Импульсные и высокочастотные помехи
Сетевые фильтры, прежде всего, решают задачу защиты от импульсных и высокочастотных помех. Эти помехи образуются в электрической сети при включениях и выключениях электрических приборов и устройств. Таким образом, высокочастотные помехи в сети присутствуют всегда. Еще более опасны (они способны вызвать возгорание) импульсные помехи. Величина импульсных помех может достигать нескольких тысяч вольт. Длятся они доли секунды, однако этого времени достаточно, чтобы сжечь всю технику. Помехи вызывают сбои в работе и зависания компьютеров. Все данные на компьютерах, естественно, пропадают. Очень неприятно, когда результат долгой и кропотливой работы уничтожен, а причиной этого являются простые высокочастотные помехи, импульсные помехи. Но еще более неприятно, если вдруг дорогостоящий электроприбор пострадает вследствие больших перегрузок электросети, вызывающих высоковольтные импульсные помехи. Для защиты от этих помех и предназначены сетевые фильтры, фильтр импульсных помех.
Высокочастотные помехи
Сетевые фильтры, обеспечивают сохранность вашей техники. Они включают в себя фильтр высокочастотных помех, защищающий электроприборы от различных сбоев в работе. А также в них есть и фильтр импульсных помех (защита от импульсных помех): таким образом, решаются сразу две проблемы.
Классические сетевые фильтры состоят из блока защиты, содержащего варисторы, а их вторая составляющая — емкостной или индуктивно-емкостной фильтр. Конденсатор совместно с катушкой индуктивности — это фильтр высокочастотных помех. А варисторы создают самый надежный из всех существующих на сегодняшний день фильтр импульсных помех.
Варисторы (полупроводниковое сопротивление) играют роль «ножниц», которые «обрезают» высокочастотные помехи, напряжение на уровне 800-1200 вольт и тем самым сохраняют технику, подключенную в розетки фильтра. Их целью является защита от импульсных помех. Когда импульс очень мощный, варисторы могут разрушиться, но техника не пострадает. Импульсные помехи не будут представлять угрозу для ваших электроприборов, если те подключены в сеть через сетевой фильтр.
Емкостной или индуктивно-емкостной фильтр, состоящий из конденсатора (емкостной фильтр) или конденсатора и катушки индуктивности (индуктивно-емкостной фильтр) защищают от высокочастотных помех, уменьшая их вредное воздействие. Степень уменьшения зависит от величины емкости конденсатора и индуктивности катушки.
Фильтр импульсных и высокочастотных помех
Таким образом, высокочастотные помехи, импульсные помехи могут стать причиной поломки техники или даже возгорания, поэтому относительно простое и дешевое устройство защиты, фильтр высокочастотных помех, является необходимым дополнением любого электронного устройства – будь то компьютерная или офисная техника, телевизоры, проигрыватели и т. п. Чтобы была обеспечена защита от импульсных помех и высокочастотных помех — подключайте технику только через сетевые фильтры.
Сетевые фильтры разных производителей отличаются, часто достаточно серьезно. Об отличительных особенностях фильтров Vektor, лучшей защите от высокочастотных помех, читайте в статье «Преимущества наших фильтров».
По всем вопросам обращайтесь к нам по телефону, а также смотрите продукцию в каталоге.
Помехи, шумы, наводки и как с ними бороться.
Недавно сосед попросил меня настроить только что купленный телевизор Samsung. После запуска автоматического сканирования последовательно нашлись ОРТ, РТР и сразу за ними на экране появился незнакомый сигнал. Впрочем, ТВ-сигналом в привычном смысле его назвать было трудно — на сильно зашумленном экране, покрытом шевелящимися косыми серыми полосами, виднелся прямоугольник с рваными краями, по которому плыли горизонтальные волны 50 Гц. Внезапно картинка пропала, появилась вновь, дернулась, и по экрану поползла размытая надпись с развевающимися СЕКАМ’овскими факелами: “Студия кабельного телевидения начинает свою работу. Покупка декодеров по адресу . ”
Такие ужасы нечасто приходится видеть на экранах наших телевизоров, но, тем не менее, проблемы качества сигналов, помех и шумов немало попортили крови инженерам.
Построение любой системы вещательного уровня обязательно требует обеспечения достаточно низкого уровня шумов как в тракте звуковых, так и видеосигналов. Как всякие электрические сигналы, помехи, наводки и шумы имеют вполне конкретные источники и пути проникновения в тракт сигнала. Попробуем разобраться с основными видами помех и типичными методами борьбы с ними.
Помеха от синусоидального сигнала
Синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц — прямое проникновение основной гармоники сетевого питания. Виден на экране как горизонтальные серые полосы с мягкими краями, медленно плывущие по вертикали. Типичный случай появления — незаземленные источник и приемник сигнала питаются от различных фаз сети.
Помеха токов питания
Синхронные с сетью помехи токов питания устройств, участвующих в обработке сигнала. Видны на экране как редкие (2-4 на экране) горизонтальные узкие полосы, поочередно темные и светлые, медленно плывущие по вертикали.
Синхронные с сетью импульсные помехи
Синхронные с сетью импульсные помехи от тиристорных регуляторов и ламп дневного света — похожи на предыдущие, но более узкие, резкие, иногда с мелкой структурой по горизонтали.
Помехи от импульсных источников питания и блоков развертки телевизоров
Помехи от импульсных источников питания и блоков развертки телевизоров, компьютеров, мониторов и т.п. Видны на экране как бегущие косые полосы (сетка) или крупный шевелящийся муар. Типичный случай появления — не заземленный бытовой телевизор подключен к микшеру длинным тонким кабелем.
Помехи от чужого видеосигнала — неподвижная картина
Синхронный чужой видеосигнал — неподвижная картина темного или светлого “креста” или полос, соответствующих гасящим импульсам чужого сигнала. При синфазости основного и мешающего сигналов гасящие импульсы не видны, но различие картинок может приводить к плавному цветному муару.
Помехи от чужого видеосигнала — бегущий по экрану след
Несинхронный чужой видеосигнал — бегущие по экрану следы чужого синхросигнала. Отличается характерными ровными краями картинки гасящих импульсов помехи и стабильностью частоты.
Высокочастотная помеха
Высокочастотные помехи — широкое понятие, проявляющееся в виде мелко структурной сетки или муара по всему экрану. Детектирование ВЧ помехи во входных каскадах звукового тракта иногда приводит к появлению низкочастотных сигналов самых неожиданных местах.
Несмотря на то, что каждый из приборов, составляющих комплекс оборудования студии, имеет высокие характеристики и низкий уровень шума, далеко не всегда весь комплекс имеет столь же хорошие параметры. И основной вклад в уровень помех вносят соединительные кабели и разъемы.
Источником синусоидальной 50-Гц помехи в большинстве случаев являются токи, текущие по оплеткам коаксиальных кабелей. На вполне конечном (ненулевом) суммарном сопротивлении оплетки и разъемов ток помехи вызывает падение напряжения, суммирующееся с напряжением полезного сигнала. Общий провод — “земля” всех приборов с сетевым питанием в той или иной тепени связан с фазным проводом сети. В оборудовании, оснащенном классическими линейными блоками питания, сетевая помеха проникает через относительно малую (сотни пФ) паразитную емкость сетевого трансформатора.
В современных приборах, оснащенных импульсными источниками питания, основная часть сетевой помехи проникает через относительно большую (0.01..0.05 мкФ) емкость сетевого фильтра, имеющегося на входе практически всех импульсных блоков питания. Емкостной делитель С1, С2 создает на общем проводе устройства среднее напряжение в 110 В по отношению к нулю сети (проверьте тестером относительно батареи или нуля) и выходным током короткого замыкания 0.3 — 0.8 мА (типичное значение).
Пример: владелец небольшой тиражной студии (30 магнитофонов NV-HS1000) очень удивлялся, замечая что его “бьет” от общей земли магнитофонов. И неудивительно — суммарная емкость всех параллельно соединенных сетевых фильтров составила почти 0.5 мкФ, что соответствовало току короткого замыкания около 20 мА, который уже является опасным для жизни! Попытка присоединить длинным кабелем к этой системе заземленный магнитофон BETACAM привела к появлению хорошо заметной 50-Гц помехи, менявшейся при покачивании соединительного разъема.
Причиной помехи было падение напряжения на оплетке кабеля и высоком переходном сопротивлении разболтанного разъема, вызванное протеканием суммарного 50-Гц тока от фазного провода сети по пути А-Б-В-Г в провод заземления (рис.3).
Помогло заземление нескольких магнитофонов (рис.4, точки Д и Е), замена тонкого кабеля на более качественный и разболтанных “тюльпанов” на новые золоченые цанговые, обеспечивающие лучший контакт.
Наиболее правильное решение в таком случае состоит в отдельном заземлении каждого из магнитофонов на низкоимпедансную шину заземления.
Аналогично синусоидальной 50-Гц помехе проникают в сигнал и большинство других помех, перечисленных выше. Общая их особенность — возникновение паразитных токов в экране соединительного сигнального кабеля. Внешние токи помех — из сети (например, от тиристорного регулятора настольной лампы) или внутренние (от импульсных блоков питания и блоков разверток) проникают в сигнальную землю устройства через паразитные емкости. Особо следует отметить применение дешевых бытовых телевизоров в качестве контрольных мониторов. Не предназначенные для функционирования в комплексе с другим оборудованием, они могут создавать значительные паразитные токи в подключенных сигнальных кабелях. Это связано с объединением в телевизоре земель импульсного блока питания, каскадов разверток и входных разъемов видеосигнала. Подача на вход телевизора видеосигнала, не синхронного с основными сигналами студии, делает это особенно заметным.
Дальнейшее неконтролируемое путешествие паразитных токов по земляным проводам системы может приводить к появлению помех по всем сигналам сразу.
Пример: по всем сигналам студии кабельного телевидения появились помехи, синхронные с одним из входных видеосигналов. После нескольких часов поисков выяснилось — оборвана земля в неаккуратно собранном разъеме на одном из контрольных мониторов. Оборудование было соединено тоненькими заземляющими проводочками, которые шли к висевшей в воздухе медной шине. Отсутствие пути для обратного тока видеосигнала привело к тому, что ток сигнала потек через “заземляющий” провод и напряжение сигнала появилось сразу на всех землях. Аккуратная разделка разъема и заземление медной шины привело к полному исчезновению помехи.
Аналогичные проблемы типичны для всех пользователей бытовой и полупрофессиональной аппаратуры, оснащенной двухпроводным шнуром сетевого питания. Подобные устройства хорошо работают в небольшом комплексе, включающем 3-4 аппарата одного класса без привязки к земле.
Средний потенциал общего провода всех устройств системы — 110 В относительно нуля сети. Благодаря симметрии (в первом приближении) входных фильтров он практически равен для всех устройств и не приводит к появлению значительных токов в соединительных кабелях (рис.5).
Увеличение количества аппаратов, присоединение устройств длинными кабелями и заземление одного из элементов системы иногда могут приводить к резкому возрастанию уровня помех.
В подобных системах, включающих несколько устройcтв, соединенных друг с другом, проявляется еще один канал проникновения помех, связанный с “закольцовыванием” земель (рис.6).
Заштрихованный контур А-Б-В-А, состоящий из трех кабелей, работает как приемная рамочная антенна. Любое внешнее магнитное поле В индуцирует в этом контуре токи, протекающие по оплеткам кабелей. Они вызывают падение напряжения на сопротивлении оплетки и разъемов, которое складывается с напряжением полезного сигнала. Источников переменного магнитного поля может быть множество — сетевые трансформаторы, отклоняющие системы телевизоров, двигатели магнитофонов и вентиляторов и т.д. Основное средство борьбы с этим каналом проникновения такого рода помех — устранение (разрыв) земляных контуров и/или уменьшение их площади, переход на звездообразное соединение устройств.
Пример: в эфирной студии кабельного телевидения резко возрос уровень помех после замены модулятора. Новый модулятор с кодером требовал гальванической связи земли системы с заземленным общим проводом кабельной сети как по НЧ, так и по ВЧ сигналу. На кабелях , идущих к модулятору, выделялось напряжение помехи, вызванное протеканием паразитных 50-Гц токов, токов помех от разверток бытовых телевизоров, использовавшихся в качестве контрольных мониторов и токов от импульсных блоков питания компьютера и видеомагнитофонов.
Для радикального решения проблемы помех студия была перестроена на базе центрального коммутатора КМ-1680V.
Присоединение всех устройств “звездой” к центральному коммутатору с заземленным общим проводом позволило уменьшить количество и суммарную площадь земляных петель, развязать токи помех, укоротить им путь до земли и исключить их взаимное влияние (рис.7). Уровень помех понизился в среднем на 12-18 дБ.
Другая сторона проблемы, связанной с использованием приборов различных классов заземления — перегрузки и пробои сигнальных входов и выходов.
Например: при подключении кабеля, идущего от заземленного микшерного пульта к не заземленному VHS магнитофону центральнsй контакт разъема “тюльпан” может коснуться раньше земляного контакта. Если этот момент совпадет с точкой максимума сетевой синусоиды, то напряжение конденсаторов С1 и С2 (рис.2), заряженных до напряжения 155 В (220 2) будет приложено ко входу магнитофона и выходу микшера. Иногда это приводит к пробою входных/выходных цепей или “защелкиванию” микросхем. Ситуация аналогична при соединении двух не заземленных устройств, питающихся от разных фаз сети.
Более высокий уровень требований в профессиональной и вещательной аппаратуре требует и более корректного подхода к решению проблем заземления, поэтому аппараты таких классов обычно оснащены трехпроводными вилками с третьим контактом “грязной” земли сетевого фильтра, а некоторые — отдельной дополнительной клеммой сигнального заземления.
При правильном выполнении заземления по такой схеме, токи помех стекают в шину заземления, не создавая падения напряжения на экранах сигнальных кабелей.
Необходимое условие нормальной работы такой системы — низкое сопротивление шины заземления и заземляющих проводников. Токи помех (рис.8) должны течь по цепям А-Б-В-земля и А1-Б1-В1-земля.
Если же сопротивление земляной шины на участке Б-В (Б1-В1) окажется выше, чем сопротивление оплетки кабеля Г-Д , ток помехи потечет по кабелю, создавая напряжение помехи на входе второго устройства.
Как видно, конкретный путь паразитных токов сильно зависит от соотношения нескольких весьма малых и трудно контролируемых сопротивлений, сильно зависящих, например, от чистоты и аккуратности выполнения соединений. Это и порождает мифы о “неизвестно откуда” берущихся помехах, “от которых не помогает никакое заземление”. Ситуация напоминает поведение воды, разлитой на столе — заранее трудно сказать, куда она потечет, и небольшого наклона бывает достаточно, чтобы сделать ситуацию определенной. Постоянное и аккуратное соблюдение общих правил позволяет заметно снизить уровень помех в системе и гарантировать, что он не повысится при изменении её конфигурации.
Для совершенно корректной передачи видеосигналов в сложных условиях применяют дифференциальный прием видеосигналов, позволяющий почти полностью исключить влияние разности потенциалов земли, вызванной протеканием паразитных токов.
Дифференциальный приемник ДП измеряет разность потенциалов между оплеткой и жилой кабеля в точке Б. Относительно высокое сопротивление между точками В и Г гарантирует, что все токи помех пойдут только по цепи А-Д и не будут влиять на напряжение, измеренное на конце кабеля. Подобная схема часто применяется в вещательном оборудовании при передаче видеосигналов на большие расстояния (например на входе центральной аппаратной или модулятора передатчика). Для звуковых же симметричных сигналов подобная схема является стандартной.
Заметим, что обязательным условием применимости дифференциальной схемы передачи сигналов является наличие общего заземления у приемника и источника сигналов. При разрыве цепи А-Д (рис.9) ток помехи потечет по оплетке кабеля (А-В-Г), создавая помеху на входе дифференциального приемника. Это еще раз показывает, что лишь постоянное соблюдение определенных принципов заземления для всех элементов системы позволит добиться низкого уровня помех.
Максимальный набор мер при передаче звуковых и видеосигналов включает:
В любом случае, рекомендуем:
Приведенный анализ не претендует на полноту и описывает лишь небольшую часть ситуаций, с которыми приходится встречаться на практике. Мы будем рады узнать от Вас, уважаемые читатели, интересные случаи и удачные решения, о которых мы с удовольствием расскажем в последующих выпусках.
Поскольку каждое мероприятие по борьбе с помехами и наводками подчас напоминает сеанс черной или белой магии, то мы предлагаем Вам проверенные годами средства, которые Вы сможете приобрести только у нас.
Высокочастотные помехи в электросети
Не секрет, что срок службы любого электроприбора во многом зависит от качества напряжения в сети. Колебания, импульсы, падение напряжения способствуют снижению эффективности работы устройств и их преждевременному выходу из строя.
Одним из неблагоприятных факторов, оказывающих негативное воздействие на электроприборы, являются сетевые помехи, возникающие в силу разных причин. В электросети наблюдаются импульсные и высокочастотные помехи. Импульсными помехами сопровождается включение и выключение электротехники. Они представляют достаточно серьезную опасность для электронных компонентов, чувствительных к перепадам напряжения. В отличие от импульсных, высокочастотные помехи постоянно присутствуют в сети, и полностью нейтрализовать их невозможно. При этом они передаются не только по проводам, но и по эфиру.
Импульсные и высокочастотные помехи отличаются друг от друга по времени воздействия и частоте. При возникновении импульсных помех наблюдается рост амплитуды напряжения до 4-6 тысяч вольт в течение 1 микросекунды. Высокочастотные помехи не классифицируются по амплитуде напряжения и времени воздействия.
Защитить электроприборы от воздействия помех можно посредством стабилизаторов напряжения, сетевых фильтров и источников бесперебойного питания.
Проблемы электромагнитной совместимости и помехоустойчивости импульсных источников питания
Импульсные источники питания генерируют электромагнитные помехи, поэтому в случае их использования вопросам электромагнитной совместимости уделяется особое внимание.
На коллекторах (стоках) силовых ключей контролеров импульсных источников питания присутствует напряжение, близкое по форме к прямоугольному, кроме того, в источниках питания существуют замкнутые цепи, по которым циркулируют импульсные токи с достаточно крутыми фронтами и спадами (0,1..1 мкс).
Импульсные источники питания служат источником интенсивных помех, спектр которых простирается от 16. 20 кГц до десятков мегагерц.
Также, импульсные источники питания сами подвержены воздействию электромагнитных помех различного вида. Помехи могут воздействовать из сети электропитания или наводиться внешними высокочастотными магнитными полями. Таким образом ИИП должны быть помехоустойчивыми.
Виды и источники электромагнитных помех
Электромагнитные помехи делятся на непрерывные (длительные) помехи и помехи от переходного процесса. Непрерывные помехи появляются при излучении источником помех непрерывного сигнала, содержащего основную частоту источника и связанные гармоники.
Непрерывные помехи можно разделить по полосе частот. Частоты от нескольких десятков Гц до 20 кГц являются звуковыми частотами. Источниками таких помех являются источники питания и связанные с ними провода, линии передач и подстанции, устройства обработки звука, а также демодуляция несущей высокой частоты.
Высокочастотные помехи возникают в частотном диапазоне свыше 20 кГц. Источниками высокочастотных помех являются радиотрансляция, телевизионные и радиоприемники, промышленное, научное и медицинское оборудование, а также высокочастотные схемы (микропроцессоры, микроконтроллеры и другие высокоскоростные цифровые устройства).
Электромагнитные помехи от переходного процесса возникают при излучении источником коротких импульсов. Источниками помех от переходного процесса являются импульсные электрические схемы (индуктивные нагрузки, реле, электромагниты и электромоторы). Также источниками помех могут быть электростатический разряд, системы освещения, скачки напряжения в сети и т.д.
Каналы проникновения электромагнитных помех в импульсные источники питания
В зависимости от среды распространения электромагнитные помехи могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называют помехи, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах.
Кондуктивные помехи представляют собой токи, текущие по проводящим конструкциям и земле, и измеряются в диапазоне частот до 30 МГц.
Кондуктивные помехи принято делить на синфазные (токи частотой выше 5 МГц) и дифференциальные (токи частотой ниже 5 МГц).
Дифференциальные помехи возникают из-за дифференциальных токов в паре проводов: ток покидает источник по одной линии и возвращается по обратной линии дифференциальной пары.
Дифференциальные токи протекают между импульсным источником питания и его источником или нагрузкой через выводы питания. На земляной шине дифференциальные токи отсутствуют.
Синфазные помехи вызываются синфазными токами. В этом случае шумовой ток течет вдоль обеих линий в одном и том же направлении и попадает через паразитные цепи на системную земляную шину.
Во многих случаях источниками синфазных помех являются паразитные емкости в схеме. Синфазный ток течет в одном направлении от импульсного источника питания через ввод питания и возвращается обратно к источнику по земле. Кроме того, синфазные токи могут передаваться через емкость между корпусом и землей.
Рис. 1. Дифференциальные и синфазные токи в системе
Индуктивные помехи появляются там, где источник и приемник находятся на небольшом расстоянии друг от друга. Индуктивная связь может быть вызвана электрической или магнитной индукцией.
Электрическая индукция является следствием емкостной связи, а магнитная индукция обусловлена индуктивной связью. Емкостная связь возникает, когда имеется переменное электрическое поле между двумя соседними проводниками, что вызывает изменение напряжения на соседнем проводнике.
Магнитная связь возникает, когда появляется переменное магнитное поле между двумя параллельными проводниками, что вызывает изменение напряжения вдоль принимающего излучаемое поле проводника.
Индуктивная связь встречается реже, чем кондуктивная. Требования к электромагнитным помехам, как излучаемым, так и кондуктивным, применимы ко всей электронной системе.
Способы уменьшения кондуктивных помех
Для эффективного ослабления негативного воздействие кондуктивных помех, необходимо отдельно рассматривать синфазный и дифференциальный шумы, поскольку методы решения проблем для каждого вида шума различаются.
Реализованные решения для дифференциального шума не исключают синфазный шум в схеме и наоборот.
Дифференциальные помехи обычно подавляют включением шунтирующего конденсатора непосредственно между силовой и обратной линиями импульсного источника питания.
Силовые линии, которые требуют фильтрации, могут быть расположены на входе или выходе импульсного источника питания. Для наилучшей эффективности шунтирующие конденсаторы на этих линиях необходимо располагать вблизи выводов источника генерации помех.
Для эффективного ослабления дифференциальных токов на высоких частотах очень важным является расположение шунтирующего конденсатора.
Ослабление дифференциальных токов на более низких частотах вблизи основной частоты переключения источника генерации помех может потребовать применения шунтирующего конденсатора намного большей емкости, что не позволяет использование керамического конденсатора.
Керамические конденсаторы емкостью до 22 мкФ могут подойти для фильтрации дифференциальных помех на низковольтных выходах импульсных источников питания, но их может быть недостаточно для применения на входах импульсных источников питания, где могут наблюдаться 100-В выбросы напряжения.
В таких случаях используются электролитические конденсаторы ввиду их высокой емкости и рабочего напряжения.
Дифференциальный входной фильтр обычно состоит из комбинации электролитического и керамического конденсатора, что позволяет эффективно ослаблять дифференциальный ток как на более низкой основной частоте переключения, так и на частотах более высоких гармоник.
Дополнительного подавления дифференциальных токов можно достичь с помощью, включенной последовательно с сетевым входом катушки индуктивности, образуя совместно с шунтирующим конденсатором однокаскадный дифференциальный LC-фильтр нижних частот.
Синфазные кондуктивные помехи эффективно подавляются путем включения шунтирующего конденсатора между каждой силовой линией импульсного источника питания и землей.
Эти силовые линии могут быть на входе и/или выходе импульсного источника питания. Дополнительного подавления синфазных токов можно достичь с помощью пары связанных дросселей, включенных последовательно с каждым сетевым входом.
Высокий импеданс связанных дросселей к синфазным токам обеспечивает передачу этих токов через шунтирующий конденсатор.
