Дроссель для защиты от синфазных помех, генерируемых импульсным источником питания

Синфазный дроссель — важнейший компонент входного фильтра любого импульсного источника питания. Дело в том, что в процессе работы импульсного преобразователя любой топологии, при переключении полевых транзисторов возникают синфазные помехи, которые распространяются в проводниках и по дорожкам печатных плат.

Эти помехи представляют собой вредные импульсные токи высокочастотного диапазона, которые текут одновременно и по плюсовому и по минусовому проводам, причем в одном и том же направлении. Если эти помехи в конце концов попадут в сеть питания переменного тока, то они способны не только понизить качество функционирования приборов включенных в сеть по соседству, но даже вывести их из строя, особенно сигнальные цепи цифровых блоков.

По данной причине, сегодня все бытовые приборы, принципиально могущие стать источниками синфазных помех, оснащены синфазными дросселями. К таким прибором относятся: принтеры, сканеры, мониторы, плееры, периферия ПК, сами ПК и т. д.

В каждом устройстве, где имеется импульсный блок питания, на входе после конденсатора фильтра обязательно установлен двухобмоточный синфазный дроссель на кольцевом или П-образном сердечнике. По бокам от дросселя установлены конденсаторы для подавления дифференциальных помех (дифференциальные помехи — это отдельная тема), а также высоковольтные Y-конденсаторы.

Две обмотки синфазного дросселя намотаны на общий сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью, такого как феррит. И если по проводам обмоток потекут токи синфазной помехи — от источника в сторону сети, то магнитные поля этих токов сложатся, и индуктивность дросселя проявит себя в полной мере подавлением этих токов: львиная доля их энергии уйдет на создание магнитного поля, — таким образом амплитуда помехи существенно уменьшится, и до сети переменного тока синфазная помеха если и дойдет, то сильно ослабленной, уже не способной как-то вредоносно себя проявить.

С другой стороны, когда переменный ток из сети подается к потребителю, встречая на своем пути синфазный дроссель, он не испытывает абсолютно никакого сопротивления, ибо омическое сопротивление проводов пренебрежимо мало, а магнитные поля токов в двух проводниках направлены противоположно друг другу и равны по величине между собой.

Катушки абсолютно идентичны и намотаны идеально симметрично. Часто эти обмотки выполнены намоткой в два провода, что минимизирует индуктивность рассеивания между ними. Получается, что индуктивность синфазного дросселя для обычного импульсного тока, который в двух проводах имеет противоположное направление и одну и ту же величину, будет нулевой. Таким образом, синфазный дроссель мешает исключительно синфазным помехам, источником которых является блок питания, а не сеть переменного тока.

А если бы синфазного дросселя не было, то синфазная помеха беспрепятственно проникла бы и в сеть переменного тока, не помешали бы и конденсаторы между проводами на пути ее распространения.

Что касается эффективных конденсаторов на пути синфазной помехи, то это — керамические высоковольтные конденсаторы (Y-конденсаторы) емкостью в единицы нанофарад, устанавливаемые между каждым проводом питания и шиной заземления, чтобы часть энергии синфазных помех уходила бы в землю. Для рабочего тока данные конденсаторы представляют очень большое сопротивление, в связи с чем на КПД устройства не влияют.

Выпускаемые промышленностью выводные и SMD синфазные дроссели для плат импульсных источников питания отличаются рядом преимуществ. Они довольно компактны, не занимают много места на печатной плате, их активное сопротивление не превышает единиц мОм, а максимально допустимый ток питания через дроссель зависит по сути только от толщины провода и мощности устройства. Номинальный ток варьируется от 1мА до 10 А. Типовые величины индуктивностей — от 10 мкГн до 100 мГн.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник

Определитель насыщения сердечников из феррита или как сделать дроссель для импульсного источника питания

Содержание / Contents

↑ Теория

В наше время можно недорого купить микросхемы, позволяющие собирать простые и эффективные импульсные источники питания, например, MC34063 или LM2576. Есть даже программы-калькуляторы, помогающие определить номиналы деталей или можно воспользоваться datasheet. Но возникает одна маленькая проблема — нужно намотать дроссель, который должен обладать определенной индуктивностью и сохранять эту индуктивность при значительном токе подмагничивания — до нескольких Ампер .

К сожалению, ассортимент готовых индуктивностей в магазинах беден и нужные часто недоступны. В то же время можно купить ферритовые сердечники или взять их, например, из раскуроченных электронных балластов для люминесцентных или галогеновых ламп.
Определить индуктивность можно без специальных приборов с помощью компьютера и программного пакета Arta Software, о чем я писал в прошлых публикациях (LIMP — программный измеритель RCL).

Сложнее определить, войдет сердечник в насыщение (и нарушится нормальная работа блока питания) или нет. Многолетний редактор журнала «Радио» и автор множества статей по тематике импульсных преобразователей Сергей Алексеевич Бирюков написал статью «Дроссели для импульсных источников питания на ферритовых кольцах». В ней есть практическая схема, позволяющая увидеть и измерить ток насыщения на экране осциллографа.

В статье множество формул и таблиц, я же постараюсь объяснить всё ненаучно, на пальцах.

Для того чтобы сделать дроссель надо рассчитать или взять из datasheet нужную индуктивность. Берем сердечник, на котором будем наматывать катушку и мотаем несколько десятков витков удобным проводом, например, 0,3 мм. Измеряем индуктивность, затем рассчитываем, сколько надо витков для будущего дросселя. Для этого вспоминаем, что индуктивность прямо пропорциональна квадрату числа витков. Если намотано 30 витков и индуктивность 20 мкГн, то чтобы получить 180 мкГн, надо намотать 90 витков.

Теперь вспомним что такое Ампер -витки. Это произведение числа витков на протекающий ток. Сердечник одинаково намагнитят 200 витков при токе 1 А или 1 виток при токе 200 А, или 50 витков при токе 4 А. Значит, если мы узнаем, при каком токе насытится сердечник от нашей пробной катушечки в 30 витков, мы легко узнаем какой ток выдержит наш дроссель с рабочей катушкой в 90 витков.

Надо только не забывать, что индуктивность лучше делать немного бОльшей, чем рекомендуется и что при уменьшении числа витков индуктивность падает гораздо быстрее, чем растет допустимый ток. Кроме того, для уменьшения потерь надо использовать толстый провод.
Не исключено, что данный сердечник может не подойти, тогда, если это кольца, можно сложить два-три кольца или взять другой типоразмер или даже включить два дросселя последовательно.

↑ Схема

Я собрал измеритель на небольшой плате, детали самые обычные, там, где удобно, ставлю SMD и вам советую. Полевой транзистор — любой с нужной проводимостью на ток от 20 А и выше, с низким сопротивлением канала в открытом состоянии, можно низковольтный. Я поставил IFRP150. Стабилизатор 6 В на микросхеме 78L06. Если ее нет, можно ставить 78L05 и добавить 1-2 диода типа КД522 в разрыв общего провода 78L05 анодом к стабилизатору. Емкости С3С4 я поставил по 2200 мкФ на 35 В. Номиналы деталей не критичны. В процессе испытаний я понял, что нужна небольшая доработка схемы. Вместо VD3 VD4 я поставил один стабилитрон Д816В. Для увеличения импульса тока до 12 А между базой и эмиттером VT1 надо поставить резистор с номиналом, как у R5. Эти небольшие изменения позволяют испытать готовые индуктивности в несколько миллигенри. Номинал R4 я уменьшил втрое, что сделало луч на экране более ярким. Сигнал к входу синхронизации осциллографа снимается с вывода 11 микросхемы через резистор 1 кОм.

↑ Наладка

Вместо L1 подключить резистор примерно 1 кОм и проверить прямоугольную форму импульсов на выводе 11 микросхемы, на стоке, проверить регулировку изменения скважности от R3. При исправных деталях наладка не требуется. Если необходимо, можно по вкусу изменить частоту и диапазон регулировки емкостью С2 и резисторами R3R4.

↑ Работа с прибором

Возможны варианты – перелома не будет, а будет треугольник, который не растет при повороте регулятора R3. Это значит, насыщения нет, надо увеличить число витков катушки. Или форма не треугольная, а сглаженная – велико активное сопротивление катушки.
Если вы проверяете трансформатор, будьте осторожны, на неподключенных обмотках может быть значительное напряжение! И категорически запрещаю проверять так строчные телевизионные трансформаторы или силовые трансформаторы компьютерных блоков питания! Если катушка имеет индуктивность несколько миллигенри, она накапливает значительную энергию, которую поглощает мощный стабилитрон (он за этим и нужен), при этом он сильно разогревается (я это почувствовал по запаху), поэтому измерения таких катушек должны быть непродолжительны (я не спеша настраиваю осциллограф с небольшим импульсом, а потом поворачиваю ось R3 и засекаю ток перелома).

↑ Печатная плата

↑ Итого

Для тех, кто занимается импульсными источниками питания, данный прибор будет полезен. Радиолюбитель обычно делает единичные устройства из тех узлов из деталей, которые может найти. Я не согласен с теми, кто пишет, что для LM2576 дроссель можно намотать на гвозде. Работать он может и будет (за счет внутримикросхемных ограничителей и предохранителей), но получить хороший КПД и хорошую стабилизацию не получится. Прибор, конечно, не первой необходимости, но дешев, прост и портативен, поэтому иметь его полезно.

↑ Файлы

Оригинальная статья Бирюкова и плата в формате LAY
▼ core_ind.rar 271,77 Kb ⇣ 351

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Дроссель для импульсного блока питания своими руками

Самодельный импульсный источник питания

Ср, 17.09.2014, 20:49 | Сообщение # 351

доц На холостом ходу вывод 7 — рис.3 Под нагрузкой 3А вывод 7 — рис.4 На рис.5 дросселя. При 40 витках в один провод дроссель был чуть тепленький при токе в 3А. При 20 витках в 3 жилы дроссель нагревался сильнее. Наиболее сильно грелся дроссель, рис.6, 17 витков в 5 жил. Как говорил ранее осциллограф у меня не фонтан! Если я правильно посчитал частоту, то она составляет примерно 60-70кГц. (рис. 1 установки 10мкс, рис.2 пила на 5 выводе). Я так понимаю 60-70кГц это много? В БП доноре стоит цепочка 12к, 1n5 на генераторе ШИМ, что составляет примерно 55,5кГц, а я поставил 15к, 1n0 — 66,6кГц. Завтра попробую сопротивление увеличить до 18к. Вот с этим проблема, да и за огромной выходной мощностью я не гонюсь. Для меня критична высота корпуса не более 30-35мм. Купил на 330мкф, но тестер показал емкость 210мкф. Поэтому поставил от старого блока 220мкф, тестер показывает 219мкф. Защита по току и КЗ на схеме предусмотрена на LM393. Только пока не установлена. сегодня ради эксперимента питание ШИМ собрал по 2 варианту (анод диода подцепил после дросселя). напряжения стали вполне адекватными. БП работает. Грузил на 5А несколько минут. Транзисторы и дроссель на выходе теплые, диоды на выходе чуть горячее. Дросселя ставил разные, рис. Но опять таки без нагрузки греется резистор снабера в первичке транса. При токе в 5А греется сильно. Пока это единственная проблема! Добавлено (24.09.2014, 22:09) ——————————————— Подскажите! Если я правильно понимаю, то RC цепочка снабера должна как-то соответствовать частоте ШИМ? Если до, то как? Источник Тема: Дроссель импульсного стабилизатера. Опции темы Дроссель импульсного стабилизатера. Можно ли в качестве дросселя в схеме использовать без переделок подходящую по индуктивности вторичную обмотку выходного импульсного транса от компьютерного блока питания? Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Нет, поскольку там ферритовый магнитопровод собран без зазора и материал будет входить в насыщение. Re: Дроссель импульсного стабилизатера. А чем это грозит, если стабилизатор будет работать зарядным устройством для автоаккульматоров с током 5-6 Ампер? Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Поскольку токи относительно не большие то только тем что будет грется дроссель, в худшем случае от этого может сгореть транзистор VT1. Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Из бп должен подойти дроссель групповой стабилизации, по крайней мере сердечник там подходящий, не будет насыщаться. Да и обмотку легко перемотать. Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Когда сердечник дросселя входит в насыщение, то магнитная проницаемость резко падает. Соответственно индуктивность у дросселя тоже падает (на несколько порядков). А чем это грозит — берем калькулятор и считаем. Re: Дроссель импульсного стабилизатера. 1.Как влияет значение номинала индуктивности в подобных схемах? 2.Что будет, ежели вместо дросселя в 600 мкГн установить 50-100 мкГн? 3.Может быть, стОит увеличить в 2 раза (до 100 кГц) частоту работы ШИМа? Последний раз редактировалось PCUser; 22.12.2014 в 10:53 . Re: Дроссель импульсного стабилизатера. 1. зачем повторять эту сложную (нескладную) схему, всего лишь импульсного стабилизатора. Что, проще схем нет? 2. Если уж повторять то: разобрать транс от импульсника, вставить в зазоры прокладку и подобрать кол-во витков до получения нужной индуктивности — невыполнимо? 3. повышать частоту генерации в 2 раза — это как раз тот случай когда провозиться с наладкой можно еще очень долго. (не понимая как вообще ЭТО работает) —- Вообще уровень вопросов, обсуждаемых на этом форуме скатился до почти «электронной безграмотности» Последний раз редактировалось samodelkin; 22.12.2014 в 13:39 . Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Мне схема представляется не очень сложной. Вначале сделал похожую схему на тиристоре, но банально не хватило напряжения на вторичке транса — зарядный ток не превышал 1.5 Ампера. (схемка внизу поста) Перематывать (да ещё с подбором!) импульсные трансы — в лом! Нет ни провода, ни возможности, ни желания. Двумя словами — НЕ ВЫПОЛНИМО! Как работает ШИМ на TL-ке — более-менее понятно, а, вот, с реализацией стаба на дросселе — ниякого опыта! Ну, а я и не претендую на почётное звание старого телемастера! Я — начинающий молодой электронщик! Тепереча прикиньте, каково здесь нам, аборигенам! *** Так, по каким-жеть правилам выбирается индуктивность дросселя, материал и сечение евоного сердечника? Последний раз редактировалось PCUser; 22.12.2014 в 16:11 . Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Re: Дроссель импульсного стабилизатера. PCUser, ну ведь все легко ищется… наберите в гугле «расчет дросселя импульсного стабилизатора» — ведь именно ЭТО нужно? Спасибо. Жуть берёт от количества формул для расчёта! ———- Сообщение добавлено 23.24 ———- Предыдущее сообщение было 22.46 ———- В порядке бреда: а что, если заменить дроссель мощным резистором, сопротивлением 0,5 — 1 Ом? Требования по пульсациям, как я понимаю, к заряднику можно выставить не высокие. Может я ошибаюсь? Последний раз редактировалось PCUser; 22.12.2014 в 20:11 . Re: Дроссель импульсного стабилизатера. В дросселе накапливается энергия, а в резисторе нет Re: Дроссель импульсного стабилизатера. Вот описание и вид дросселя для этой схемы — » Наиболее важным звеном в схеме является дроссель Др1. Так как в процессе работы происходит намагничивание магнитопровода постоянным током — из-за насыщения индуктивность его сильно зависит от протекающего тока. С целью уменьшения влияния подмагничивания на индуктивность, предпочтительней использовать альсиферовые магнитопроводы с малой магнитной проницаемостью, насыщение которых происходит при значительно больших магнитных полях, чем у ферритов. Если используется Ш- образный или П — образный магнитопровод, в местах сопряжения половинок необходимо установить текстолитовую прокладку толщиной около 1 мм. Можно использовать магнитопроводы от импульсных трансформаторов блоков питания телевизоров или строчных трансформаторов. Очень хорошо подходят броневые сердечники больших типоразмеров и стержневые сердечники с боковыми щёчками. С худшим результатом можно использовать кольцевые ферритовые или альсиферовые магнитопроводы диаметром не менее 40 мм. и толщиной 10 мм. — если кольцо удастся разрезать и соединить половинки с фиксированным зазором — это улучшит технические характеристики. Обмотку наматывают до полного заполнения окна магнитопровода проводом ПЭВ-2 1,5 мм или в два провода ПЭВ-2 1,0 мм . « Источник Читайте также:  Винтовые сваи под забор своими руками Оцените статью Вам также может понравиться Как сделать шкаф для лпс своими руками Kak sdelat shkaf dlya lps petov Lps : Как сделать шкаф для лпс . Как сделать шкаф для лоджии своими руками Пошаговая инструкция, как изготовить простой шкаф на Как сделать шкаф для кухни своими руками Кухонные шкафы своими руками – пошаговое описание изготовления Как сделать шкаф для кукол своими руками Как сделать шкаф для кукол своими руками У каждой владелицы Как сделать шкаф для коридора своими руками Делаем шкаф-купе самостоятельно от проекта до сборки Как сделать шкаф для копчения своими руками Как сделать коптильный шкаф своими руками Метод приготовления Как сделать шкаф для комнаты своими руками Делаем шкаф-купе самостоятельно от проекта до сборки Как сделать шкаф для канцелярии своими руками Из картонных коробок и зажимов сделала в кабинете книжный Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты