Решения TE Connectivity в области силовых фильтров

Введение

Фильтрация помех имеет важное значение в современной электронной аппаратуре. С помощью фильтрации решаются две основные задачи: защита устройств от внешнего электромагнитного воздействия и создание препятствий для проникновения паразитного излучения, возникающего при работе приборов, в окружающую среду. Защита от внешних наводок способствует повышению помехоустойчивости и надежности работы. Защита от проникновения паразитных излучений за пределы устройства способствует улучшению общей электромагнитной обстановки и ослабляет эффективность различного рода атак на модули, предназначенные для обработки и защиты информации.

Силовые фильтры TE Connectivity

Компания TE Connectivity выпускает достаточно большое количество моделей силовых фильтров, предназначенных для работы в однофазных и трехфазных сетях переменного тока, а также для защиты шин питания постоянного тока. Фильтры имеют превосходные электрические характеристики и рабочий температурный диапазон (при номинальном токе нагрузки I_r) –10…+40 °C. Полный рабочий температурный диапазон составляет –10…+85 °C. При температуре окружающей среды T_a выше +40 °C максимальный рабочий ток I₀ вычисляется по формуле I₀ = I_r × ((85–T_a)/45)^1/2.

Качество фильтров компании TE Connectivity подтверждают сертификаты UL (UL Recognized), CSA (CSA Certified) и VDE (VDE Approved).

Рассмотрим некоторые наиболее характерные серии силовых фильтров TE Connectivity. Их основные параметры приведены в таблице 1.

Фильтры выпускаются в герметизированных корпусах с различными типами выводов. Маркировка фильтров состоит из пяти элементов, приведенных в таблице 2. Например: 10EB1, 15EMC1, 36FC10B, 6ET1, 3AYO1…

Серия B. RFI-фильтры общего назначения

Фильтры общего назначения серии B (рис. 1) предназначены для работы с высокоимпедансной нагрузкой с малым потребляемым током. Фильтры серии B построены по однокаскадной симметричной схеме, приведенной на рис. 2. Они имеют небольшие размеры и обладают низкой стоимостью. За счет большого разнообразия способов подключения фильтры находят широкое применение в различной радиоаппаратуре.

Рис. 1. Фильтры общего назначения серии B

Фильтры серии B позволяют обеспечить низкое значение тока утечки для портативного VDE-оборудования и медицинского оборудования, не имеющего прямого контакта с телом пациента.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема фильтров серии B

Основные параметры фильтров серии B приведены в таблице 3, а типы корпусов на рис. 3. Фильтры выпускаются как в корпусах с гибкими выводами, так и в корпусах с контактными лепестками и резьбовыми выводами.

Рис. 3. Типы корпусов фильтров серии B:
а) Style 1;
б) Style 3;
в) Style 6 (10, 20 A);
г) Style 6 (30 A)

Области применения

Фильтры серии B применяются для подавления ВЧ-помех (RFI) в широком диапазоне частот в приложениях, требующих низкого уровня потерь. К таким приложениям относятся: сетевые блоки питания, телевизионная, аудио- и видеоаппаратура, компьютеры и дополнительные устройства к ним, бытовые приборы, медицинское оборудование, зарядные устройства для аккумуляторов, различные тренажеры.

Серия EMC компактных двухкаскадных силовых RFI-фильтров

Серия EMC состоит из компактных двухкаскадных фильтров (рис. 4), обладающих низкой стоимостью при номинальном токе до 30 А и отличных рабочих характеристиках. Фильтры имеют двухкаскадную симметричную схему, изображенную на рис. 5. Их отличает высокая степень подавления дифференциальной помехи на низких частотах и высокая степень подавления помех общего вида. Наиболее часто фильтры серии EMC находят применение в импульсных источниках питания различной радиоаппаратуры.

Рис. 4. Серия EMC компактных двухкаскадных силовых RFI-фильтров

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема фильтров серии EMC

Основные параметры фильтров серии EMC приведены в таблице 4. Фильтры выпускаются в корпусах типов 1, 3 и 6, аналогичных корпусам фильтров серии В (рис. 3).

Области применения

Фильтры серии EMC обеспечивают защиту от электромагнитных ВЧ-излучений (RFI) в широком диапазоне частот для приложений, требующих повышенного уровня подавления помех, включая: бытовые приборы, промышленное оборудование с питанием от однофазной сети, инверторы, импульсные блоки питания.

Серия FC

В серию входят однофазные силовые фильтры (рис. 6), разработанные специально для частотных преобразователей и драйверов для электродвигателей с переменной частотой вращения вала. Серия состоит из двухкаскадных (без суффикса, рис. 7а) и однокаскадных (суффикс B, рис. 7б) фильтров. Фильтры имеют только сертификат UL (UL Recognized).

Рис. 6. Однофазные силовые фильтры серии FC

Рис. 7. Принципиальная электрическая схема фильтров серии FC:
а) двухкаскадных;
б) однокаскадных

Фильтры серии FC оптимальны для использования в оборудовании, работающем в условиях повышенного уровня электромагнитных помех, и позволяют защитить программируемые логические контроллеры от ВЧ-шумов и помех, проникающих по цепям питания.

Фильтры выпускаются в двух типах корпусов (рис. 8): для тока 6, 12, 16 A и 25, 36, 50 A. Защищенные винтовые клеммы обеспечивают простоту подключения и предотвращают случайный контакт с высоковольтным кабелем в самых требовательных к уровню безопасности приложениях.

Рис. 8. Типы корпусов фильтров серии FC:
а) Style 10 (6, 12, 16 A);
б) Style 10 (25, 36, 50 A)

Основные параметры фильтров серии FC приведены в таблице 5.

Области применения

Фильтры серии FC имеют повышенное значение подавления помех и поэтому основное применение находят в системах с очень высоким уровнем побочных излучений, таких как драйверы моторов с длинными присоединительными кабелями, системы управления электродвигателями с переменной частотой вращения вала (частотные преобразователи).

Фильтры выполняют две важные функции:

• Подавляют импульсные помехи, вызванные переключением выходных транзисторов модулей управления при работе на длинную линию с индуктивной нагрузкой.
• Подавляют различного рода наводки на длинный присоединительный кабель, вызванные расположением блоков управления в условиях повышенного уровня излучений со стороны окружающего оборудования (сварочные установки, мостовые краны и т. п.). Такие наводки могут как послужить причиной выхода из строя («выгорания») выходного каскада частотных преобразователей, так и привести к сбоям в работе управляющей программы.

Серия T. Высокопроизводительные силовые RFI-фильтры

Серия T состоит из высокопроизводительных силовых RF-фильтров для импульсных источников питания (рис. 9). За счет примененной схемотехники (рис. 10) фильтры отличает чрезвычайно высокая степень подавления помех общего вида и дифференциальных помех. Фильтры серии ET могут оказаться полезными в приложениях, для которых предъявляются особенно высокие требования по минимизации токов утечки.

Рис. 9. Силовые RFI-фильтры серии T

Рис. 10. Принципиальная электрическая схема фильтров серии T:
а) на ток 3–6 А;
б) на ток 10 А;
в) на ток 15–20 А

Габаритные размеры корпуса и стоимость у фильтров серии T меньше, чем у фильтров серии EP с аналогичными электрическими характеристиками. Фильтры выпускаются как в корпусах типов 1, 3, 6 (рис. 3) для подключения в линию, так и в корпусе типа 7 под кабель для монтажа на стенку корпуса (рис. 11).

Рис. 11. Корпус типа 7 фильтров серии T

Основные параметры фильтров серии T приведены в таблице 6.

Области применения

Основное применение фильтры серии T находят в приложениях с особенно высоким уровнем RFI, таких как бытовая аппаратура, промышленное оборудование для однофазных сетей, системы управления и драйверы электродвигателей, оборудование для коммерческих и жилых зданий и сооружений.

Серия AYO. Компактные слаботочные трехфазные WYE RFI-фильтры

Фильтры серии AYO (рис. 12) предназначены для трехфазных, четырехпроводных, WYE приложений и обеспечивают фильтрацию как для каждой из силовых шин, так и для нейтральной шины (рис. 13). Фильтры отличает высокая степень подавления РЧ-помех на частотах выше 100 кГц, компактный конструктив, низкое значение тока утечки и простота подключения к силовым линиям.

Рис. 12. Фильтры серии AYO

Рис. 13. Принципиальная схема фильтров серии AYO

Основные параметры фильтров серии AYO приведены в таблице 7.

Фильтры AYO выпускаются в корпусе с ножевыми выводами, изображенном на рис. 14.

Рис. 14. Корпус фильтров серии AYO

Области применения

Основное применение фильтры AYO находят в качестве устройств широкополосного подавления RFI-помех для трехфазных приложений общего назначения с низким или средним уровнем побочного электромагнитного излучения, таких как торговые автоматы, оборудование точек общественного питания, игровые автоматы, небольшие станки.

Заключение

Рассмотренные в статье силовые RFI-фильтры компании TE Connectivity для слабых токов позволяют значительно как снизить уровень побочных электромагнитных излучений в различной радиоэлектронной аппаратуре, так и повысить помехозащищенность по цепям питания. Это в свою очередь благоприятно сказывается на надежности и сроке службы.

Небольшие габаритные размеры, простота подключения и низкая стоимость делают фильтры компании TE Connectivity оптимальным выбором для инженеров, занимающихся борьбой с электромагнитными помехами в различной радиоэлектронной аппаратуре.