ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг
Home  Радиотехника Способы борьбы с помехами в импульсных блоках питания |
Способы борьбы с помехами в импульсных блоках питания
Импульсные блоки питания (ИБП), построенные на основе преобразователей постоянного (выпрямленного сетевого) напряжения в переменное, генерируют нежелательные помехи. На коллекторах (стоках) силовых ключей контролеров ИБП присутствует напряжение, близкое по форме к прямоугольному, размахом, достигающим 600. 700В. Кроме того, в ИБП существуют замкнутые цепи, по которым циркулируют импульсные токи с достаточно крутыми фронтами и спадами (0,1. 1 мкс) и амплитудой до 3. 5А и более.
Поэтому ИБП служит источником интенсивных помех, спектр которых простирается от 16. 20 кГц до десятков мегагерц. Эти помехи распространяются в питающую сеть переменного тока и в нагрузку блока питания, создавая интерференционные полосы на экранах телевизоров, мониторов, снижая отношение сигнал-шум в трактах записи-воспроизведения видеозаписывающей аппаратуры и т.д. Величина этих паразитных сигналов зависит от частоты преобразования, качества входных и выходных фильтрующих цепей, а на частотах свыше 1 МГц — от конструкции и монтажной схемы преобразователя.
Вообще говоря, ШИМ-преобразователи, которые работают с постоянной частотой переключений, генерируют помехи в известной полосе частот, что облегчает задачу их подавления и является одной из причин их широкого применения в схемах импульсных БП бытовой техники.
Однако, импульсные блоки питания, независимо от типа применяемого ШИМ-преобразователя, должны быть оснащены схемами подавления двух основных видов помех. Этими помехами являются входная несимметричная (дифференциальная) и входная симметричная (синфазная) помехи.
Механизмы возникновения, распространения и методы борьбы в импульсных блоках питания с данными помехами рассмотрим на примере соответствующих эквивалентных схем преобразователей.
Рис.1 Возникновение несимметричной помехи
Входная несимметричная помеха является шумовым током, протекание которого обусловлено разностью напряжений Vin между двумя входными проводниками (рис. 1). Ключевой транзистор преобразователя представлен на рисунке в виде переключателя Fs, который последовательно включается и выключается с частотой пдэекточения преобразователя. Нагрузка изображена в виде переменного резистора RL, сопротивление которого изменяется в зависимости от тока нагрузки. Пассивные элементы L и С соответствуют входному фильтру, встроенному в преобразователь. Кроме того, практически все преобразователи оснащены входным конденсатором Cь, а некоторые также имеют, по крайней мере, небольшую последовательную индуктивность (дроссель), учитываемую в импедансе источника Zs (в Zs также учтена собственная индуктивность сглаживающего электролитического конденсатора сетевого выпрямителя).
Эффективное подавление несимметричной помехи достигается посредством шунтирующего действия конденсатора Сь, который должен иметь высокое качество и характеризоваться малыми эквивалентными последовательными индуктивностью (ЭПИ) и сопротивлением (ЭПС) в соответствующем диапазоне частот (обычно в области частот переключения и выше). В реальных схемах Сь обычно представляет собой конденсатор постоянной емкости 0,1. 1,0 мкф, шунтирующий электролитический конденсатор сетевого выпрямителя. В выпрямителе одновременно стремятся применять высококачественные, как правило, танталовые, электролитические конденсаторы с малыми ЭПИ и ЭПС.
Рис.2 Возникновение паразитной помехи
Симметричная помеха возникает следующим образом. В преобразователе ключевой транзистор, как правило, устанавливается таким образом, чтобы обеспечивался хороший тепловой контакт между его корпусом и шасси БП (радиатором). С целью обеспечения максимальной теплопередачи толщина электрической изоляции между коллектором или стоком ключевого транзистора и шасси делается как можно меньше. В результате между стоком или коллектором транзистора и шасси образуется паразитная емкость Ср (рис.2). Когда транзисторный ключ замыкается или размыкается, возникает ток помехи, протекающий от переключателя через паразитную емкость Ср, RL и С, а затем через заземление обратно к шасси. Этот ток довольно мал, поскольку паразитная емкость невелика (ее типичное значение меньше 10 пф). В то же время, используемый в преобразователе LC фильтр совершенно неэффективен против этого вида тока помехи, поскольку он протекает не через фильтр, а в обход его.
Симметричная помеха подавляется с помощью симметрирующего трансформатора, который представляет собой катушку индуктивности с двумя обмотками, имеющими одинаковое число витков. Она обладает высоким импедансом для симметричного тока, но практически нулевым для несимметричного.
Несимметричный ток (включающий потребляемый ток) втекает в верхнюю обмотку трансформатора и вытекает из нижней. Поскольку токи через эти обмотки равны по величине и противоположны по направлению, а число витков в обмотках одинаково, результирующий магнитный поток в сердечнике, обусловленный несимметричным током, оказывается равным нулю, хотя величина потребляемого тока может быть очень велика. Благодаря этому в симметрирующем трансформаторе обычно используют сердечник с высокой магнитной проницаемостью без воздушного зазора. Причем он имеет достаточно высокую индуктивность для симметричного тока при использовании обмоток всего в несколько витков. Значительно меньший по величине ток симметричной помехи протекает в основном через нижнюю обмотку, а также и через верхнюю в одном и том же направлении. Следовательно, симметрирующий трансформатор обладает высоким импедансом для токов симметричной помехи.
В качестве дополнительных мер подавления помех в импульсных БП применяются следующие:
уменьшение паразитных емкостных связей между цепями первичного (сетевого) напряжения и вторичными цепями; выбор оптимальных режимов переключения транзисторов и диодов, предотвращающих резкие перепады напряжения; сокращение площади контуров, охватываемых цепями, по которым протекают большие импульсные токи. Важное значение имеет конструкция импульсного трансформатора ИБП. Первичную обмотку, как правило, разбивают на две равные секции, одна из которых наматывается в первых слоях катушки, а другая — в последних. Таким образом, все остальные области располагаются между этими секциями. Кроме того, первичные и вторичные обмотки обычно разделяются внутренним экраном. Достаточно эффективным является применение общего экрана в виде короткозамкнутого витка из медной фольги, охватывающего импульсный трансформатор.
Перечисленных мер, как правило, оказывается достаточно, и поэтому в бытовой аппаратуре импульсные БП обычно применяются без экранирующих кожухов.
Рис.3 Типовая схема сетевого фильтра и выпрямителя
Некоторые из рассмотренных способов борьбы с помехами в ИБП иллюстрируются на примере типовой схемы сетевого выпрямителя (рис. 3), применяемого в конструкциях ВМ и ТВ. Конденсаторы С5. С8, установленные параллельно диодам Д1. Д4 мостового выпрямителя сетевого напряжения служат для подавления несимметричных помех. Эту же роль выполняют конденсаторы С1,2, которые симметрируют потенциалы сетевого провода относительно шасси радиоэлектронной технике.
Источник
Тема: Импульсник и помехи
Опции темы
Поиск по теме
Импульсник и помехи
Не сочтите за флуд, просто некоторые аспекты использования «дешёвых» импульсников с трансивером. Которые всплыли в моей практике,может кому поможет.
Как правило такие ИБП «массово продающиеся на наших рынках» не предназначены для использования с приемно передающей техникой! Их клепают для светодиодной рекламы и тому подобное.
В интернете, встречаются многостраничные темы о переделке всевозможных «компьютерных» ИБП и борьба с ихними высокочастотными наводками.
Как от простого редактирования номиналов обвязки ШИМ и транзистора преобразователя, до координальной переделки ИБП с применением всевозможных фильтров.
В свое время, я тоже столкнулся с огромной проблемой ИБП.
Купил платку:PS-65-13,5 (4,7A; 13,5V) от Mean Well 
Поместил в железную коробку от советского тестера. Впаял керамические емкости, параллельно каждому электролитическому конденсатору.
Включил свои миник и опечалился. Широкополосная помеха «выхлоп» гуляла по 160 до 10 м. Но самое интересное — она была явно выражена только на определенных диапазонах!
Почесав репу, решил убрать по далее ИБП и заземлить! Но это не решило всей проблемы, помеха упала в среднем на бал. Но 8 бальные трели и шум по диапазонам остался.
Опять почесав репу, понял что высокочастотная помеха лезет на выходе ИБП, по проводам питания 13,5V «потом вспомнил, что данная проблема широко обсуждалась на спец форумах, как и борьба с помехой»
Выпаял из старого сгоревшего компьютерного ИБП, колечко Т200-52 «но можно и ферритовое от старого телевизора» 
Намотал запорный дроссель — подключил к выходу ИБП, удивился тем что помехи идущие по проводам питания 13,5, остались только на определенных диапазонах!
Намотал кольцо до заполнения, можно и синфазно «в два провода + и -» и получил приличную индуктивность. Этот дроссель, в обще убрал помехи ШИМ ИБП, идущие по проводам питания 13,5 Вольт.
Поместив эту конструкцию обратно в металлическую коробку от советского тестера и заземлил — помехи исчезли полностью. Сама плата БП перестала наводить и по проводам не чего не лезет. Но такой способ последнее дело,все ИБП разные и надо экспериментировать с номиналами обвязки, парой простой диод вносит ужасную картину.
ЗЫ. В данный момент не использую металлический корпус — сильно большой и плохо вентилируемый. Поместил ИБП в пластиковый корпус — но чтоб избавится от помехи «наведенки» самой платки. Поместил ИБП под стол в удаленном от трансиверов месте)
Пользую больше года, живу за городои и все ВЧ диапазонны чистые от индустриальных помех. 
Источник
DIY: Борьба с помехами на радио от блоков питания видеорегистраторов/навигаторов
Текстом ниже не пытаюсь «открыть Америку» для читателей, просто решил поделиться своим опытом…
Все началось приблизительно, год назад, когда я обратил внимание, что, при прослушивании радио в автомобиле, появились шумы, причем проявлялись они не всегда, а только в определенных точках города, где раньше проблем с приемом никогда не было. В тот момент подумал, что это связанно с работами на радиопередающей вышке, да и сам радиоэфир слушаю редко, все больше музыку с дисков, поэтому особого внимания проблеме не уделял.
Но вот, совсем недавно, в сервисе «Вопрос-ответ» DNS встретил несколько вопросов по проблемам со штатными блоками питания видеорегистраторов и навигаторов и, при активном «гуглении», наткнулся на упоминание некачественной продукции, от которой идут наводки на автомагнитолы при прослушивании радио, и более того, помехи для GPS приемников навигаторов. «Шуметь» может как блок питания, так и устройство к нему подлюченное. Сопоставив данные факты с датой приобретения видеорегистратора Explay DVR-004 (как раз год назад), начали закрадываться подозрения, не он ли источник помех радио.
Покатался по городу, нашел точку, в которой начались помехи, вытащил блок питания видеорегистратора из прикуривателя и …
помехи пропали, радио стало слышно просто отлично!
Проблема локализована, пора заняться ее устранением 🙂
Снова изучение форумов, и приблизительный список решений:
- * Заменить некачественный блок питания на качественный.
- * Убрать импульсный блок питания и поставить стабилизатор на базе кр142ен5 или аналогов.
- * Запитать видеорегистратор от отдельного источника питания.
- * Экранировать корпус видеорегистратора и провод его питания.
- * Поставить на провод питания видеорегистратора ферритовые кольца.
- * Поставить сглаживающие фильтры по питанию на вход и/или выход блока питания регистратора.
Первый вариант я для себя отсек сразу, т.к. вскрытие блока питания моего видеорегистратора показало, что, схема, в принципе, достаточно грамотная, по крайней мере, соответствует типовой для микросхемы MC34063.
Второй вариант плох тем, что «кренки» сильно греются и их нужно хорошо охлаждать (радиатор площадью не меньше 10 см2), что достаточно пожароопасно.
Третий вариант для автомобиля совсем не подходит, не возить же с собой два аккумулятора.
Четвертый вариант, особенно в части корпуса видеорегистратора или навигатора, труднореализуем.
Для себя решил пробовать 5 или 6 вариант, т.е. ставить фильтр по питанию.
Под рукой, как раз был неисправный блок питания персонального компьютера, на входе у которого отдельной платкой стоял фильтр по питанию, решил попробовать его.
Замеры шумов при его подключении показали, что они «живее всех живых» 🙂
Тогда решил собрать из подручных средств П-образный сглаживающий фильтр, не заморачиваясь его расчетами.
Под рукой, как раз, были необходимые компоненты, а именно:
- * Конденсаторы 25V 1000uF (продаются в любом радиомагазине за сущие копейки).
- * Дроссель (выпаял из неисправного блока питания).
- * Штекер в прикуриватель автомобиля (позаимствован с неисправного автомобильного компрессора).
Первым делом поставил в штекер предохранитель, чтобы, в случае короткого замыкания, не спалить электронику автомобиля или блок питания видеорегистратора. Именно отсутствие предохранителя и стало причиной мучительной смерти компрессора, когда на морозе лопнула оплетка его провода и произошло короткое замыкание. Второй раз на эти грабли решил не вставать.
Для быстрой проверки изготовил «прототип» — распаял схемку «навесом». Получилась такая конструкция.
Первое же испытание «в поле» показало неплохой результат, уровень шумов снизился существенно, небольшие помехи остались, но их можно списать на действительно низкий уровень сигнала в некоторых местах нашего города. Также, не стал ставить ферритовые кольца на провод питания, т.к. их под рукой не оказалось, а полученный эффект меня устроил 🙂
Следующим шагом – облагородил схемку в небольшой корпус из под мышки Logitech, уж очень не хотелось снимать часть панели в авто и припаивать получившийся фильтр непосредственно к разъему «прикуривателя».
Для этого разобрал блок питания видеорегистратора
отпаял пружинку и минусовой контакт
Выкинул «потроха» мышки и разместил фильтр и блок питания внутри ее корпуса, закрепив элементы с помощью клеевого термопистолета.
Результат получился вполне симпатичный
На этом все, надеюсь мой опыт пригодится кому-нибудь еще.
Источник