Фильтрация помех по питанию является важным, хотя и не единственным средством повышения устойчивости работы МК. Это, как правило, первая ступень, которую надо обязательно пройти до конца. Обычно используют пассивные RC- и LC-фильтры, гораздо реже — активные транзисторные фильтры.
Если нельзя устранить причину помехи (с чего, по идее, и надо начинать анализ), то пытаются устранить следствие, т.е. ставят заградительные фильтры (Рис. 1, а. м). Окончательный вердикт об эффективности того или иного технического решения может дать лишь практика или детальное компьютерное моделирование реальных условий работы.
Стоит только отметить, что МК и присоединяемые к нему импульсные узлы, сами могут являться довольно серьёзным источником помех. Следовательно, вторая функция заградительных фильтров заключается в уменьшении уровня не только «входящих», но и «исходящих» помех.
Рис. 1. (а-г) Схемы фильтров по питанию (начало):
а) в непосредственной близости от выводов стабилизатора напряжения AI размещаются два конденсатора: электролитический C1 большой ёмкости для фильтрации НЧ-помех и керамический С2 малой ёмкости для фильтрации ВЧ-помех;
б) аналогично Рисунок 1, а, но с LC-фильтром. Как следствие, «скругляется» форма пульсаций выходного напряжения;
в) аналогично Рисунок 1, а, но с тремя конденсаторами разной ёмкости, каждый из которых действует в своей частотной области. Экспериментально следует подобрать оптимальные места установки конденсаторов на печатной плате, что позволяет заметно снизить амплитуду пульсаций;
г) разделение двух «пятивольтовых» каналов питания через LC-фильтры. Один из каналов может обслуживать цифровую, а другой канал — аналоговую часть устройства;
Рис. 1. (д-и) Схемы фильтров по питанию (продолжение):
д) снижение сетевых пульсаций и уровня шума в цепи питания методом фазовой компенсации. Транзистор VT1 усиливает переменную составляющую пульсаций, инвертирует её и частично компенсирует в точке соединения резисторов R2, R4
е) аналогично Рисунок 1, д, но на составных транзисторах VT1, VT2, что актуально для больших токов нагрузки;
ж) транзисторный фильтр на основе эмиттерного повторителя VT1, который ставится после диодного выпрямителя для снижения пульсаций сетевой частоты 50/100 Гц;
з) трансформатор Т1 снижает уровень синфазных помех. Если это не помогает, то можно изменить полярность включения одной (любой) обмотки трансформатора Т1 на противоположную (снижение уровня противофазных помех);
и) аналогично Рисунок 1, з, но для бортовой сети автомобиля. Трансформатор Т1 (точнее, двойной дроссель) разделяет «электрическую массу» шасси автомобиля и общий провод устройства:
Рис. 1. (к-м) Схемы фильтров по питанию (окончание):
к) комплексная фильтрация и защита гальванически изолированного DC/DC-преобразова-теля напряжения А1 в условиях сильных промышленных помех. Резистор R1 ограничивает ток через сапрессор VD1 при всплесках напряжения. Стабилитрон VD2 ограничивает в аварийной ситуации выходное напряжение на уровне +5.6 В, но он может выйти из строя при длительном протекании большого тока;
л) многоступенчатая система снижения ВЧ-помех на выходе. Фильтруются помехи как излучаемые в сеть 220 В, так и принимаемые из нее. Первая ступень заграждения — C1, Т1, С2, вторая ступень — СЗ. С6, третья ступень — R1, С7;
м) сеть 220 В подключается к трансформатору Т1, а сетевой источник питания для МК подключается к трансформатору Т2. Связка элементов Т1, C1, Т2 образует LC-фильтр, который уменьшает импульсные помехи, возникающие при включении мощных бытовых приборов, например, холодильника, утюга или СВЧ-печи.
Схема обладает стабилизирующим свойством — на входе переменное напряжение 190. 250 В, а на выходе 216. 228 В. Расчётные мощности трансформаторов Т1, Т2 должны быть больше мощности нагрузки. Если применяются трансформаторы с коэффициентом передачи 1:1, то конденсатор C1 ставят на напряжение 630 В.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.
- PCBWay – всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН
- Сборка печатных плат от $88 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
- Онлайн просмотрщик Gerber-файлов от PCBWay!
Добрый день.
Огромная просьба помочь решить проблему: при включении в бортовую сеть а/м зарядника/преобразователя 12-5В для планшета, зарядник генерирует в сеть срез частот радиостанции, которые принимаются на усилитель .Использовал и линейный преобразователь,и импульсный – эффект одинаковый.Только при раздельном питании от разных источников усилителя и преобразователя помехи исчезают.Какую схему фильтра помех в сеть можно применить в данном случае?
Заранее благодарен.
Скорее всего преобразователь напряжения импульсный. Сначала попробуйте экранировать корпус преобразователя напряжения. Если не поможет то попробуйте собрать фильтр по схеме Рис. 1 (к).
Также можно собрать НЕ импульсный, простой стабилизатор напряжения на микросхеме КРЕН5, который сделает из 12В – стабильных 5В (держит нагрузку 1.5А с радиатором).
Фильтрация помех по питанию является важным, хотя и не единственным средством повышения устойчивости работы МК. Это, как правило, первая ступень, которую надо обязательно пройти до конца. Обычно используют пассивные RC- и LC-фильтры, гораздо реже — активные транзисторные фильтры.
Если нельзя устранить причину помехи (с чего, по идее, и надо начинать анализ), то пытаются устранить следствие, т.е. ставят заградительные фильтры (Рис. 1, а. м). Окончательный вердикт об эффективности того или иного технического решения может дать лишь практика или детальное компьютерное моделирование реальных условий работы.
Стоит только отметить, что МК и присоединяемые к нему импульсные узлы, сами могут являться довольно серьёзным источником помех. Следовательно, вторая функция заградительных фильтров заключается в уменьшении уровня не только «входящих», но и «исходящих» помех.
Рис. 1. (а-г) Схемы фильтров по питанию (начало):
а) в непосредственной близости от выводов стабилизатора напряжения AI размещаются два конденсатора: электролитический C1 большой ёмкости для фильтрации НЧ-помех и керамический С2 малой ёмкости для фильтрации ВЧ-помех;
б) аналогично Рисунок 1, а, но с LC-фильтром. Как следствие, «скругляется» форма пульсаций выходного напряжения;
в) аналогично Рисунок 1, а, но с тремя конденсаторами разной ёмкости, каждый из которых действует в своей частотной области. Экспериментально следует подобрать оптимальные места установки конденсаторов на печатной плате, что позволяет заметно снизить амплитуду пульсаций;
г) разделение двух «пятивольтовых» каналов питания через LC-фильтры. Один из каналов может обслуживать цифровую, а другой канал — аналоговую часть устройства;
Рис. 1. (д-и) Схемы фильтров по питанию (продолжение):
д) снижение сетевых пульсаций и уровня шума в цепи питания методом фазовой компенсации. Транзистор VT1 усиливает переменную составляющую пульсаций, инвертирует её и частично компенсирует в точке соединения резисторов R2, R4
е) аналогично Рисунок 1, д, но на составных транзисторах VT1, VT2, что актуально для больших токов нагрузки;
ж) транзисторный фильтр на основе эмиттерного повторителя VT1, который ставится после диодного выпрямителя для снижения пульсаций сетевой частоты 50/100 Гц;
з) трансформатор Т1 снижает уровень синфазных помех. Если это не помогает, то можно изменить полярность включения одной (любой) обмотки трансформатора Т1 на противоположную (снижение уровня противофазных помех);
и) аналогично Рисунок 1, з, но для бортовой сети автомобиля. Трансформатор Т1 (точнее, двойной дроссель) разделяет «электрическую массу» шасси автомобиля и общий провод устройства:
Рис. 1. (к-м) Схемы фильтров по питанию (окончание):
к) комплексная фильтрация и защита гальванически изолированного DC/DC-преобразова-теля напряжения А1 в условиях сильных промышленных помех. Резистор R1 ограничивает ток через сапрессор VD1 при всплесках напряжения. Стабилитрон VD2 ограничивает в аварийной ситуации выходное напряжение на уровне +5.6 В, но он может выйти из строя при длительном протекании большого тока;
л) многоступенчатая система снижения ВЧ-помех на выходе. Фильтруются помехи как излучаемые в сеть 220 В, так и принимаемые из нее. Первая ступень заграждения — C1, Т1, С2, вторая ступень — СЗ. С6, третья ступень — R1, С7;
м) сеть 220 В подключается к трансформатору Т1, а сетевой источник питания для МК подключается к трансформатору Т2. Связка элементов Т1, C1, Т2 образует LC-фильтр, который уменьшает импульсные помехи, возникающие при включении мощных бытовых приборов, например, холодильника, утюга или СВЧ-печи.
Схема обладает стабилизирующим свойством — на входе переменное напряжение 190. 250 В, а на выходе 216. 228 В. Расчётные мощности трансформаторов Т1, Т2 должны быть больше мощности нагрузки. Если применяются трансформаторы с коэффициентом передачи 1:1, то конденсатор C1 ставят на напряжение 630 В.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.
- PCBWay – всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН
- Сборка печатных плат от $88 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
- Онлайн просмотрщик Gerber-файлов от PCBWay!
Добрый день.
Огромная просьба помочь решить проблему: при включении в бортовую сеть а/м зарядника/преобразователя 12-5В для планшета, зарядник генерирует в сеть срез частот радиостанции, которые принимаются на усилитель .Использовал и линейный преобразователь,и импульсный – эффект одинаковый.Только при раздельном питании от разных источников усилителя и преобразователя помехи исчезают.Какую схему фильтра помех в сеть можно применить в данном случае?
Заранее благодарен.
Скорее всего преобразователь напряжения импульсный. Сначала попробуйте экранировать корпус преобразователя напряжения. Если не поможет то попробуйте собрать фильтр по схеме Рис. 1 (к).
Также можно собрать НЕ импульсный, простой стабилизатор напряжения на микросхеме КРЕН5, который сделает из 12В – стабильных 5В (держит нагрузку 1.5А с радиатором).
Шевкопляс Б.В. «Микропроцессорные структуры. Инженерные решения.» Москва, издательство «Радио», 1990 год. Глава 4
4.1. Подавление помех по первичной питающей сети
Форма сигнала переменного напряжения промышленной питающей сети (
‘220 В, 50 Гц) в течение коротких промежутков времени может сильно отличаться от синусоидальной — возможны выбросы или «врезки», снижение амплитуды одной или нескольких полуволн и т. д. Причины возникновения таких искажений связаны обычно с резким изменением сетевой нагрузки, например при включении мощного электродвигателя, печи, сварочного аппарата. Поэтому следует по возможности осуществлять развязку от таких источников помех по сети (рис. 4.1).
Рис. 4.1 Варианты подключения цифрового устройства к первичной питающей сети
Помимо указанной меры, возможно, потребуется введение сетевого фильтра на вводе питания устройства с целью подавления кратковременных помех. Резонансная частота фильтра может лежать в пределах 0,1,5—300 МГц; широкополосные фильтры обеспечивают подавление помех во всем указанном диапазоне.
На рис 4.2 приведен пример схемы сетевого фильтра Этот фильтр имеет габариты 30 XЗОХ20 мм и смонтирован непосредственно на колодке ввода сети в устройство. В фильтрах должны использоваться высокочастотные конденсаторы и индуктивности либо без сердечников, либо с высокочастотными сердечниками.
В некоторых случаях обязательным является введение электростатического экрана (обычной водопроводной трубы, соединенной с заземленным корпусом щита питания) для прокладки внутри него проводов первичной питающей сети. Как отмечается в [35], коротковолновый передатчик таксомоторного парка, расположенный на противоположной стороне улицы, способен при определенной взаимной ориентации наводить на отрезке провода сигналы амплитудой несколько сотен вольт. Этот же провод, помещенный в электростатический экран, будет надежно защищен от такого рода наводок.
Рис. 4.2. Пример схемы сетевого фильтра
Рассмотрим методы подавления сетевых помех непосредственно в блоке питания устройства. Если первичная и вторичная обмотки силового трансформатора расположены на одной и юй же катушке (рис. 4.3, а), то за счет емкостной связи между обмотками импульсные помехи могут проходить из первичной цепи во вторичную. Согласно [35] рекомендуются четыре способа подавления таких помех (в порядке возрастания эффективности).
- Первичная и вторичная обмотки силового трансформатора выполняются на разных катушках (рис. 4.3, б). Проходная емкость С уменьшается, однако снижается КПД, так как не весь магнитный поток из области первичной обмотки попадает в область вторичной обмотки из-за рассеяния через окружающее пространство.
- Первичная и вторичная обмотки выполняются на одной и тон же катушке, но разделяются экраном из медной фольги толщиной не менее 0,2 мм. Экран не должен представлять собой короткозамкнутый виток. Он соединяется с корпусной землей устройства (рис. 4.3, в)
- Первичная обмотка полностью заключается в экран, не являющийся короткозамкнутым витком. Экран заземляется (рис. 4.3, г).
- Первичная и вторичная обмотки заключаются в индивидуальные экраны, между которыми прокладывается разделительный экран. Весь трансформатор заключается в металлический корпус (рис. 4.3,
Новости Важлива інформація з виставки SPS/IPC/Drives від Delta Electronics про партнерство з CODESYS Group
27, Февраль 2019
12, Февраль 2018
30, Сентябрь 2017