Сетевой фильтр с контролем правильности подключения к питающей сети для усилителя звуковой частоты

Встретил недавно земляков – радиолюбителей и получил заказ. «Понравился индикатор для проверки защитного заземления в розетках современной трехпроводной сети, опубликованный на портале, хотим встроить его в сетевой фильтр усилителя звуковой частоты для контроля правильности подключения. Чтобы был выполнен в виде законченного функционального узла – подключил и забыл!».
Действительно, в аннотации этой публикации имеется фраза: «Данное решение может быть применено в сетевых фильтрах и встроенных фильтрах усилителей звуковой частоты для контроля правильности подключения к питающей сети».
Ниже приведено описание такого устройства.

↑ Нужен ли сетевой фильтр в УМЗЧ?

В свете вступления в силу новых ГОСТов, ужесточающих требования по электромагнитной совместимости, сетевой фильтр нужен. Под электромагнитной совместимостью будем понимать три свойства устройства (в данном случае, УМЗЧ). Итак, устройство:
 — не должно создавать электромагнитных помех;
 — должно быть помехоустойчивым;
 — не должно создавать электромагнитные помехи для самого себя.

В УМЗЧ наиболее эффективного подавления электромагнитных помех можно добиться с помощью довольно простого низкочастотного сетевого фильтра, который подавляет следующие электромагнитные помехи:
 — синфазные, возникающие между сигнальными линиями в кабеле и общими проводом (в основном в диапазоне высоких частот, свыше 1 МГц);
 — дифференциальные, образующиеся между двумя сигнальными линиями (основном на низких частотах, до нескольких сотен килогерц);
 — несимметричные, между одиночными линиями относительно общего провода.

↑ Принципиальная схема сетевого фильтра для УМЗЧ

показана на рис. 1.

Элементы С1 – С4, Т1 образуют фильтр нижних частот. Сопротивление конденсаторов фильтра понижается с ростом частоты, а сопротивление обмоток трансформатора наоборот, повышается. В результате с помощью указанных реактивных элементов достигается ослабление помех, как проникающих из питающей сети, так и с устройства (УМЗЧ).

Симметричному току питания двухпроводной линии L, N (фаза, нуль) обмотки трансформатора Т1 не оказывают сколь — либо существенного индуктивного сопротивления, так как включены встречно. Вместе с тем по отношению к синфазной помехе, наведенной в сети, трансформатор создает большое индуктивное сопротивление, возрастающее с ростом частоты.




Конденсаторы С3, С4 замыкают остаточный сигнал помехи на провод защитного заземления PE, соединенный с корпусом устройства.

Для индикации правильности включения фильтра в сеть имеется цепь HL1, VD1, VD2, R2, R3. Здесь для индикации использован двухцветный светодиод HL1, состояние которого описывается таблицей 1.



Резистор R1 служит для разрядки конденсаторов фильтра при выключении устройства из сети, что необходимо для исключения поражения электрическим током.
Варистор RU1 защищает от перенапряжений между линейными проводами питающей сети.

↑ Детали и монтаж сетевого фильтра

В фильтре применены постоянные резисторы МЛТ, С2-33Н или импортные мощностью, указанной на принципиальной схеме. Сопротивление резистора R1 может находиться в диапазоне 300 кОм – 1 МОм, R2 и R3 – от 68 кОм до 100 кОм.
Конденсаторы С1, С2 в устройстве выбираются типов МКР Х2 на рабочее напряжение 275 В. Их емкость может быть от 0,1 мкФ до 1 мкФ. Хорошие результаты дают конденсаторы К78-2, К73-17 на рабочее напряжение 400 В (а лучше на 600, 1000 или даже 1600 В). Конденсаторы С3, С4 – керамические, на рабочее напряжение 1000 В и более. На этом месте вполне допустимы полипропиленовые конденсаторы, например, К78-2, 0,01 мкФ/1 кВ. Емкость С3, С4 может быть от 2200 пФ до 0,022 мкФ.

Варистор RU1 может быть любого типа с рассеиваемой энергией 80…150 Дж. Лучше применить варисторы с дисковой конструкцией, удобной для монтажа. Скажем, TVR14431 (115 Дж, 430 В), SK14K420 (90 Дж, 420 В) и другие. Из отечественных подойдут варисторы СН2-1а (90 Дж, 430 В), СН2-2а (138 Дж, 430 В).



Максимальный ток нагрузки определяется в основном типом примененного продольного трансформатора Т1 (он же – дроссель фильтра питания, он же – дроссель помехоподавляющий двухнамоточный). В зависимости от требований к максимальному току нагрузки можно применить следующие готовые изделия фирмы Ferrocore, указанные в таблице 2.



Если не удастся найти готовый трансформатор (дроссель фильтра питания) Т1, его можно намотать на кольце диаметром 25…30 мм. Такие кольца можно без проблем отыскать в старых блоках питания персональных компьютеров.
Обмотки трансформатора намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 0,7...1 мм. Каждая обмотка содержит по 22 витка, причем располагаются они раздельно на противоположных частях сердечника, с зазором между выводами не менее 4 мм. Для уменьшения междувитковой емкости обмотки мотаются с небольшим шагом. Особое внимание следует обратить на идентичность обмоток трансформатора, чтобы не допустить насыщение сердечника. Трансформатор крепят к плате термоплавким клеем. Начала обмоток показаны на рис. 1 точками.

На рис. 2 приведен возможный вариант печатной платы сетевого фильтра.


Рис. 2. Размещение элементов на печатной плате. Выводы для подключения сетевого фильтра усилены пустотелыми пистонами

Монтаж сетевого фильтра должен быть выполнен особенно тщательно и надежно. Для изоляции необходимо использовать полихлорвиниловые или специальные термоусадочные трубки.

Поскольку максимальный ток нагрузки, на который рассчитан фильтр, не превышает 10 А, достаточно сечение жил подводящих проводов 0,75 или 1 кв. мм.
Все сильноточные цепи на печатной плате умощнены луженым монтажным проводом диаметром около 0,7 мм.

При размещении сетевого фильтра в усилителе старайтесь минимизировать длину подводящих и выходных проводников.

Удобно укрепить фильтр на задней металлической панели усилителя вблизи разъема питания. При этом индикатор правильности включения (светодиод HL1) также выводят на заднюю панель, поместив его со стороны печатных проводников.

Схема и конструкция фильтра могут претерпевать изменения в зависимости от особенностей УМЗЧ. Например, при наличии в блоке питания конденсаторов большой емкости целесообразно между правым (по принципиальной схеме) выводом выключателя SA1 и входом фильтра поставить термистор, что позволит простым способом решить проблему пускового тока блока питания. Отыскать нужный терморезистор несложно – они применяются в компьютерных блоках питания и импульсных источниках питания телевизионной техники.

↑ Характеристики сетевого фильтра

Номинальное напряжение, В = 220.
Рабочая частота, Гц = 50.
Максимальный ток нагрузки, А = 10.
Максимальное ослабление помех, дБ, на частотах:
100 кГц – 5,
1 МГц – 25,
10 МГц – 30.
Максимальный ток помехи, выдерживаемый ограничителем, А = 2500.
Максимальная рассеиваемая энергия, Дж = 90.

↑ Техническое обслуживание сетевого фильтра

заключается в периодической очистке от пыли и внешнем осмотре. Особое внимание следует уделить внешнему виду варистора. Наличие даже небольшого почернения корпуса или точек на корпусе варистора свидетельствуют о былых перенапряжениях в питающей сети и участии варистора в защите оборудования. Такое изделие следует заменить.

↑ Файлы

Схему и печатную плату можно взять тут:
🎁The_filter_for_the_amplifier.7z  8.35 Kb ⇣ 294

↑ Упомянутые источники

1. Датагорская статья «Сделай сам индикатор для проверки защитного заземления в розетках современной трехпроводной сети»

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации