Экранирование ИИП - пример задачи, чаще решаемой практическими экспериментами, а перед и во время сертификации на помехи - частенько и с помощью бубна. Есть предположение, что основные положения из физики начальных классов школы все еще действуют, а "возвращение к истокам" может помочь найти места, где практика немножко не соответствует тому, чего хотелось бы теории...

Название темы почему-то не удерживает слова "сферический" и слова "конь" (антимат, наверное)
Так что я даю цитату и ссылку, чтобы обозначить необходимое направление для медитации.
Вопрос, повторяю, серьезный, многим силовикам облегчит жизнь, когда обсудим коллективно.
Если у меня есть пара своих эффективных приемчиков - у других их наверняка больщше в разы.



Разбирая и разбираясь в различных образцах ИИП из своей коллекции разного старья , задался как-то вопросом - для чего в них так называемый входной фильтр (который из двух катушек на одном сердечнике.)

Обычно этот фильтр стоит на общей плате, и снаружи все это закрыто экраном, через который в общем случае наружу идут сетевые питающие провода ну и выходные (к примеру, во всех комповых источниках.)

Так вот, не вспомниая те образцы, где вместо этого фильтра синфазной помехи просто уже перемычки,
а разглядывая "правильные" модели, интересно узнать мнение коллег, для чего на плате внутри общего экрана стоит этот фильтр?

Остальные вопросы , пожалуй, задам по ходу обсуждения.
Цель его - идеальное экранирование (тот самый сферический конь).

Мне просто хотелось бы этот вопрос как-то упорядочить, чтобы народ мог получать малые помехи от импульсных источников не благодаря высокому искусству проб и ошибок типа Эдисоновского метода научного тыка, а просто
потому, что знает, что делает...

Вкратце расскажу ,имхо.
Источником ЭДС помехи в сеть является потенциал создаваемый на межземельной емкости (обычно от 1 до 3nF) на которой образуется напряжение помехи после емкостного делителя (входная емкость делителя примерно = емкости между силовой обмоткой и всеми вторичными обмотками) Это не точно , но примерно, ибо не учтены паразитные индуктивности и частичное экранирование слоями превичной обмотки "самой себя".
Если сигнальная земля аппарата условно "заземлена" например коллективной антенной телевизора, то напряжение помехи образованное на межземельной емкости полностью присутствует на "горячей земле" импульсного источника питания. Примерно такое же напряжение (синфазное) присутсвует и до диодов моста. Там дальше стоят конденсаторы и фильтр синфазной помехи в виде дросселя двухобмоточного или даже двух дросселей а в тяжелых случаях и трех дросселей. Противофазно включенные обмотки этого дросселя при протеканнии по ним тока - не намагничивают феррит. Это позволяет иметь сердечник без зазаора и значительную индуктивность. После фильтра идет уже сетевой провод , который при испытаниях на помеху в "сеть" втыкается в эквивалент "сети" с индуктивностью 5-25 мГн. Вот на этой индуктивности нужно создать не более стольких-то милливольт помех при квазипиковом методе измерения (специальный прибор). Причем на разных частотах разрешается иметь разное виличину помех , интересующихся отправлю к Госту.
Казалось бы - ставим дроссель с индуктивностью побольше и дело в шляпе. Но не надо забывать что дроссель обладает паразитной межвитковой емкостью и начиная с некоторой частоты помеха не задерживается дросселем а прет прямо в эквивалент сети через паразитную межвитковую емкость. Для решения этой задачи дроссель делают секционным ( в приличных аппаратах и даже в каждом втором китайском) чтобы уменьшить межсекционную и межвитковую емкость , которая кстати никакому расчету не поддается .

Казалось бы - а давайте тогда увеличим межземельную емкость побольше , ну там 10-20 nF и дело в шляпе. Но так делать нельзя , существует предельный ток утечки с корпуса любого аппарата в тело прикоснувшегося человека при включенном в сеть аппарате . Его нельзя превышать. Заметьте такой факт - импульсный источник без межземельной емкости гонит в сеть огромную помеху, видно даже невооруженным глазом по осциллографу.
Что придумали проклятые империалисты . В последнее время медь очень дорожает и если в МП3-3 вы видели шикарный здоровенный многосекционный дроссель питания, то счас это считается слишком дорого. Поэтому в микросхемы питателя вводят для ШИМ например генератор jitter-а и и по факту это "драматическим образом" снижает уровень квазипиковых помех , хотя пиковые (гыгы) остаются теми-же. Но на испытаниях прокатывает. Такие производители микросхем (именитые также) советуют что "иногда" можно обойтись даже без дросселя сети. И действительно некоторые так делают _ выкидывают на произвостве дроссель заменяя его перемычкой. А когда у пользователя например "рябь" или полосы помехи становятся видны на экране, то быстренько вводят простое кольцо ферритовое намотанное в несколько витков на сетевой провод . Это то-же дроссель что и на схеме , только с меньшей индуктивностью, зато с малой межвитковой емкостью.

Кроме этого на уровень помех и сложность дросселя сказывается крутизна переключения силового ключча, которую стараются увеличить-растянуть во времени всяко разными квази-резонансными методами и чисто-резонансными преобразователями, которые получают широкое распространение последнее время.

Чего требуют и как измеряют понемногу тут Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Это для тех, кто забыл или раньше не интересовался подробно.

V-образный эквивалент в нескольких вариантах на разную мощность нагрузки и все такое.
Забавно, но иногда испытания на этом эквиваленте может, вероятно, дать лучший результат по помехам, чем в реальной жизни.

С катушками - слишком большая имеет большую емкость - примерно так и обстоит дело.

Ну а теперь, собственно - топик - напомню, мы говорим о сферическом коне в вакууме
так что примем межвитковую емкость за чистый ноль (0).

И как тогда катушка будет работать? Да, кстати, положим ее индуктивность не бесконечной - а, скажем, 0.1 Генри. Емкости на землю идеальные , номинал 4700 pF. Емкости от дифференциальной помехи до и после фильтра - 2 uF. И, скажем так - невероятно, но мы примем индуктивность рассеяния фильтра 0.05 Гн - чтобы эти емкости работали все же, а не как обычно . Но интересоваться будем пока синфазной помехой, относительно земли которая.

Ставим такой фильтр на плату ИИП (как обычно делают), заключем все это в идеальный экран (без отверстий), сетевой провод проходит через отверстия диаметором около нуля, а выходные цепи тоже через аналогичное отверстие. Нет , лучше нет никаких выходных цепей пока. Нагрузка внутри экрана. Такой конь сферичнее будет. Да еще, экран , скажем, медный приличной толщины. Миллиметр (хотя это не так уже будет важно). Посеребренный, если нужно. Слоем 0.2мм .

Насколько поможет примерно фильтр в такой ситуации? какого порядка будет улучшение?


Прошу оценить также сферичность вышеупомянутого коня и идеальность вакуума вокруг него. Все ли я учел?

И, кстати, куда бы предложили коллеги подключать сам экран и какое подключение будет самым конно-сферичным? Провод для подключения будет лентой из многих многих проводников или просто ленточный - любой разумной ширины. Можно как вариант - многоточечное подключение из разных точек по кратчайшему пути.

Это простой сетевой симметричный фильтр. Давит помехи (симметричные и не) ВЧ туда и оттуда.
Эффективность дросселя в симметричной схеме повышается, поскольку его сердечник не подвержен насыщению.
В связи с ростом частот преобразования и переходом на PFC актуальность такого типа фильтров неочевидна.
Ранее, такие фильтры помещали в металлический (заземлёный) корпус, он мог состоять из нескольких секций, на входе и выходе стояли проходные конденсаторы.
Вдогонку, его подавление было ок. 40 дБ в полосе до единиц мегагерц.

Таки не понял - а нагрузка чего стоит в экране - нагрузка фильтра, т.е. эквивалент сети?

Не, фильтр на плате вместе с самим импульсным источником питания , а нагрузка (ну, к примеру 12V лампа) внутри, потому что это для начала упрощает рассмотрение проблемы (на решение которой Евгеньич уже намекнул).

А если сразу нагрузить и выход чем-то внешним , то уже не все будет в экране, тогда конь уже не такой сферический получается...

