Входной фильтр электромагнитных помех.

L5=L=450 мкГн

С55=С58=Сх=0,22 мкФ 400 В

С54=С56=Су=3,3 нФ 3 кВ.

Выходной фильтр электромагнитных помех.

L6=L=450 мкГн

С54=С56=Су=3,3 нФ 3 кВ.

С57=С59=Сх=0,22 мкФ 400 В

Обоснование выбора элементов схемы

Источник бесперебойного питания должен обеспечивать круглосуточную работу любого устройства, которое подключено к нему, с сохранением выходных параметров, поэтому к нему выдвигаются жесткие требования, как к конструкции, так и к выбору элементов схемы.

Условно элементы схемы можно разделить на элементы общего применения и специальные.

Элементы общего применения являются изделиями массового производства, поэтому они достаточно широко стандартизированы. Стандартами и нормами установлены технико-экономические и качественные показатели, параметры и размеры элементов. Такие элементы называют типовыми. Выбор типовых элементов проводится по параметрам и характеристикам, которые описывают их свойства, как при нормальных условиях эксплуатации, так и при разных влияниях (климатических, механических и др.).

Основными электрическими параметрами является: номинальное значение величины, характерной для данного элемента (сопротивление резисторов, емкость конденсаторов, индуктивность катушек и т. д.) и границы допустимых отклонений; параметры, которые характеризуют электрическую прочность и способность долгосрочно выдерживать электрическую нагрузку; параметры, которые характеризуют потери, стабильность и надежность.

Основными требованиями, которыми нужно руководствоваться при проектировании радиоэлектронной аппаратуры, являются требования по наименьшей стоимости изделия, его высокой надежности и минимальным малогабаритным показателям. Кроме того, при проектировании важно увеличивать коэффициент повторяемости электрорадиоэлементов. Исходя из перечисленных выше критериев сделаем выбор элементной базы проектируемого устройства.

Основные параметры сетевых фильтров.

Варисторы

При выбросе напряжения в сети амплитудой более чем 380 вольт срабатывают варисторы, ограничивая это напряжение. Варистором называют полупроводниковый резистор, основное свойство которого заключается в способности изменять свое сопротивление при изменении приложенного к нему электрического напряжения.

Первоначально варисторы использовали в качестве высоковольтных разрядников, для защиты электрооборудования в высоковольтных пиниях электропередач. Для изготовления варисторов используют порошок, состоящий из кристаллов карбида кремния, скрепленный связующим веществом.

Нелинейность вольт-амперной характеристики варистора связана с процессами, происходящими, на контактах и поверхности кристаллов при протекании тока. Кристаллы имеют разнообразную форму. При малом приложенном напряжении ток протекает через участки соприкосновения кристаллов. С возрастанием напряжения пропорционально увеличивается ток через эти участки и начинает протекать ток через участки с малыми зазорами между кристаллами. Чем выше напряжение; тем с большими зазорами между кристаллами подключаются участки. Новые проводящие цепочки включаются параллельно. В результате эффективное сечение, по которому протекает ток, возрастает, сопротивление уменьшается. Электропроводность такой структуры связана с несколькими механизмами: с замыканием кристаллов карбида кремния, с пробоем оксидных поверхностных пленок на кристаллах и с нагревом контактирующих точек между кристаллами.

Работу варистора в статическом режиме характеризует номинальное сопротивление Rc при определенном значении приложенного напряжения Ux.

Динамический режим работы варистора определяет дифференциальное сопротивление при том же значении приложенного напряжения

R_д=dU/dI

Важным параметром варисторов является коэффициент нелинейности, определяемый по отношению статического сопротивления к дифференциальному для одной и той же точки вольтамперной характеристики:

β = R_c/R_д=U/I • dI/dU

Коэффициент нелинейности может быть определен путем измерения значений токов I₁ и I₂ протекающих через варистор при двух известных значениях напряжений U₁ и U₂:

Β = lg • I ₂/I₁ / lg • U₂/U₁ = lgI₂-lgI₁/lgU₂ - lgU₁

Одним из основных параметров варистора является классификационное напряжение, которое измеряют при заданном классификационном значении тока. Коэффициент нелинейности устанавливается обычно для каждого значения классификационного напряжения.

На практике более удобно пользоваться температурным: коэффициентом, тока TKI — относительным изменением тока варистора при изменении температуры окружающей среды и при неизменном, приложенном, напряжении:

TK I = 1/I • dl/dT

Внешний вид варисторов различных типов - показан на рис.3.1 Наибольшее применение получили варисторы в форме дисков, шайб и стержней.

Рисунок 3.1 – Конструктивное оформление варисторов

Рисунок 3.2 – Управляемые варисторы

Обозначение варисторов состоит: из сокращенного наименования . прибора СН (сопротивление нелинейное); первая цифра означает материал (1 — карбид кремния);. вторая цифра — конструкцию (1 — стержневые, 2 — дисковые); третья цифра - габарит токопроводящего элемента; далее указывается классификационное напряжение и величина его отклонения. А- варисторы стержневого типа, Б- дискового типа. Например, СН1-2-1-56+10%. Можно получить управляемые варисторы. Для этого создают два управляющих электрода. При включении варистора в цепь поле, создаваемое управляющим электродом.

На рис. 3.2. показаны вольтамперные характеристики управляемого варистора при различных напряжениях. Управляемые варисторы используют для решения различных задач. Оригинально применение их при переменном управляющем напряжении и постоянном рабочем и наоборот. Наиболее широко применяют вариаторы в электротехнике и электронике. С помощью варисторов защищают высоковольтные линии: и линии связи от атмосферных перенапряжений, приборы и, элементы аппаратуры от перегрузок по напряжению, а также защищают контакты от разрушения.

Рисунок 3.3 – Схемы включения варисторов для защиты контактов

На рис. 3.3 приведены схемы включения варисторов для защиты контактов.

Реле, контакты которых защищены от перенапряжении, выдерживают значительно большее число срабатываний. В отличие от RC-цепочек варистор не запасает энергию. Энергия, запасенная в конденсаторе, способна вызвать разряд большой мощности при случайном замыкании контактов конденсатора.

Варисторы применяются также для регулирования. Примером может служить нелинейный четырехполюсник.

При увеличении управляющего напряжения токи через варисторы увеличиваются, а нелинейность характеристики уменьшается и при определенном напряжении характеристика становится линейной. В цепях с переменным напряжением нелинейный четырехполюсник может выполнять функции преобразователя частоты, модулятора, фазочувствительного детектора.

Если энергия импульса перенапряжения больше энергии, рассеиваемой варисторами, то варисторы разрушаются, защищая подключенную аппаратуру, при этом дополнительно может срабатывать предохранитель. Если на сетевое напряжение накладываются высокочастотные помехи – их ослабляет фильтр. Если в подключенной аппаратуре произошло короткое замыкание, предохранитель отключает нагрузку от сети. Для восстановления работоспособности фильтра-удлинителя после короткого замыкания необходимо заменить предохранитель.

Сетевой фильтр обладает следующими характеристиками:

· Номинальное входное напряжение - одна фаза, 230 В переменного тока;

· Номинальное входное напряжение - 50Гц;

· Максимальная нагрузка - 2000Вт;

· Номинальное выходное напряжение - 230 В переменного тока, ±5%;

· Защита от помех - Постоянное подавление электромагнитных и эфирных помех, от 100кГц до 10МГц;

· Затухание ВЧ помехи - F > 100 кГц более 70 дБ, F > 1 МГц не измерить;

· Условия эксплуатации - от 0 до 40°C (32-104°F); относительная влажность от 0 до 95%, без конденсации.

Сетевой фильтр состоит из параллельного и последовательного ограничителей уровня помех (интегратора) и заградительных фильтров на входе и на выходе с использованием дросселей. Это обеспечивает высокоэффективную защиту Hi-Fi и Hi-End аппаратуры от помех как производственного, так и бытового характера.

Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никаких контактов с внутренней схемой, кроме самих евророзеток. Этим достигается очень важное преимущество — при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены. Но и в случае отсутствия «земли» в розетке все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту. Представим схему подключения различной периферии к компьютеру — типичный случай для подключения принтера, сканера, внешнего звукового усилителя или телевизора для просмотра видео на большом экране. Итак, схема выглядит следующим образом.

Рисунок 3.4 - Схему подключения периферии к компьютеру

Это «идеальная» схема подключения периферии — здесь все подключено к заземленной сети питания, потенциалы (напряжения) корпусов устройств одинаковые — они равны 0, поскольку подключены к «земле». Представим схему соединений в случае использования сети без заземления. Она будет намного проще.

Рисунок 3.5 – Схема соединений в случае использования сети без заземления

При разности потенциалов компьютера и внешнего устройства единственной связью потенциалов корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (а точнее его экранирующая оплетка). Это опасная ситуация, поскольку сквозные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут «легко» выжечь входные и выходные порты соединенных устройств.

Даже при отсутствии связи с реальной «землей» электрические потенциалы всех устройств выровнены, поскольку их корпуса надежно соединены между собой. В этом случае сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет.