Έμπορος φίλτρων EMC

Φίλτρα δικτύου | Αγοράστε φίλτρα ραδιοφωνικών παρεμβολών

Τα φίλτρα ΗΜΣ είναι επίσης γνωστά ως φίλτρα δικτύου και φίλτρα καταστολής ραδιοπαρεμβολών. Εν συντομία, το φίλτροηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα ή κύκλωμα. Το κύκλωμα χρησιμοποιείται για την καταστολή των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (ΗΜΙ) και συνεπώς για τη βελτίωση της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (ΗΜΣ) των συσκευών. Αυτά τα φίλτρα δικτύου διασφαλίζουν ότι οι ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές είναι λιγότερο ευαίσθητες σε παρεμβολές από το περιβάλλον. Τα φίλτρα ΗΜΣ εξασφαλίζουν επίσης ότι οι ίδιες οι ηλεκτρικές συσκευές παράγουν λιγότερες παρεμβολές που θα μπορούσαν να επηρεάσουν άλλες συσκευές.

Ιστορία του φίλτρου ΗΜΣ

Η ανάπτυξη των φίλτρων ΗΜΣ ξεκίνησε στις αρχές της ηλεκτρονικής και της ηλεκτρολογίας, όταν αναγνωρίστηκε η ανάγκη ελαχιστοποίησης των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (ΗΜΣ). Καθώς οι ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές έγιναν πιο διαδεδομένες τον 20ό αιώνα, αυξήθηκε και η ποσότητα των ανεπιθύμητων ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών που παράγονται από αυτές τις συσκευές.

Φίλτρα ΗΜΣ στη δεκαετία του 1960 και του 70

Στις δεκαετίες του 1960 και του 1970 αναπτύχθηκαν οι πρώτες συστηματικές προσεγγίσεις για την καταστολή αυτών των παρεμβολών. Αυτό οδήγησε στην ενσωμάτωση κυκλωμάτων φίλτρων στις ηλεκτρικές συσκευές για τη βελτίωση της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (ΗΜΣ).

Τα πρώτα φίλτρα ΗΜΣ

Τα πρώτα φίλτρα ΗΜΣ βασίστηκαν σε απλούς συνδυασμούς επαγωγών και χωρητικοτήτων. Καθώς η τεχνολογία εξελισσόταν και οι απαιτήσεις ΗΜΣ αυξάνονταν, εμφανίστηκαν πιο σύνθετα και αποδοτικά σχέδια φίλτρων. Τα διεθνή πρότυπα και οι κανονισμοί, όπως η οδηγία ΗΜΣ της Ευρωπαϊκής Ένωσης, συνέβαλαν επίσης στην περαιτέρω ανάπτυξη θέτοντας αυστηρά όρια για τις ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές και την ανοσία.

Φίλτρα ΗΜΣ σήμερα

Σήμερα, τα φίλτρα ΗΜΣ αποτελούν ουσιαστικό μέρος των σύγχρονων ηλεκτρονικών, εξασφαλίζοντας την αξιοπιστία και την ασφάλεια των συσκευών σε έναν ολοένα και περισσότερο συνδεδεμένο και ηλεκτρισμένο κόσμο.

Ένα φίλτρο ΗΜΣ λειτουργεί ως φίλτρο καταστολής παρεμβολών εξασθενίζοντας ή εμποδίζοντας ανεπιθύμητα σήματα παρεμβολών υψηλής συχνότητας, ενώ τα επιθυμητά σήματα χαμηλής συχνότητας μπορούν να περάσουν ανεμπόδιστα. Αυτό επιτυγχάνεται με το συνδυασμό παθητικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

1. Επαγωγείς (πηνία):

   Αυτά τα εξαρτήματα δρουν σαν αντιστάσεις για τα σήματα υψηλής συχνότητας. Εάν μια παρεμβολή υψηλής συχνότητας προσκρούσει σε ένα πηνίο, η παρεμβολή εξασθενεί και δεν μπορεί να περάσει.

2. Πυκνωτές (πυκνωτές):

   Οι πυκνωτές εκτρέπουν τα σήματα υψηλής συχνότητας προς τη γη ή τα εμποδίζουν λειτουργώντας ως βραχυκύκλωμα για αυτές τις συχνότητες. Αυτό εμποδίζει την παρεμβολή να διεισδύσει στη συσκευή που πρέπει να προστατευθεί ή να εκπέμπεται από αυτήν.

3. Αντιστάσεις:

   Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένα φίλτρα ΗΜΣ για την εξασθένηση ορισμένων συχνοτήτων και τη βελτίωση του αποτελέσματος φιλτραρίσματος.

Συνήθως, το φίλτρο ΗΜΣ αποτελείται από ένα συνδυασμό αυτών των στοιχείων τοποθετημένων σε διαφορετικές διαμορφώσεις για την καταστολή τόσο των παρεμβολών κοινού τρόπου λειτουργίας (ίδια φάση σε όλες τις γραμμές) όσο και των παρεμβολών διαφορικού τρόπου λειτουργίας (διαφορετικές φάσεις σε διαφορετικές γραμμές).

Υπάρχουν διάφοροι τύποι φίλτρων ΗΜΣ που χρησιμοποιούνται ανάλογα με την εφαρμογή και τον τύπο της παρεμβολής που πρέπει να κατασταλεί. Ακολουθούν οι σημαντικότεροι τύποι φίλτρων ΗΜΣ:

1. Φίλτρο δικτύου (φίλτρο ΗΜΙ δικτύου)

   Χρησιμοποιείται για την καταστολή παρεμβολών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Συχνά συναντάται σε οικιακές συσκευές, βιομηχανικά συστήματα και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.

2. Φίλτρα κοινού τρόπου λειτουργίας (πηνία κοινού τρόπου λειτουργίας)

   Καταστέλλουν τις παρεμβολές κοινού τρόπου λειτουργίας που εμφανίζονται σε φάση σε όλες τις γραμμές. Χρησιμοποιούνται σε μονάδες τροφοδοσίας, γραμμές δεδομένων και συστήματα επικοινωνίας.

3. Φίλτρα διαφορικού τρόπου (διαφορικοί στραγγαλιστές)

   Καταστέλλουν τις διαφορικές παρεμβολές που εμφανίζονται μεταξύ δύο γραμμών. Χρησιμοποιούνται συχνά σε συσκευές ήχου και εικόνας καθώς και σε συστήματα επικοινωνίας.

4. Φίλτρα χωρητικότητας (φίλτρα πυκνωτών)

   Χρησιμοποιούν πυκνωτές για να εμποδίζουν παρεμβολές υψηλής συχνότητας και να επιτρέπουν τη διέλευση σημάτων χαμηλής συχνότητας. Κατάλληλα για χρήση σε ηλεκτρονικά κυκλώματα και μονάδες τροφοδοσίας.

5. Επαγωγικά φίλτρα (φίλτρα πηνίων)

   Χρησιμοποιούν πηνία για την απόσβεση παρεμβολών υψηλής συχνότητας. Χρησιμοποιούνται συχνά σε συνδυασμό με πυκνωτές για να σχηματίσουν φίλτρα LC.

6. Φίλτρα LC (φίλτρα επαγωγής-πυκνωτή)

   Συνδυασμός επαγωγών και πυκνωτών για αποτελεσματική εξασθένηση των παρεμβολών. Συχνά συναντώνται σε μονάδες τροφοδοσίας, μεταγωγικά τροφοδοτικά και μετατροπείς συχνότητας.

7. Φίλτρο RC (φίλτρο αντίστασης-πυκνωτή)

   Συνδυασμός αντιστάσεων και πυκνωτών για την καταστολή παρεμβολών υψηλής συχνότητας. Χρησιμοποιείται συχνά σε ηλεκτρονικά κυκλώματα και εφαρμογές ήχου.

8. Φίλτρο PI

   Αποτελείται από δύο πυκνωτές και ένα πηνίο τοποθετημένα όπως το γράμμα "π". Αποτελεσματικό στην εξασθένιση παρεμβολών υψηλής συχνότητας σε συστήματα τροφοδοσίας.

9. Φίλτρο EMC (φίλτρο ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας)

   Αναπτύχθηκε ειδικά για τη βελτίωση της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας των συσκευών. Χρησιμοποιείται σε συστήματα επικοινωνίας, εφαρμογές αυτοκινήτων και βιομηχανικά συστήματα ελέγχου.

