Emi filter что это

Содержание

Не секрет, что качественное питание аудиотехники является необходимым условием для обеспечения ее качественной работы [1]. Современная сеть питания представляет собой сложный «организм», в котором кроме привычных 220 В / 50Гц «живет» масса всего не нужного. Как правило, сеть «загрязнена» высокочастотными помехами, создаваемыми различными устройствами, включенными в эту сеть. В число главных загрязнителей попадают как компьютеры, так и с виду безобидные энергосберегающие лампы, и прочие регуляторы «диммеры».

Второй опасностью современных сетей питания является, так называемая, постоянная составляющая питающего напряжения, которой по идеи в сети быть не должно. Данное постоянное напряжение влияет на работу трансформатора, негативно сказываясь на его работе. Опустим тонкие физические моменты, объясняющие это явление, заключим только то, что если трансформатор в блоке питания Вашего усилителя периодически гудит сильнее обычного, то это как раз следствие этого явления.

В данной статье рассматривается конструкция сетевого фильтра, призванного снизить влияние обозначенных помех на работу подключенного оборудования. Предлагаемое техническое решение не претендует на оригинальность и является некой компиляцией решений, которые удалось найти автору на бескрайних просторах сети Интернет. В основу элементной базы и общей конструкции был положен фильтр, рассмотренный в [1], а также материалы из тематического форума [2]. Предлагаемый фильтр несколько проще, чем предложен в [1] и, как следствие, значительно дешевле в изготовлении, хотя ключевые детали остались.

Конструкция

Хочу отметить, что я не силен в области изготовления печатных плат, занятие это «на любителя», долгое и муторное, поэтому предлагаемое в данной статье решение было изготовлено на базе односторонней платы для макетирования. В целом, можно сказать, что все используемые в предлагаемом устройстве детали не являются экзотическими и легко находятся в специализированных магазинах.

Мое устройство выполнено не в виде некого разветвителя с розетками, а виде самостоятельного блока, снабженного входом и выходом сетевого напряжения, при этом используются стандартные евро-разъемы (как на компьютерной технике). К выходу соответственно подключается разветвитель с обычными розетками, к которому уже и подключается нагрузка. Эстеты могут изготовить по такому фильтру на каждое ключевое устройство своей аудиоаппаратуры. В бескомпромиссном решении [1] предлагается устанавливать по фильтру ВЧ помех на каждую розетку, чтобы фильтровать «мусор» от самих подключенных потребителей. В своем решении я отказался от этой идеи в угоду удешевления устройства. На рис. 1 представлена схема фильтра.

Рис. 1. Схема фильтра.

Фильтр в целом состоит из трех частей:

Фильтр импульсных помех на базе варистора LS40K275, который обеспечивает поглощение импульса высокой энергии.
Фильтр постоянного напряжения на базе C4 и C5.
Фильтр ВЧ помех на базе промышленного устройства B84112-B-B110 производства фирмы Epcos.

Список использованных деталей в моем варианте:

Урок №7. Варисторы и EMI фильтры. Для чего и зачем нужны. Защита от статического электричества.

Наименование Обозначение на схеме Количество (шт)

Печатная макетная плата (80х100)		1
Корпус пластиковый 195х80х55 мм		1
B72240-L 271-K100, LS40K275QP, варистор	R1	1
B72220-S 271-K101, S20K275 151J 275v, варистор	R2, R3	2
B84112-B-B110, 2x10A 250v, сетевой фильтр	B84112-B-B110	1
B81130-C1104-M, 0.1uF x 275v, X2 конденсатор	C1	1
B81123-C1472-M, MKP 4.7nF x 250v, Y1 конденсатор	C2, C3	2
К50-35 Jamicon 15000 мкФ / 25В 85°C, конденсатор	C4, C5	2
16CTU04, диодная сборка с общим катодом 16А 400В 60нс TO220	VD1 + VD2	1
AS-207 (SS-7B) евровилка сетевая на корпус		1
AS-208 (K2414) евророзетка сетевая на корпус		1
Провод монтажный (сечение 1 — 1.5 мм)		0.5 м
Конденсатор полипропиленовый Mundorf MCAP 3.3 мкФ (опциально)	C7	1
Крепежные элементы в корпус (винтики, стойки, саморезики и т.д.)

При сборке устройства внимательно соблюдайте подключение деталей согласно схеме, особенно не перепутайте полярность подключения C4 и C5.

Внимание! Помните, устройство будет использоваться в сети с напряжением 220В! Собирая это устройство вы все делаете исключительно на свой страх и риск.

Законченное устройство может выглядеть как на рис. 2 и рис. 3.

Конденсатор C7 является опциальным, его нахождение в схеме продиктовано исключительно изотерическими соображениями, а именно он призван гасить «звон» трансформаторов в нагрузке. Однако по-хорошему этот конденсатор должен находиться непосредственно на трансформаторных вводах внутри самой аппаратуры.

Назначение EMI-фильтров

EMI-фильтры предназначены для подавления высокочастотного шума, возникающего в процессе работы различных устройств. Эти фильтры получили широкое распространение как элемент, подавляющий высокочастотные наводки в компьютерном оборудовании, периферии, цифровых схемах, аудио-, видеооборудовании и в других цифровых устройств. Кроме того, эти элементы используются для защиты от электромагнитных помех устройств, работающих в неблагоприятных условиях, таких как салон автомобиля и пр.

Необходимость в использовании фильтров возникает тогда, когда источник помех и помехочувствительное устройство находятся в непосредственной близости друг от друга. Такая ситуация изображена на рис. 1, а. Помеха передается по проводникам, которыми соединены различные устройства или блоки одного устройства, а также наводится в них внешним электромагнитным полем.

Рис. 2. Принцип работы емкостного фильтра

Для решения этой проблемы можно, во-первых, уменьшить уровень помех, излучаемый самим устройством-передатчиком (3), повысить помехозащищенность приемника (4), или, что наиболее желательно, применить оба способа (1), рис. 1, б.

Основные виды EMI-фильтров

Итак, EMI-фильтры предназначены для подавления ВЧ-помех (шума), приходящих от источника сигнала или наводящихся в проводниках под действием внешнего электромагнитного поля.

Рис. 3. Классический конденсатор и его эквивалентная схема

Шумоподавляющий эффект достигается за счет использования частотных свойств конденсатора или катушки индуктивности.

Соответственно, EMI-фильтры подразделяются на следующие виды:

использующие свойства конденсаторов;
использующие свойства катушек индуктивности;
комбинированные.

Рассмотрим подавление ВЧ-шума с использованием емкостного фильтра (рис. 2). Конденсатор в такой схеме подключается между сигнальным проводником и «землей» устройства. С ростом частоты полное сопротивление конденсатора падает. Так как характер шума в основном высокочастотный, он отводится конденсатором на землю. В таких фильтрах могут использоваться обычные конденсаторы, подбирая емкость которых можно «вырезать» шум в заданном частотном диапазоне. Однако с ростом частоты эффективность таких фильтров сильно падает, что связано с паразитной индуктивностью выводов конденсатора (рис. 3).

Рис. 4. Трехвыводной конденсатор и его эквивалентная схема

В EMI-фильтрах фирмы Murata используется специальные трехвыводные проходные конденсаторы, характеризующиеся уменьшенным влиянием индуктивности выводов на фильтрующие свойства EMI-фильтра. Такие конденсаторы могут использоваться для подавления шума на частотах свыше 1 ГГц (рис. 4). Сравнительные характеристики емкостных фильтров приведены на рис. 5.

Рис. 5. Сравнительные характеристики классического и трехвыводного конденсаторов

В случае использования индуктивного элемента он включается последовательно в зашумленную цепь. Полное сопротивление индуктивности растет с увеличением частоты, что позволяет ослабить или подавить шумовые помехи (рис. 6).

Рис. 6. Принцип работы индуктивного фильтра

Как и в случае с конденсаторами, можно использовать индуктивности общего назначения в качестве EMI-фильтров. Однако при этом появляется опасность возникновения резонанса в цепях, содержащих индуктивность и искажение формы полезного сигнала.

Индуктивности, используемые в EMI-фильтрах фирмы Murata, при работе на высоких частотах по своим свойствам приближаются к резистору, что, во-первых, уменьшает вероятность возникновения паразитных колебаний, а во-вторых, не искажает форму полезного сигнала (рис. 7. R доминирует на высоких частотах).

Кроме конденсаторных и индуктивных фильтров, фирма Murata выпускает комбинированные фильтры, сочетающие в себе свойства конденсатора и варистора. Фильтры этой серии предназначены для подавления выбросов высокого напряжения и в основном используются во входных сигнальных цепях компьютерных устройств.

Рис. 7. Эквивалентная схема индуктивных фильтров Murata и их частотные характеристики (X — индуктивная составляющая; R — активная составляющая; Z — полное сопротивление)

На рис. 8 приведены сравнительные характеристики емкостных и индуктивных EMI-фильтров. Очевидно, что вносимое емкостным фильтром затухание более выражено по сравнению с индуктивным фильтром на заданной частоте. Это и неудивительно, если вспомнить устройство емкостных фильтров Murata. Однако применение этих фильтров требует наличия «правильного» заземления третьего вывода фильтра, что приводит к некоторому усложнению печатной платы электронного устройства. Фильтрующий эффект фильтров индуктивного типа не так ярко выражен, однако их применение не требует наличия «правильного» заземления в месте монтажа фильтра.

Компактные EMI-фильтры SynQor для гражданских и военных применений

В статье рассматриваются основные технические характеристики, конструктивные особенности и области применения модулей EMI (ElectroMagnetic Interference) фильтров компании SynQor в гражданских и военных приложениях. Затрагиваются вопросы классификации электромагнитных помех (ЭМП) и способы защиты радиоэлектронного оборудования от аномалий, возникающих в сетях электропитания.

При разработке современных электротехнических изделий особое внимание уделяется вопросам электромагнитной совместимости (ЭМС). Понятие ЭМС объединяет такие известные электромагнитные явления как радиопомехи, влияния на питающую сеть, перенапряжения, колебания напряжения сети, электромагнитные влияния, паразитные связи, фон промышленной частоты синусоидального напряжения, воздействие заземления и т.д. Существует множество определений ЭМС, но наиболее актуальное представлено в ГОСТ Р 50397-92: «способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать электромагнитных помех другим техническим средствам и питающей электросети» [1,3].
В теории электромагнитной совместимости доминирующими являются понятия приемников и передатчиков ЭМП в широком их понимании. К основным видам передатчиков электромагнитной энергии, создающей помехи, относятся телевизионные и радиовещательные устройства, компоненты мобильной и спутниковой связи, глобальные системы позиционирования и источники ЭМП естественного происхождения, а также радиоэлектронные изделия, непреднамеренно излучающие в окружающую среду электромагнитную энергию и, конечно, импульсные преобразователи энергии — источники ЭМП, распространяющихся по цепям электропитания.
Радиоэлектронных изделий становится все больше, что на фоне бурного развития мобильных телекоммуникационных технологий и роста числа импульсных преобразователей энергии может привести к серьезным техническим проблемам в самом недалеком будущем. В связи с этим уже сейчас многие государства ужесточают требования существующих стандартов по ЭМС и регламентируют уровень радиопомех для оборудования различных классов. В свою очередь крупнейшие производители, следуя новым требованиям, расходуют значительные средства на создание новых и модернизацию существующих лабораторий для тестирования своей продукции на соответствие более жестким стандартам по ЭМС, применяя новейшее оборудование таких известных производителей как AR (http://www.ar-worldwide.com/) и TermoFisher Scientific (http://www.thermofisher.com).
Вопрос обеспечения ЭМС не имеет шаблонных решений и рассматривается в каждом конкретном случае на этапе проектирования изделия. При этом основное внимание уделяется ЭМП, возникающим в цепях электропитания, поскольку излучаемые в пространстве помехи могут быть полностью устранены с помощью простых конструктивных решений (экранирование). [2]

Основные виды ЭМП

В отечественных и зарубежных стандартах в области ЭМС (см. табл.1) регламентированы следующие основные виды ЭМП:
1. Микросекундные импульсные помехи большой энергии (по ГОСТ Р 51317.4.5.), вызываемые перенапряжениями, возникающими в результате коммутационных переходных процессов и молниевых разрядов.
2. Наносекундные импульсные помехи (по ГОСТ Р 51317.4.4.), возникающие в результате коммутационных процессов (прерывания индуктивных нагрузок, размыкание контактов реле и т.д.) и воздействующие на цепи электропитания и сигналы ввода/вывода.
3. Электростатические разряды (по ГОСТ Р 51317.4.2.), возникающие как при прямом воздействии от оператора, так и при непрямом воздействии на расположенные вблизи технические средства, предметы и оборудование.
4. Радиочастотное электромагнитное поле в полосе частот 80…1000 МГц (по ГОСТ Р 51317.4.3.), источниками которого являются портативные приемопередатчики, применяемые эксплуатационным персоналом и службами безопасности, стационарные радио- и телевизионные передатчики, радиопередатчики подвижных объектов, различные промышленные источники излучений. К их числу относят также радиотелефоны и другие радиопередатчики, действующие на частотах 0,8…3 ГГц и использующие методы модуляции с непостоянной огибающей.
5. Кондуктивные помехи, наведенные радиочастотными электромагнитными полями (по ГОСТ Р 51317.4.6.), вызываемые излучениями преимущественно радиопередающих устройств в полосе частот 50 кГц…80 МГц.
6. Кондуктивные помехи в полосе частот 0…150 кГц (по ГОСТ Р 51317.4.16.), представляющие собой общие несимметричные напряжения на входные порты электропитания переменного и постоянного тока, сигнальные порты, порты управления и ввода-вывода.
7. Колебательные затухающие помехи (по ГОСТ Р 51317.4.12.) следующих видов:
а) одиночные колебательные затухающие помехи, возникающие в низковольтных силовых линиях и в линиях управления и сигнализации технических средств, получающих электропитание от низковольтных распределительных электрических сетей и систем электроснабжения промышленных предприятий;
б) повторяющиеся колебательные затухающие помехи, возникающие в основном в силовых линиях и линиях управления и сигнализации на электрических подстанциях высокого (выше 35 кВ) и среднего (6…35 кВ) напряжения. Повторяющиеся колебательные затухающие помехи относят к срабатыванию одного отдельного выключателя.
8. Динамические изменения напряжения электропитания (по ГОСТ Р 51317.4.11.) следующего вида: провалы, прерывания, выбросы, а также постепенные изменения напряжения электропитания.
9. Колебания напряжения электропитания (по ГОСТ Р 51317.4.14.), воздействующие на входные порты электропитания переменного тока.
10. Изменения частоты питающего напряжения (по ГОСТ Р 51317.4.28.) на входных портах электропитания переменного тока.
11. Искажения синусоидальности напряжения электропитания (по ГОСТ Р 50746.) при воздействии гармоник питающего напряжения.
12. Магнитное поле промышленной частоты (по ГОСТ Р 50648).
13. Импульсное магнитное поле (по ГОСТ 30336/ГОСТ Р 50649).
14. Затухающее колебательное магнитное поле (по ГОСТ Р 50652).
15. Токи кратковременных синусоидальных помех частотой 50 Гц в цепях защитного и сигнального заземления (по ГОСТ Р 50746.).
16. Токи микросекундных импульсных помех в цепях защитного и сигнального заземления (по ГОСТ Р 50746.).
При этом в зависимости от условий эксплуатации в ТУ на техсредства могут рассматриваться и другие виды помех, отражающих специфику электромагнитной обстановки. Так, специфика питающей электросети авиационной аппаратуры отражена в ГОСТ 19705-89 [4].

Таблица 1. Виды ЭМП, регламентированные в действующих стандартах

Виды ЭМП

Обозначение стандартов для бытовых
и индустриальных технических средств

Стандарты МЭК (IEC)

Европейские стандарты (CENELEC)

ru_gsm

Электростатический разряд (ESD от англ. electrostatic discharge) — быстро-протекающий процесс вравнивания потенциалов двух тел. В момент разряда между двумя взаимодействующими телами протекает электрический ток. В электронике этот термин используется для описания мгновенных нежелательных токов, которые могут навредить электронным компонентам.
Наличие электростатического разряда является большой проблемой в электронике. Интегральные микросхемы изготавливаются из полупроводниковых материалов, которые могут пострадать при воздействии на них электрического тока. Для минимизации воздействия электрического разряда в электронике применяется ряд антистатических устройств, которые помогают предотвратить нежелательное воздействие статического электричества.
В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся явлением электростатического разряда. Одевая шерстяной свитер между телом и свитером проскакивает множество электростатических разрядов. О электростатическом разряде более подробно можно почитать в Википедии.

Электромагнитное излучение [помехи] (EMI от англ. electromagnetic interference) оказывает нежелательное воздействие на электрические цепи. Его наличие может привести к ухудшению характеристик и параметров электрических цепей, а что еще хуже может привести к нарушениям в их работе. Источником ЭМИ может выступать как искуственный так и природный объект: электрическая цепь, Солнце, северное сияние и прочие объекты.

Как определить на схеме ESD и EMI фильтры
1) EMIF03-SIM01F2 — EMI фильтр, защищающий еще и от ESD. Более подробно о этом чипе можно посмотреть в его описании (датащите).

2) ESDA14V2-4BF2 — ESD фильтр. Датащит. Данный фильтр подключается в схему (см. датащит и его схему подключения) параллельно и закорочен на землю и если он замыкает на землю, то его нужно просто удалить из схемы (можно расколоть микросхему иголкой, либо поднять при помощи фена). И тем самым восстановить работоспособность узла. Если фильтр подключен в схему паралленльно и коротит на землю — удаляйте его и проблем нет.

3) USBULC6-2F3 — ESD фильтр. Датащит.

4) EMIF07-LCD02F3 — EMI фильтр. Датащит. EMI фильтры подключааются последовательно, поэтому если они горят, то надо кидать перемычки. Построение перемычек было домашним заданием, здесь ответ как правильно кинуть перемычки.

Ну и само видео как строить перемычки:

ru_gsm

3) USBULC6-2F3 — ESD фильтр. Датащит.

Ну и само видео как строить перемычки:

ЭМИ фильтры

ЭМИ фильтры — применяются для уменьшения электромагнитных помех, излучаемых в сеть при работе преобразователя частоты. Фильтры рекомендуется использовать, если электропитание преобразователя частоты осуществляется от одного ввода совместно с другими устройствами, чувствительными к электромагнитным помехам (контроллеры, радиооборудование, компьютеры и т.п.).

По отношению к питающей сети преобразователь частоты является переменной нагрузкой. В совокупности с индуктивностью силовых кабелей это приводит к возникновению высокочастотных флуктуаций сетевого тока и напряжения а следовательно, к электромагнитному излучению (ЭМИ) силовых кабелей, что может отрицательно сказываться на работе других электронных приборов. Фильтры электромагнитных излучений необходимы для обеспечения электромагнитной совместимости при установке преобразователя частоты в местах, критичных к уровню помех питающей электросети.

ЭМИ фильтры предназначены для снижения электромагнитного излучения силовых кабелей. При длине силовых кабелей двигателя до 20 м предпочтительна установка фильтра на силовом входе преобразователя; в противном случае дополнительно устанавливается моторный (выходной) дроссель на силовом выходе преобразователя. ЭМИ-фильтр должен устанавливаться как можно ближе к преобразователю.

Уровень электромагнитных излучений также в большой степени зависит от длины и способа укладки силовых кабелей.

Для улучшения коэффициента мощности рекомендуется на силовом входе устанавливать вместе с ЭМИ-фильтром сетевой (входной) дроссель.

С помощью нащих специалистов Вы можете подобрать и заказать ЭМИ фильтр, оптимально отвечающий Вашим требованиям.

ЭМИ фильтры

ЭМИ фильтры для очистки питающих сетей от помех. Увеличивают надежность электронного оборудования.

Подбор параметров

ЭМИ фильтры

ЭМИ-фильтр – специальное электронное устройство, предназначенное для снижения или полного подавления излишних электромагнитных шумов и помех, вызванных работой самого различного оборудования, например преобразователей частот, в процессе его работы.

Потребность в ЭМИ-фильтрах возникает везде, где чувствительное к такого типа помехам устройство (контроллер, компьютер, периферия, цифровые схемы, радиоаппаратура) работает вблизи от активного источника помех, которые транслируются и по проводникам, и посредством внешнего ЭМ-поля. Рекомендуется использовать такие фильтры там, где электропитание источника помех и чувствительного к ним оборудования осуществляется с одного ввода

Напряжение, U: ~125..250 В Ток, I: 6.0 А Частота: 50..60 Гц 1 008 р. /шт