5.5.4.3. Придушення перешкод від імпульсних джерел живлення

Імпульсні блоки живлення в більшості випадків створюють основну електромагнітну пелену перешкод в смузі 1 ... 100 МГц, тобто у всіх КВ діапазонах і на початку УКВ. Справа ускладнюється і тим, що кількість таких блоків обчислюється десятками в одному житлі (комп'ютери, монітори, освітлення, різні зарядні пристрої тощо) і сотнями в одному будинку, тобто в ближній зоні КВ антени.

Навіть якщо припустити ідеальний випадок відповідності нормам на паразитне випромінювання всіх прилеглих блоків живлення, то сума кількох десятків паразитних полів явно буде вище норми. І в своєму КВ приймачі ви почуєте масу паразитних сигналів. Які, по непорушному закону падаючого бутерброда виявляться на частоті DX. В реальності ж серед десятків навколишніх вас імпульсних блоків живлення знайдуться і ті, в яких фільтрація перешкод зроблена погано, а то і зовсім відсутня. Один такий блок може закрити можливість прийому у всёй смузі КВ в радіусі десятків метрів. Тому має сенс знати, як придушувати паразитне випромінювання кабелів імпульсного блоку живлення, щоб правильно допрацьовувати існуючі і вибирати нові.

На рис. 5.23 показана спрощена схема імпульсного блоку живлення. Точніше, вузол перетворення напруги показаний гранично спрощено, а ось ланцюга придушення перешкод, навпаки, повністю.

Показаний загальний випадок харчування від трехпроводной (з окремим проводом електротехнічного заземлення) розетки.

Мал. 5.24.

Синфазні дроселі Tr1 і L1 пригнічують синфазних перешкоди, що йдуть від нашого блоку живлення і підключеного до нього пристрою (наприклад, трансивера з антеною) в шнур або далі в лінії електроживлення. Це основні елементи для усунення неполадок в мережі живлення. Тому вони повинні бути якісними і мати високий опором у всій подавляемой смузі, починаючи від частоти перемикання транзистора (десятки ... сотні кілогерц) нашого блоку живлення до декількох мегагерц.

А в відповідальних випадках (чутливі приймачі і їх антени поруч) - до десятків ... сотень мегагерц. Один дросель це зробити не може (п. 5.4.2). Тому в таких випадках послідовно з Tr1 і L1 включають такі ж дроселі, але з індуктивністю в 50 ... 500 разів меншою, ніж зазначено на рис. 5.24. Ці додаткові маленькі дроселі повинні мати настільки високу власну резонансну частоту, щоб ефективно гасити верхні частоти необхідної смуги.

Конденсатор С1 пригнічує низькочастотні диференціальні перешкоди, що йдуть від блоку живлення в мережу. Високочастотні синфазних перешкоди пригнічують керамічні конденсатори малої ємності С2 і С3, включені паралельно С1.

Але це не єдина функція С2 і С3. Вони також зайняті придушенням синфазної складової імпульсів перемикання на корпус пристрою.

Розберемося з цим докладніше. На стоці силового транзистора присутні прямокутні імпульси з розмахом 300 В (випрямлена і відфільтроване напруга мережі) з частотою кілька десятків ... сотень кілогерц. Фронти цих імпульсів короткі (менше мікросекунди). Під час цих фронтів ключовий транзистор знаходиться в активному режимі і гріється (тому фронти намагаються зробити коротше). Але це розширює смугу створюваних перешкод. І все одно в потужніших блоків живлення транзистор гріється. Для охолодження його садять на радіатор, в якості якого майже завжди використовується металевий корпус блоку живлення (про екранування не забуваємо). Транзистор ізолюють від корпусу тонкої слюдяною прокладкою. Ємність стоку на корпус виходить помітною, кілька десятків пикофарад.

А тепер подивимося, що у нас вийшло: транзисторний генератор прямокутних імпульсів з розмахом 300 В і короткими фронтами через конденсатор в кілька десятків пикофарад (конструктивний між стоком охлаждаемого транзистора і корпусом пристрою на рис. 5.24 показаний штриховими лініями) підключений до корпусів і блоку живлення, і питомого їм пристрої. Ми вважаємо, що це корпус з нульовим потенціалом, а насправді там течуть великі ВЧ струми від фронтів перемикання транзистора через конструктивну ємність радіатора. Це призведе до появи великої синфазного струму (а, значить, і перешкод) на корпусах всіх пристроїв, підключених до нашого джерела живлення.

Щоб такого неподобства не було і встановлені конденсатори C2 і С3. Фронти імпульсів зі стоку транзистора, що просочилися через конструктивну ємність радіатора, через ці конденсатори і діоди моста (точніше, через один діод, відкритий в даний момент) замикаються на витік транзистора. Це шлях для них виявляється простіше, ніж синфазно розтікатися по корпусам.

Але проблеми з високовольтними короткими фронтами імпульсів на стоці силового транзистора не закінчуються з установкою С2 і С3. Є ще одна паразитна ємність, через яку фронти цих імпульсів розтікаються туди, куди їм розтікатися абсолютно не треба. Це ємність між обмотками трансформатора (показана на рис. 5.23 штриховими лініями). Через неї струми цих фронтів надходять в вихідний ланцюг блоку живлення. Відразу в обидва дроти, тобто як синфазна перешкода. Конденсатор С4 замикає ці струми на витік транзистора, створюючи їм більш легкий шлях для протікання.

Конденсатори С2, С3, С4 виявляютьсявключеними між безпечними для людини ланцюгами (виходами і корпусом джерела) і силовий мережею 220 В. Для забезпечення безпеки людей пробивна напруга цих конденсаторів роблять дуже високим (кілька кіловольт), а їх конструкцію такою, щоб у разі аварії вони обривалися, а не замикалися. Конденсатори, що встановлюються як С2, С3, С4 випускаються як окремий тип і називаються Y-конденсаторами. Конденсатори з маркуванням Y1 розраховані на імпульси до 8 кВ, Y2 - до 5 кВ.

З точки зору придушення перешкод, ємність С2, С3, С4 бажано мати побільше. Але треба мати на увазі, що при двухпроводной мережі (або обриві землі в трехпроводной), виходи і корпус джерела через С2, С3, С4 виявляються з'єднаними з фазою мережі. Тому їх сумарна ємність повинна вибиратися так, щоб витік струму 50 Гц на корпус не перевищувала б 0,5 мА (неприємно, але не смертельно). З урахуванням можливого максимального напруження в мережі, розкиду, температурних доглядів і старіння, виходить не більше 5 нФ.

Розглянемо помилки, яких припускаються в фільтрації перешкод імпульсних джерел.

1. Іноді, для економії, ставлять тільки один з двох конденсаторів С2 або С3. Ідея, на перший погляд, здається розумною: все одно ж вони з'єднані паралельно через велику ємність С1. Але, як ми бачили в п. 5.4.1 на високих частотах конденсатори великої ємності зовсім не є коротким замиканням, а мають помітний і індуктивний імпеданс. Тому така економія може призвести до того, що на десятках мегагерц (вище резонансної частоти С1, яка буде невелика, тому що це конденсатор великої ємності) помітно знизиться придушення синфазного струму, затікає на корпус.

2. Зустрічається відсутність С4 (або виробник вирішує що можна С4 не ставити, тому що в його трансформаторі ємність мала, або допитливий споживач викусивает, щоб від джерела не пощипувало струмом витоку 50 Гц через цей конденсатор). Зовнішніми ланцюгами не лікується (хоча хороший зовнішній розв'язує дросель по вихідних ланцюгів знижує гостроту проблеми), треба ставити С4 на його законне місце.

3. Відсутність С2, С3 може бути переносимо. Але тільки виконуються всі три наступних умови відразу: мережа двухпроводная, силовий транзистор нема на радіаторі, корпус блоку живлення не має контакту з корпусами питомих пристроїв (пластмасовий, наприклад). Якщо хоча б одна з умов порушено, С2 і С3 треба мати.

4. Установка перемичок замість основного розв'язує дроселя Tr1. Рідко, але зустрічається в дешевих джерелах поганих виробників. Економлять мабуть. Лікується установкою нормального дроселя. В крайньому випадку, такий дросель робиться зовні мережевим шнуром на великому феррите.

5. Перемичка замість L1. Зустрічається, на жаль, часто. Навіть у пристойних виробників. Мабуть вважають, що раз в двухпроводной мережі цей дросель не потрібен (а там він дійсно не потрібно, току нікуди текти), то обійдеться і в трехпроводной. На жаль, немає, тому що це відкриває пряму дорогу в мережу для синфазних перешкод (і перешкод з мережі на наш корпус). Виправляється установкою L1 в розрив проводу між роз'ємом мережі і платою. На худий кінець допустимо зовнішній дросель на мережевому шнурі.

На завершення параграфа розглянемо часту помилку, яка відноситься не тільки до імпульсних, а до всіх блоків живлення. Нерідко зліва (по рис. 5.24) від Tr1 встановлюють додаткові конденсатори, як показано на рис. 5.25 (нумерація деталей збігається і продовжує рис. 5.24). Вони повинні блокувати чужі перешкоди, що йдуть з мережі в наш джерело живлення. С5 блокує диференціальні перешкоди і нам не заважає. А ось С6 і С7, що блокують синфазних перешкоди в силових проводах мережі на її провід заземлення, можуть стати причиною з'єднання по ВЧ корпусу нашого пристрою і силових (фази і нуля) проводів мережі. Це станеться, якщо середню точку С6 і С7, як показано штриховою лінією на рис. 5.25. Робити так не можна (хоча сумно часто саме так і підключають). ВЧ синфазних перешкоди з мережі підуть через С6 і С7 на корпус нашого пристрою. І тому: синфазних струми нашого пристрою (наприклад, трансивер з антеною). Правильне підключення середньої точки С6 і С7 має бути тільки до землі трехпроводной розетки, але не до корпусу пристрою, тобто до лівого висновку дроселя L1, як показано потовщеною лінією на рис. 5.25.

Мал. 5.25.

Якщо використовується двухпроводная живить мережу, то перевірте, чи немає в вашому блоці живлення конденсаторів з проводів мережі на корпус пристрою. І якщо є, видаліть їх, тому що це пряма дорога для ВЧ синфазних струмів з мережі в ваш пристрій і назад.

А якщо мережа трехпроводная, то встановіть дросель L1 між корпусом свого пристрою і землею мережі (він розірве шлях для синфазних струмів між ними), а середню точку вхідних конденсаторів (С6, С7 по рис. 5.25) перемістіть на землю мережі.

Мережевий фільтр, показаний на рис. 5.25 з конденсаторами С1 ... С3 з рис 5.24 є загальним випадком для живлення будь-яких пристроїв, що генерують радіочастотні перешкоди, наприклад КВ передавачів.

На головну - Main page