Методы уменьшения излучаемых помех
Излучаемые помехи можно подавить путем уменьшения высокочастотного импеданса и сокращения площади антенной петли, что обеспечивается путем минимизации площади замкнутой антенной петли, которая образуется силовой линией и ее обратным каналом (см. рис. 2).
Делая ширину печатной платы как можно больше и прокладывая ее параллельно обратному каналу можно значительно снизить значение импеданса проводника данной платы.
Уменьшение площади между силовой линией и ее обратным каналом обеспечивает снижение ее импеданса. В пределах печатной платы эта область может быть сокращена путем размещения силовой и обратной линий — одной под другой — на соседних слоях платы.
Расположение земляного слоя, расположенного на открытых поверхностях печатной платы (особенно если плата расположена прямо под источником генерации помех) значительно уменьшает излучаемые электромагнитные помехи.
Рис. 2. Снижение излучаемых помех за счет уменьшение площади петлевой антенны
Также, использование металлических экраны (канализируя излучение), способствует дополнительному уменьшению излучаемых помех. Это достигается путем размещения источника генерации помех внутри заземленного проводящего корпуса.
Интерфейс с внешней средой осуществляется через проходные фильтры. Более того, необходимо разместить синфазные шунтирующие конденсаторы между проводящим корпусом и земляной шиной.
Дополнительные меры уменьшения помех для импульсных источников питания
Необходимо обеспечить надежное соединение проводов с импульсным источником питания. Следует использовать как можно более короткие провода, а также необходимо минимизировать количество петель.
Рекомендуется избегать прокладки входных или выходных проводов вблизи силовых устройств. Все соединения с землей должны быть выполнены надежно.
Заземляющие провода должны быть также как можно короче. Если при работе схемы или системы наводятся переходные токовые процессы, очень важно размещать развязывающие конденсаторы таким образом, чтобы импульсы тока не могли передаваться к источнику питания.
В качестве таких конденсаторов следует использовать высокочастотные керамические конденсаторы и накопительные конденсаторы большой емкости.
Если допускается режимом эксплуатации, то следует уменьшить частоту или увеличить длительность фронта/спада тактового сигнала. Для уменьшения переходных процессы в цепи питания, схемы с более высокой тактовой частотой и более быстрым временем переключения следует располагать вблизи входа силовой линии.
Рекомендуется физически изолировать аналоговые и цифровые схемы друг относительно друга, и по источнику питания, и по сигнальным линиям.
Следует избегать появления заземляющих контуров в системе, особенно когда система является сложной, что обеспечивается использованием одной точкой подсоединения к земляной шине. На рисунке 3 показан пример подсоединения системы к земляной шине.
Рис. 3. Пример исключения петель в шинах питания
Если в системе имеется множество схемных узлов, то их следует отделить между собой с помощью прокладки отдельных линий питания и/или путем включения катушек индуктивности в линиях питания, как показано на рисунке 4.
Рис. 4. Разделение линий питания для отдельных узлов системы
Для развязки системы и источника питания по переменному току, можно разместить на линиях DC-питания ферритовые шайбы. Это может быть эффективно при имеющейся угрозе нарушения работы системы из-за появления гармоник при переключении питания или для предотвращения попадание помех из системы в источник питания. В случае необходимости можно установить дополнительный фильтр перед источником питания.
Хотя многие из способов уменьшения помех, приведенных выше, применимы для AC-DC- и для DC-DC-преобразователей, существуют меры, которые касаются только DC/DC-преобразователей.
Поскольку многие DC/DC-преобразователи имеют компактные размеры, они в большинстве случаев не содержат конденсаторов достаточной емкости.
Таким образом разработчик должен разместить дополнительные конденсаторы на входе для снижения дифференциальных помех. Для лучшей фильтрации можно использовать П-фильтры, как показано на рисунке 5.
Для снижения уровня синфазных помех можно использовать дополнительные конденсаторы.
Рис.5. Типовая схема фильтрации для DC/DC-преобразователя
Автор: Петр Ильин, технический консультант ИД, «Электроника»
ЗАО «РЕОМ» производит источники питания ПНВ27 класса DC-DC.
ИВЭП серии ПНВ27 рассчитаны на питание от сети постоянного тока напряжением в диапазоне от 22В до 34В.