10. Φίλτρα φερρίτη (πυρήνες φερρίτη και σφαιρίδια φερρίτη)

    Χρησιμοποιούν υλικά φερρίτη για την καταστολή παρεμβολών υψηλής συχνότητας σε γραμμές. Συχνά συναντώνται σε γραμμές δεδομένων, καλώδια USB και καλώδια δικτύου.

Αυτοί οι τύποι φίλτρων είναι απαραίτητοι για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από οικιακές συσκευές και βιομηχανικό εξοπλισμό έως ευαίσθητα συστήματα επικοινωνίας, για να εξασφαλίζουν ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα και λειτουργία χωρίς παρεμβολές.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι φίλτρων ΗΜΣ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανάλογα με την εφαρμογή και τον τύπο της παρεμβολής. Μερικοί από τους πιο συνηθισμένους τύπους φίλτρων ΗΜΣ είναι οι εξής:

1. Φίλτρα διαφορικής λειτουργίας: Αυτά τα φίλτρα χρησιμοποιούνται συνήθως για την καταστολή παρεμβολών που εμφανίζονται σε διαφορική λειτουργία, δηλαδή μεταξύ των φάσεων ή των αγωγών ενός κυκλώματος. Μπορούν να εγκατασταθούν τόσο στην πλευρά του δικτύου όσο και στην πλευρά του φορτίου.

2. Φίλτρα κοινής λειτουργίας: Τα φίλτρα αυτά χρησιμοποιούνται για την καταστολή παρεμβολών που εμφανίζονται σε κοινή λειτουργία, δηλαδή σε όλους τους αγωγούς ενός κυκλώματος ταυτόχρονα. Συχνά εγκαθίστανται στην πλευρά του δικτύου.

3. Φίλτρα LCL: Τα φίλτρα αυτά αποτελούνται από συνδυασμό επαγωγών (L), πυκνωτών (C) και στραγγαλιστικών στοιχείων (L). Χρησιμοποιούνται για την καταστολή τόσο του διαφορικού όσο και του κοινού τρόπου λειτουργίας και παρέχουν μεγαλύτερο εύρος ζώνης για την καταστολή του θορύβου.

4. Φίλτρα LC: Τα φίλτρα αυτά αποτελούνται από συνδυασμό πηνίων (L) και πυκνωτών (C). Χρησιμοποιούνται κυρίως για την καταστολή του διαφορικού τρόπου λειτουργίας και προσφέρουν περιορισμένο εύρος ζώνης για καταστολή θορύβου.

Οι διαφορές μεταξύ αυτών των φίλτρων έγκεινται κυρίως στη διαμόρφωσή τους, στον τύπο των παρεμβολών που μπορούν να καταστείλουν, στο εύρος ζώνης καταστολής παρεμβολών και στο κόστος. Ορισμένα φίλτρα μπορούν να καταστέλλουν τόσο τον διαφορικό τρόπο λειτουργίας όσο και τον κοινό τρόπο λειτουργίας, ενώ άλλα φίλτρα ειδικεύονται μόνο σε έναν από αυτούς τους τρόπους λειτουργίας. Η επιλογή του σωστού φίλτρου εξαρτάται από τις ειδικές απαιτήσεις της εφαρμογής και την υπάρχουσα παρεμβολή.

Τα φίλτρα ΗΜΣ διαφέρουν κυρίως ως προς τον σχεδιασμό τους, τις αρχές λειτουργίας τους και τις ειδικές εφαρμογές τους. Ακολουθεί μια λεπτομερής επισκόπηση των διαφορών μεταξύ των διαφόρων τύπων φίλτρων ΗΜΣ:

1. Φίλτρα δικτύου (φίλτρα ΗΜΣ δικτύου):

   Ένα φίλτρο δικτύου αποτελείται από πηνία, πυκνωτές και μερικές φορές αντιστάσεις. Φιλτράρει τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας που προέρχονται από το ηλεκτρικό δίκτυο ή εκπέμπονται σε αυτό. Τα φίλτρα δικτύου χρησιμοποιούνται σε οικιακές συσκευές, βιομηχανικά συστήματα και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης για να εξασφαλίζουν ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα και λειτουργία χωρίς παρεμβολές.

2. Φίλτρα κοινού τρόπου λειτουργίας (πηνία κοινού τρόπου λειτουργίας):

   Ένα φίλτρο κοινού τρόπου λειτουργίας αποτελείται από πηνία που επηρεάζουν ταυτόχρονα και τις δύο γραμμές ενός ζεύγους. Καταστέλλει τις παρεμβολές κοινού τρόπου λειτουργίας σε όλες τις γραμμές. Τα φίλτρα κοινού τρόπου λειτουργίας χρησιμοποιούνται σε μονάδες τροφοδοσίας, γραμμές δεδομένων και συστήματα επικοινωνίας για να εξασφαλίζουν ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα και λειτουργία χωρίς παρεμβολές.

3. Διαφορικά φίλτρα (πηνία διαφορικής λειτουργίας):

   Ένα διαφορικό φίλτρο αποτελείται από πηνία που λειτουργούν μεταξύ δύο γραμμών. Καταστέλλει τις διαφορικές παρεμβολές που εμφανίζονται μεταξύ των γραμμών. Αυτά τα φίλτρα χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό ήχου και εικόνας και σε συστήματα επικοινωνίας για τη βελτίωση της ποιότητας του σήματος και της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας.

4. Χωρητικά φίλτρα (φίλτρα πυκνωτών):

   Ένα χωρητικό φίλτρο αποτελείται από πυκνωτές. Αποκλείει τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας και επιτρέπει τη διέλευση σημάτων χαμηλής συχνότητας. Τα χωρητικά φίλτρα χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα και μονάδες τροφοδοσίας για τη βελτίωση της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και τη διασφάλιση της λειτουργίας των συσκευών χωρίς παρεμβολές.

5. Επαγωγικά φίλτρα (φίλτρα πηνίων):

   Ένα επαγωγικό φίλτρο (φίλτρο πηνίου) αποτελείται από πηνία που εξασθενούν τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας. Χρησιμοποιείται συχνά σε συνδυασμό με πυκνωτές για να σχηματίσει φίλτρα LC. Τομείς εφαρμογής είναι τα ηλεκτρονικά κυκλώματα και οι μονάδες τροφοδοσίας, όπου εξασφαλίζει αποτελεσματική καταστολή παρεμβολών.

6. Φίλτρο LC (φίλτρο επαγωγής-πυκνωτή):

   Ένα φίλτρο LC αποτελείται από πηνία και πυκνωτές. Αποσβένει αποτελεσματικά τις παρεμβολές που προκαλούνται από τον συντονισμό μεταξύ αυτών των στοιχείων. Τα φίλτρα LC χρησιμοποιούνται σε μονάδες τροφοδοσίας, μεταγωγικά τροφοδοτικά και μετατροπείς συχνότητας για να εξασφαλίζουν λειτουργία χωρίς παρεμβολές και καλύτερη ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα.

7. Φίλτρο RC (φίλτρο αντίστασης-πυκνωτή):

   Ένα φίλτρο RC αποτελείται από αντιστάσεις και πυκνωτές. Αποσβένει τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας μέσω αντίστασης και χωρητικότητας. Τα φίλτρα RC χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά κυκλώματα και εφαρμογές ήχου για τη βελτίωση της ποιότητας του σήματος και την καταστολή ανεπιθύμητων συχνοτήτων, με αποτέλεσμα πιο σταθερή και αξιόπιστη απόδοση.

8. Φίλτρο PI:

   Ένα φίλτρο PI αποτελείται από δύο πυκνωτές και ένα πηνίο σε διάταξη π. Εξασθενίζει τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας σε συστήματα τροφοδοσίας. Τα φίλτρα PI χρησιμοποιούνται σε συστήματα τροφοδοσίας και μετατροπείς DC-DC για τη βελτίωση της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και τη διασφάλιση σταθερής τροφοδοσίας.

9. Φίλτρα φερρίτη (πυρήνες φερρίτη και χάντρες φερρίτη):

   Τα φίλτρα φερρίτη αποτελούνται από φερριτικά υλικά τυλιγμένα γύρω από καλώδια ή σύρματα. Καταστέλλουν τις παρεμβολές υψηλών συχνοτήτων μέσω του μαγνητικού υλικού του φερρίτη. Τα φίλτρα φερρίτη χρησιμοποιούνται σε γραμμές δεδομένων, καλώδια USB και καλώδια δικτύου για να εξασφαλίζουν μετάδοση δεδομένων χωρίς παρεμβολές και καλύτερη ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα.

Αυτές οι διαφορές στον σχεδιασμό και τη λειτουργία καθιστούν δυνατή τη στοχευμένη χρήση φίλτρων ΗΜΣ ανάλογα με τις απαιτήσεις και την εφαρμογή, προκειμένου να διασφαλιστεί η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα και η λειτουργία των συσκευών χωρίς παρεμβολές.

Ένα φίλτρο δικτύου για ελεγκτές θυρίστορ έχει σχεδιαστεί για να μετριάζει τις απότομες αυξήσεις ρεύματος που προκαλούνται από τον έλεγχο φάσης και τις συνακόλουθες εκπομπές αγώγιμων παρεμβολών. Η μη γραμμική μεταγωγή των θυρίστορ προκαλεί αρμονικές και μεταβατικά ρεύματα υψηλής συχνότητας που χωρίς φιλτράρισμα θα υπερέβαιναν τις οριακές τιμές ΗΜΣ σύμφωνα με το πρότυπο EN 61800-3. Το φίλτρο λειτουργεί ως χαμηλοπερατό φίλτρο που επιτρέπει τη διέλευση της τάσης δικτύου χαμηλής συχνότητας, ενώ παρέχει υψηλή αντίσταση σειράς και διαδρομή χαμηλής αντίστασης προς τη γη για τα ρεύματα παρεμβολής υψηλής συχνότητας.

Κατά τον τεχνικό σχεδιασμό, οι μηχανικοί πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την αντίσταση κορεσμού των στραγγαλιστικών στοιχείων στην υψηλή RMS τιμή του ρεύματος φορτίου και τα ρεύματα διαρροής των πυκνωτών Y. Καθώς ένας ελεγκτής θυρίστορ φίλτρου γραμμής συχνά αλληλεπιδρά με επαγωγικά φορτία, απαιτείται ακριβής ρύθμιση της σύνθετης αντίστασης του φίλτρου για την αποφυγή κορυφών συντονισμού στο δίκτυο τροφοδοσίας. Η επιλογή ενός σχεδιασμού φίλτρου πολλαπλών σταδίων βελτιώνει την απώλεια παρεμβολής στην κρίσιμη περιοχή από 150 kHz έως 30 MHz και διασφαλίζει τη λειτουργική ακεραιότητα των γειτονικών αισθητήρων και εξαρτημάτων ελέγχου.

Η λειτουργία του φίλτρου δικτύου ΗΜΣ βασίζεται σε στοχευμένη αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης. Ένα χαμηλοπερατό δίκτυο LC αντανακλά τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας πίσω στην πηγή ή τις εκτρέπει στη γη, ενώ η τάση τροφοδοσίας 50 Hz περνάει ουσιαστικά χωρίς εξασθένηση.

Τεχνικά, οι παρεμβολές push-pull ελαχιστοποιούνται με πυκνωτές X και οι παρεμβολές κοινού τρόπου με στραγγαλιστές αντιστάθμισης ρεύματος και πυκνωτές Y. Αυτό εξασφαλίζει τη συμμόρφωση με τα σχετικά πρότυπα, όπως το IEC 60939 ή το EN 55032.

Η λειτουργία του φίλτρου ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με μια σύνδεση γείωσης υψηλής συχνότητας χαμηλής αντίστασης. Χωρίς μια επίπεδη, άβαφη επαφή με το περίβλημα, οι πυκνωτές Y δεν μπορούν να διαχέουν αποτελεσματικά τις παρεμβολές κοινού τρόπου, με αποτέλεσμα την τεράστια πτώση των ιδιοτήτων εξασθένησης.

Οι μηχανικοί πρέπει να αποφεύγουν τις παρασιτικές επαγωγές που προκαλούνται από μακριούς κλώνους γείωσης. Καθώς η επαγωγική αντίσταση αυξάνεται με τη συχνότητα(X L = 2 ⋅ π ⋅ f ⋅ L), ακόμη και μια σύντομη γραμμή τροφοδοσίας καθιστά το φίλτρο διαφανές στις παρεμβολές HF και επομένως αναποτελεσματικό.