota; u- polaganje zaslona između namota; G - potpuna zaštita primarnog namota; e - potpuna zaštita svih elemenata transformatora

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

Napajanje je veći izvor impulsne buke preko mreže, što je veći kapacitet kondenzatora C

Imajte na umu da s povećanjem kapaciteta C filtera (slika 4.4, a) napajanja našeg uređaja povećava se vjerojatnost kvarova susjednih uređaja, budući da potrošnja energije iz mreže od strane našeg uređaja sve više preuzima karakter šokova. Doista, napon na izlazu ispravljača također raste tijekom onih vremenskih intervala kada se energija uzima iz mreže (slika 4.4, b). Ovi intervali na sl. 4.4 su zasjenjene.

S povećanjem kapacitivnosti kondenzatora C, periodi njegovog naboja postaju manji (slika 4.4, c), a struja koja se uzima iz mreže u impulsu raste. Dakle, izvana "bezopasni" uređaj može stvoriti smetnje u mreži koje "nije inferiorno" smetnje od aparata za zavarivanje.

4.2. Pravila uzemljenja za zaštitu od smetnji na zemlji

U uređajima izrađenim u obliku strukturno gotovih blokova, postoje najmanje dvije vrste sabirnica "uzemljenja" - kućište i krug. Sabirnica kućišta, u skladu sa sigurnosnim zahtjevima, mora biti spojena na sabirnicu za uzemljenje postavljenu u prostoriji. Sabirnica strujnog kruga (u odnosu na koju se mjere naponske razine signala) ne bi trebala biti spojena na sabirnicu kućišta unutar bloka - za nju se mora izvući zaseban terminal izoliran od kućišta.

Riža. 4.5. Neispravno i ispravno uzemljenje digitalnih uređaja. Prikazan je zemaljski autobus, koji je obično dostupan u zatvorenom prostoru.

Na sl. 4.5 prikazuje opcije za neispravno i ispravno uzemljenje skupine uređaja koji su međusobno povezani informacijskim linijama. (ove linije nisu prikazane). Sabirnice kruga "uzemljenja" povezane su pojedinačnim žicama u točki A, a sabirnice kućišta spojene su u točki B, što bliže točki A. Točka A možda neće biti spojena na sabirnicu uzemljenja u prostorijama, ali to stvara neugodnost, na primjer, pri radu s osciloskopom, koji ima "uzemljenje" sonde spojeno na kućište.

U slučaju neispravnog uzemljenja (vidi sliku 4.5), impulsni naponi generirani izjednačujućim strujama na sabirnici uzemljenja će se zapravo primijeniti na ulaze glavnih elemenata prijamnika, što može uzrokovati njihov lažni rad. Treba napomenuti da izbor najbolje opcije uzemljenja ovisi o specifičnim "lokalnim" uvjetima i često se provodi nakon niza pažljivih eksperimenata. Međutim, opće pravilo (vidi sliku 4.5) uvijek vrijedi.

4.3. Suzbijanje smetnji na sekundarnim strujnim krugovima

Zbog ograničene induktivnosti tračnica za napajanje i uzemljenje, udarne struje uzrokuju udarne napone pozitivnog i negativnog polariteta koji se primjenjuju između iglica napajanja i uzemljenja IC-a. Ako su sabirnice za napajanje i uzemljenje izrađene od tankih tiskanih ili drugih vodiča, a kondenzatori za odvajanje visoke frekvencije ili su potpuno odsutni, ili je njihov broj nedovoljan, onda kada se nekoliko TTL mikro krugova istovremeno uključuje na "dalekom" kraju tiskanog kruga ploče, amplituda impulsnog šuma na napajanju (naponi koji djeluju između inova napajanja i uzemljenja mikrosklopa) može biti 2 V ili više. Stoga se pri projektiranju tiskane ploče moraju pridržavati sljedećih preporuka.

1. Tračnice za napajanje i uzemljenje moraju imati minimalnu induktivnost. Da biste 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 krugova. Tračnice za napajanje i uzemljenje trebale bi, ako je moguće, pokriti cijelo slobodno područje tiskane ploče. Posebnu pozornost treba posvetiti dizajnu dinamičkih memorijskih matrica za pohranu na temelju K565RU5, RU7 itd. Matrica bi trebala biti kvadratna tako da adresni i kontrolni redovi imaju minimalnu duljinu. Svaki mikrosklop mora biti smješten u pojedinačnoj ćeliji rešetkaste strukture koju čine sabirnice za napajanje i uzemljenje (dvije neovisne rešetke). Sabirnice za napajanje i uzemljenje matrice za pohranu ne bi trebale biti opterećene "stranim" strujama koje teku iz adresabilnih oblikača, pojačala upravljačkog signala itd.
2. Spajanje vanjskih sabirnica napajanja i sabirnica za uzemljenje na ploču preko konektora mora se izvesti preko nekoliko kontakata ravnomjerno raspoređenih po dužini konektora, tako da se ulaz u rešetkaste strukture sabirnica napajanja i uzemljenja vrši iz nekoliko točaka odjednom.
3. Suzbijanje smetnji struje treba provoditi u blizini mjesta njihovog nastanka. Stoga se visokofrekventni kondenzator s kapacitetom od najmanje 0,02 mikrofarada mora nalaziti blizu iglica napajanja svakog TTL čipa. To se u posebnoj mjeri odnosi i na spomenute dinamičke memorijske čipove. Za filtriranje niskofrekventnih smetnji potrebno je koristiti elektrolitičke kondenzatore, na primjer, kapaciteta 100 μF. Kada se koriste dinamički memorijski mikro krugovi, elektrolitski kondenzatori se instaliraju, na primjer, na uglovima matrice za pohranu ili na drugom mjestu , ali u blizini ovih mikro krugova.

Sukladno tome, umjesto visokofrekventnih kondenzatora koriste se posebne sabirnice snage BUS-BAR, CAP-BUS, koje se polažu ispod vodova mikro krugova ili između njih, bez kršenja uobičajene automatizirane tehnologije za ugradnju elemenata na ploču, nakon čega slijedi " val” lemljenje. Ove sabirnice su raspoređeni kondenzatori s kapacitetom od približno 0,02 uF/cm. Za isti ukupni kapacitet kao i diskretni kondenzatori, sabirnice osiguravaju znatno bolje odbijanje buke pri većim gustoćama pakiranja.

Riža. 4.6. Opcije za spajanje ploča P1-PZ na napajanje

Na sl. 4.6 daje preporuke za spajanje uređaja izrađenih na tiskanim pločama P1-PZ na izlaz napajanja. Jako strujni uređaj izrađen na PZ ploči stvara više buke na sabirnicama za napajanje i uzemljenje, pa bi trebao biti fizički bliže napajanju, ili još bolje, napajati se pomoću pojedinačnih sabirnica.

4.4. Pravila rada s dogovorenim komunikacijskim linijama

Na sl. 4.7 prikazan je oblik signala koji se prenose preko kabela, ovisno o omjeru otpora otpornika opterećenja R i valne impedancije kabela str. Signali se prenose bez izobličenja pri R=p. Poznata je karakteristična impedancija određene vrste koaksijalnog kabela (npr. 50, 75, 100 ohma). Karakteristična impedancija ravnih kabela i upredenih para obično je blizu 110-130 ohma; njegova se točna vrijednost može dobiti eksperimentalno odabirom otpornika K, kada je spojen, izobličenje je minimalno (vidi sliku 4.7). Prilikom provođenja pokusa ne bi se smjeli koristiti promjenjivi otpori namotani žicom, jer imaju veliku induktivnost i mogu unijeti izobličenja u valni oblik.

Komunikacijski vod tipa "otvoreni kolektor" (slika 4.8). Za prijenos svakog magistralnog signala s prednjim trajanjem od oko 10 ns na udaljenosti većoj od 30 cm koristi se zasebna upletena parica ili se jedan par jezgri dodjeljuje u ravni kabel. U pasivnom stanju svi odašiljači su isključeni. Kada se aktivira bilo koji odašiljač ili skupina odašiljača, napon na liniji pada s razine veće od 3 V na približno 0,4 V.

S duljinom linije od 15 m i njezinim ispravnim podudaranjem, trajanje prijelaznih procesa u njemu ne prelazi 75 ns. Linija implementira funkciju OR u odnosu na signale predstavljene niskim naponskim razinama.

Riža. 4.7. Prijenos signala kabelom. O—generator impulsa napona

Komunikacijski vod tipa "otvoreni emiter" (slika 4.9 "). Ovaj primjer prikazuje varijantu linije koja koristi ravni kabel. Signalne žice izmjenjuju se sa žicama za uzemljenje. U idealnom slučaju, svaka signalna žica je s obje strane okružena vlastitim žicama za uzemljenje, ali to obično nije potrebno. Na slici 4.9, svaka signalna žica je u susjedstvu "vlastitog" i "stranog" uzemljenja, što je obično sasvim prihvatljivo. Ravni kabel i skup upredenih para su u biti ista stvar, a potonji je poželjniji u uvjetima visoke razine vanjskih smetnji. Linija s otvorenim emiterom implementira funkciju žice-ILI s obzirom na signale predstavljene razinama visokog napona. Vremenske karakteristike približno odgovaraju onima na liniji "otvorenog kolektora".

Komunikacijski vod tipa "diferencijalni par" (slika 4.10). Linija služi za jednosmjerni prijenos signala i karakterizira je povećana otpornost na buku, budući da prijamnik reagira na razliku signala, a smetnje inducirane izvana djeluju na obje žice približno na isti način. Duljina linije praktički je ograničena omskim otporom žica i može doseći nekoliko stotina metara.

Slika, 4.8. Komunikacijski vod tipa "otvoreni kolektor".

Riža. 4.9. Komunikacijski vod tipa "otvoreni emiter".

Riža. 4.10. Tip komunikacijske linije "diferencijalni par"

Sve razmatrane linije trebale bi koristiti prijemnike s visokom ulaznom impedancijom, niskim ulaznim kapacitetom i po mogućnosti s prijenosnom karakteristikom histereze kako bi se povećala otpornost na buku.

Fizička izvedba autoceste (sl. 4. II), Svaki uređaj spojen na prtljažnik sadrži dva konektora. Shema slična onoj prikazanoj na sl. 4.11, razmatran je ranije (vidi sliku 3.3), pa ćemo se usredotočiti samo na pravila koja se moraju poštivati ​​pri projektiranju podudarnih jedinica (SB).

Prijenos trank signala preko konektora. Najbolje opcije za konektore za lemljenje prikazane su na sl. .4.12. Prednji dio impulsa koji prolazi duž glavne linije u tim slučajevima gotovo "ne osjeća" konektor, budući da je nehomogenost uvedena u kabelsku liniju beznačajna. U ovom slučaju, međutim, potrebno je 50% korištenih kontakata zauzeti pod zemljom.

Ako iz nekog razloga ovaj uvjet nije izvediv, onda je na račun otpornosti na buku moguće uzeti drugu, ekonomičniju, u smislu broja kontakata, opciju za lemljenje konektora, prikazanu na sl. 4.13. Ova se opcija često koristi u praksi. Uzemljenja upletene parice (ili ravna kabelska uzemljenja) montiraju se na metalne trake najvećeg mogućeg presjeka, na primjer 5 mm2.

Odlemljenje ovih zemljišta vrši se ravnomjerno duž dužine šipke, budući da su odgovarajuće signalne žice odlemljene. Obje trake su spojene preko konektora pomoću niza kratkospojnika minimalne duljine i maksimalnog presjeka, a skakači su ravnomjerno raspoređeni po dužini traka. Svaki skakač za zemlju ne smije odgovarati više od četiri signalne linije, ali ukupan broj skakača ne smije biti manji od tri (jedan u sredini i dva na rubovima).

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

Riža. 4.14. Varijante izvođenja grana iz glavne

Izvedba odvojaka s autoceste. Na sl. 4.14 prikazuje opcije za netočno i ispravno izvođenje grane iz glavnog. Trasiran je put jedne linije, uvjetno je prikazana žica za uzemljenje. Prva opcija (tipična pogreška inženjera početnika!) karakterizira dijeljenje energije vala na dva dijela,

Riža. 4.15. Opcije za spajanje prijemnika na prtljažnik
dolazi iz linije A. Jedan dio ide na naboj linije B, drugi na naboj linije C. Nakon naboja linije C, "puni" val počinje se širiti duž linije B, pokušavajući sustići val s polovicom energije koja je ranije otišla. Signalna fronta tako ima stepenasti oblik.

Uz pravilno grananje, segmenti A, C i B su spojeni u seriju, tako da se val praktički ne cijepa i fronte signala nisu izobličene. Odašiljači i prijemnici koji se nalaze na ploči trebali bi biti što bliže njezinom rubu kako bi se smanjila nehomogenost unesena na mjestu spajanja segmenata B i C.

Jednosmjerni ili dvosmjerni primopredajnici mogu se koristiti za odvajanje prijemnih zraka od okosnice (vidi sliku 3.18. 3.19). Prilikom grananja linije u nekoliko smjerova, za svaki treba dodijeliti poseban odašiljač (slika 4.15, u).

Za linijski prijenos bolje je koristiti ne pravokutne, već trapezoidne impulse. Signali s plitkim frontama, kao što je navedeno, šire se duž linije s manje izobličenja. U principu, u odsutnosti vanjskih smetnji, za bilo koju proizvoljno dugu, pa čak i nedosljednu liniju, može se odabrati tako spora brzina signala da će se odaslani i primljeni signali razlikovati za proizvoljno malu količinu.

Za primanje trapezoidnih impulsa odašiljač je izrađen u obliku diferencijalnog pojačala s integrirajućim povratnim krugom. Na ulazu glavnog prijemnika, također izrađenog u obliku diferencijalnog pojačala, ugrađen je integrirajući krug za filtriranje visokofrekventne buke.

Prilikom prijenosa signala unutar ploče, kada je broj prijamnika velik, često se koristi "serial matching". Sastoji se od toga da je u seriji s izlazom odašiljača, u neposrednoj blizini ovog izlaza, spojen otpornik otpora od 20-50 ohma. To omogućuje suzbijanje oscilatornih procesa na frontama signala. Ova tehnika se često koristi pri prijenosu kontrolnih signala (KA5, SAZ, \UE) od pojačala do dinamičke memorije LSI.

4.5. O zaštitnim svojstvima kabela

Na sl. 4.16a prikazana je najjednostavnija shema za prijenos signala preko koaksijalnog kabela, koja se u nekim slučajevima može smatrati sasvim zadovoljavajućom. Njegov glavni nedostatak je da u prisutnosti impulsnih struja izjednačavanja između tijela (izjednačavanje potencijala je glavna funkcija uzemljenja tijela), neke od tih struja 1 mogu teći kroz omotač kabela i uzrokovati pad napona (uglavnom zbog induktivitet omotača), koji u konačnici djeluje na opterećenje K.

Štoviše, u tom smislu, krug prikazan na Sl. 4.16, a, pokazuje se poželjnijim, a povećanjem broja dodirnih točaka između kabelske pletenice i uzemljenja tijela, povećavaju se mogućnosti odvoda induciranih naboja iz pletenice. Korištenje kabela s dodatnom pletenicom (slika 4.16, c) omogućuje vam da se zaštitite i od kapacitivnih podizača i od struja izjednačavanja, koje u ovom slučaju teku kroz vanjsku pletenicu i praktički ne utječu na signalni krug.

Uključivanje kabela s dodatnom pletenicom prema shemi prikazanoj na sl. 4.16, d, omogućuje vam poboljšanje frekvencijskih svojstava linije smanjenjem njezine linearne kapacitivnosti. U idealnom slučaju, potencijal bilo kojeg elementarnog dijela središnje jezgre poklapa se s potencijalom elementarnog cilindra unutarnje pletenice koja okružuje ovaj dio.

Linije ovog tipa koriste se u lokalnim računalnim mrežama za povećanje brzine prijenosa informacija. Vanjski omotač kabela dio je signalnog kruga, te je stoga ovaj krug u smislu zaštite od vanjskih smetnji ekvivalentan krugu prikazanom na sl. 4.16.6.

Riža. 4.16. Mogućnosti kabela

Ni bakreni ni aluminijski omotač jednostavnog koaksijalnog kabela ne štiti ga od izlaganja niskofrekventnim magnetskim poljima. Ova polja induciraju EMF i na segmentu pletenice i na odgovarajućem segmentu središnje jezgre.

Iako su ti EMF-ovi istog imena u znaku, oni se međusobno ne kompenziraju po veličini zbog različite geometrije odgovarajućih vodiča - središnje jezgre i pletenice. Diferencijalni EMF se u konačnici primjenjuje na opterećenje K. Dodatna pletenica (slika 4. 16, c, d) također nije u stanju spriječiti prodiranje magnetskog polja niske frekvencije u njegovo unutarnje područje

Zaštitu od niskofrekventnih magnetskih polja osigurava kabel koji sadrži upleteni par žica zatvorenih u pletenicu (slika 4.16, e). U ovom slučaju, EMF inducirana vanjskim magnetskim poljem na žicama koje čine upleteni par potpuno se međusobno kompenziraju i u znaku i u apsolutnoj vrijednosti.

To je utoliko istinitije, što je korak žica manji u usporedbi s područjem djelovanja polja i što se pažljivije (simetrično) izvodi uvijanje. Nedostatak takve linije je njezin relativno niski frekvencijski "strop" - reda veličine 15 MHz - zbog velikih gubitaka energije korisnog signala na višim frekvencijama.

Shema prikazana na sl. 4.16, e, pruža najbolju zaštitu od svih vrsta smetnji (kapacitivnih smetnji, izjednačujućih struja, niskofrekventnih magnetskih polja, visokofrekventnih elektromagnetskih polja).

Preporuča se spajanje unutarnje pletenice na "radiotehničku" ili "istinsku" (u doslovnom smislu, uzemljenu) uzemljenje, a vanjsku pletenicu na "sustavnu" (krug ili kućište) uzemljenje. U nedostatku "pravog" uzemljenja, možete koristiti sklopni krug prikazan na sl. 4. 16, dobro.

Vanjska se pletenica spaja na masu sustava na oba kraja, dok se unutarnja spaja samo na stranu izvora. U slučajevima kada nema potrebe za zaštitom od niskofrekventnih magnetskih polja i moguće je prenijeti informacije bez upotrebe dvofaznih signala, jedna od upredenih žica može poslužiti kao signalna žica, a druga kao signalna žica. zaslon. U tim slučajevima, krugovi prikazani na sl. 4.16, c, g, mogu se zamisliti kao koaksijalni kabeli s tri štita - upletena uzemljena žica, unutarnji i vanjski omoti kabela.

4.6. Korištenje optokaplera za suzbijanje smetnji

Ako su uređaji sustava odvojeni znatnom udaljenosti, na primjer, 500 m, onda je teško računati na činjenicu da njihova zemljišta uvijek imaju isti potencijal. Kao što je navedeno, izjednačujuće struje kroz vodiče za uzemljenje stvaraju impulsni šum na tim vodičima zbog njihove induktivnosti. Ova se smetnja u konačnici primjenjuje na ulaze prijemnika i može uzrokovati njihov lažan rad.

Korištenje linija tipa "diferencijalni par" (vidi § 4.4) samo potiskuje smetnje zajedničkog načina i stoga ne daje uvijek pozitivne rezultate. Na sl. 4.17 prikazuje dijagrame optospojnica između dva uređaja udaljena jedan od drugog.

Riža. 4.17. Sheme optospojnika između uređaja udaljenih jedan od drugog:
a - s aktivnim prijemnikom, b- s aktivnim odašiljačem

Krug s "aktivnim prijemnikom" (slika 4.17, a) sadrži odašiljsku optospojnicu VI i prijamnu optospojnicu V2. Kada se impulsni signali primjenjuju na ulaz X, LED optokaplera VI povremeno emitira svjetlo, kao rezultat toga, izlazni tranzistor ovog optospojnika povremeno se zasiti i otpor između točaka a i b pada s nekoliko stotina kilo-oma na nekoliko desetaka oma .

Kada je izlazni tranzistor odašiljačke optospojnice uključen, struja s pozitivnog pola izvora U2 prolazi kroz LED diodu optokaplera v2, liniju (točke a i b) i vraća se na negativni pol ovog izvora. Izvor U2 radi izoliran od izvora U3.

Ako je izlazni tranzistor odašiljačke optospojnice isključen, tada 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, na X==0, LED diode odašiljačkog i prijemnog optokaplera su uključene i, prema tome, X"==0. S X==1, obje LED diode su isključene i X"==1.

Optocoupler izolacija može značajno povećati otpornost na buku komunikacijskog kanala i osigurati prijenos informacija na udaljenosti od nekoliko stotina metara. Diode spojene na odašiljajuće i prijamne optospojnice služe za njihovu zaštitu od obrnutih skokova napona. Krug otpornika spojen na izvor U2 služi za postavljanje struje u liniji i ograničavanje struje kroz LED prijemne optospojnice.

Struja u liniji prema IRPS sučelju može se odabrati jednaka 20 ili 40 mA. Prilikom odabira vrijednosti otpornika mora se uzeti u obzir omski otpor komunikacijskog voda. Shema s "aktivnim odašiljačem" (slika 4.17, b) razlikuje se od prethodnog po tome što se napajanje linije U2 nalazi sa strane odašiljača. To ne daje nikakve prednosti - oba kruga su u biti ista i predstavljaju takozvane "strujne petlje".

Preporuke dane u ovom poglavlju mogu izgledati preoštre za početnike dizajnera strujnih kola. Borba protiv smetnji čini mu se “borbom s vjetrenjačom”, a nedostatak iskustva u projektiranju uređaja povećane složenosti stvara iluziju da je moguće izraditi radni uređaj bez pridržavanja bilo koje od gore navedenih preporuka.

Doista, to je ponekad moguće. Postoje čak i slučajevi serijske proizvodnje takvih uređaja. No, u neformalnim osvrtima na njihov rad možete čuti mnoge zanimljive netehničke izraze, kao npr učinak posjeta i neke druge, jednostavnije i razumljivije.

Preklopna napajanja (UPS), izgrađena na bazi DC-to-AC pretvarača, stvaraju neželjenu buku. Na kolektorima (odvodima) prekidača napajanja UPS kontrolera nalazi se napon po obliku blizak pravokutnom, s rasponom do 600 ... 700V. Osim toga, u UPS-u postoje zatvoreni krugovi kroz koje kruže impulsne struje s prilično strmim usponima i padovima (0,1 ... 1 μs) i amplitudom do 3 ... 5 A ili više.

Općenito govoreći, PWM pretvarači koji rade na konstantnoj uklopnoj frekvenciji stvaraju smetnje u poznatom frekvencijskom pojasu, što olakšava njihovo suzbijanje i jedan je od razloga njihove široke primjene u sklopnim strujnim krugovima za kućanske aparate.

Međutim, prekidački izvori napajanja, bez obzira na vrstu korištenog PWM pretvarača, moraju biti opremljeni krugovima za suzbijanje dvije glavne vrste smetnji. Ti su šumovi ulazni neuravnoteženi (diferencijalni) i ulazni uravnoteženi (uobičajeni način) šum.

Razmotrit ćemo mehanizme nastanka, širenja i metode rješavanja ovih smetnji u sklopnim izvorima napajanja na primjeru odgovarajućih ekvivalentnih sklopova pretvarača.

Sl.1 Pojava asimetrične interferencije

Ulazna neuravnotežena buka je struja šuma koja teče zbog razlike napona Vin između dva ulazna vodiča (slika 1). Ključni tranzistor pretvarača prikazan je na slici u obliku prekidača Fs koji se uključuje i isključuje serijski s frekvencijom pretvarača. Opterećenje je prikazano kao promjenjivi otpornik R L čiji otpor varira ovisno o struji opterećenja. Pasivni elementi L i C odgovaraju ulaznom filteru ugrađenom u pretvarač. Osim toga, gotovo svi pretvarači opremljeni su ulaznim kondenzatorom Cb, a neki također imaju barem mali serijski induktivitet (prigušnicu) uzet u obzir u izvornoj impedanciji Zs (Zs također uzima u obzir samoinduktivnost uglađujućeg elektrolitičkog kondenzatora mrežnog ispravljača).

Učinkovito suzbijanje asimetričnih smetnji postiže se ranžirnim djelovanjem kondenzatora Cb, koji mora biti visoke kvalitete i karakteriziran niskim ekvivalentnim serijskim induktivitetom (ESI) i otporom (ESR) u odgovarajućem frekvencijskom rasponu (obično u rasponu frekvencije prebacivanja i iznad). U stvarnim krugovima, Cb je obično kondenzator s konstantnim kapacitetom od 0,1 ... 1,0 mikrofarada, koji ranžira elektrolitički kondenzator mrežnog ispravljača. U ispravljaču, istodobno, nastoje koristiti visokokvalitetne, u pravilu, tantalne, elektrolitičke kondenzatore s malim EPI i ESR.

Simetrične smetnje potiskuju se pomoću balansnog transformatora, koji je induktor s dva namota koji imaju isti broj zavoja. Ima visoku impedanciju za uravnoteženu struju, ali gotovo nulu za neuravnoteženu struju.

Neuravnotežena struja (uključujući povučenu) teče u gornji namot 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 magnetski tok u jezgri zbog neuravnotežene struje je nula, iako se količina povučene struje može smanjiti vrlo velika. Zbog toga, balun transformator obično koristi jezgru s visokom magnetskom propusnošću bez zračnog raspora. Štoviše, ima dovoljno visoku induktivnost za simetričnu struju kada se koristi namota od samo nekoliko zavoja. Mnogo manja struja simetričnih smetnji teče uglavnom kroz donji namot, kao i kroz gornji u istom smjeru. Stoga balun transformator ima visoku impedanciju za simetrične struje buke.

Kao dodatne mjere ublažavanja u prekidačkim izvorima napajanja primjenjuju se sljedeće::

Gore navedene mjere u pravilu se pokazuju dovoljnim, pa se impulsni izvori napajanja obično koriste u opremi za kućanstvo bez zaštitnih kućišta.

Slika 3 Tipični krug prenaponske zaštite i ispravljača

Neke od razmatranih metoda rješavanja smetnji u UPS-u ilustrirane su primjerom tipičnog mrežnog ispravljačkog kruga (slika 3) korištenog u dizajnu VM-a i TV-a. Kondenzatori C5 ... C8, instalirani paralelno s diodama D1 ... D4 mrežnog naponskog mosnog ispravljača, služe za suzbijanje asimetričnih smetnji. Istu ulogu imaju kondenzatori C1,2, koji simetrično raspoređuju potencijale mrežne žice u odnosu na kućište elektroničke opreme.