Сферичность не полностью описана. Если нет проводов к внешним нагрузкам и подключениям а только "лампочка" внутри экрана, то помеха в виде разности потенциалов между сетевой "землей" и землей вторички с лампой вроде и не должна создавать ток синфазной помехи в сетевой провод. Но именно в таком случае следует имхо учитывать что вся вторичка имеет паразитную емкость к окружающим предметам + собственная абсолютная емкость. Если устройство небольших габаритов и значительно меньше расстояний до стен -потолков и предметов, то все равно остается абсолютная емкость проводников "вторички" , возможно вместе с емкостью экрана. Относительно этой емкости и рассчитываем подавление через 0,1 Гн на входной импеданс эквивалента сети.
Чем меньше емкотсь вторички (меньше размерчик) тем при прочих равных меньше синфазная помеха в сеть


А без особой разницы в рассматриваемом случае, что он есть что его нет и куда подключен. За исключением снижения эффекта от магнитной составляющей помехи транса, дросселей. Но это на синфазную не шибко влияет.

На самом деле , если даже через идеально тонкие провода (чтобы избежать "дырочек" в экране) подвести сеть к плате ИИП, причем через описанный выше "идеальный" сетевой фильтр, и экран будет в пределах рассмотрения идеальным - то не факт, что удастся избежать помех. Причем вторичку пока откинем для улучшения сферичности коня, а экран естественно придется посадить на один из питающих проводов первичной стороны (плюс или минус - впрочем, как, возможно, выяснится позже, ему там и место ). Примечание: фильтровые емкости естественно идеальные, и микрофарад так примерно по 20 на ватт, причем разделены на две с приличным дросселем между неподключенным к экрану полюсом(это чтобы дифференциальная помеха не лезла в синфазную, особенности метода испытаний просто... см пост выше в приложении).

И в то же время, если питать источник постоянным током - и питание приходит сразу на фильтровые емкости - такой проблемы нету при всех вышеприведенных условиях. Будут помехи уменьшаться тем более, чем идеальне условия.

Потому что внутри экрана наводки от помехосоздающих цепей идут прямо на сетевые провода (а они у нас отвязаны ооочень хорошим фильтром, наводить на них - одно удовольствие. Кроме того, даже если бы не фильтр - сакм мост большую часть времени представляет собой просто обрыв или маааленькую емкость, не мешающую наводить помехи. ).

А емкости дифференциальные (Х) (чаще всего плохо работающие в синфазном дросселе) - имеют обычно приличный габарит и тоже прекрасно воспринимают наводку, передавая ее в сеть.

Все вышеописанное по материалам реального рассмотрения реальных выпускаемых серийно (большей частью импортных) источников питания







Ну с учетом предыдущего до это части расмотрения мы не так быстро дойдем, а когда дойдем - будет с чем поломать голову. Пока думаю, нету мыслей кроме того, что "проблема имеется"




Не совсем так. У меня есть пара мыслей, почему и когда это все же может быть так, но позже... Пошел печку топить - холодно...

Мы недопоняли друг друга , Естественнно что не факт что удастся

Если откидываем вторичные цепи - увеличиваем степень "сферичности коня" , то рассуждения о наводках при идеальном дросселе остаются примерно такими:
1) наводка , как вы и предполагаете, на элементы X2 конденсаторов и проводников "под экраном"
2) Наводка на сам экран, соединенный прямо с сетевым проводом (например цоколь энергосберегающей лампы) со стороны даже первички или материала ключей (взаимная емкость двухпроводников ) . При таком подходе качественный дроссель не очень то нужен, пусть даже и имеет 0-ю проходную ёмкость, но она "шунтируется" емкостью экран-первичка.
3) наводка непосредственно с экрана на сетевые проводники (взаимная емкость) , выходящие из экрана , если экран соединен с каким нибудь потенциалом после выпрямительного моста при наличии идеального дросселя синфазной помехи.

Идеальный экран , соединенный с одним из сетевых проводов (диф помеха убита допустим через С X2) , не работающий как элемент антенны на ВЧ (малые размеры по сравнению с длиной волны где меряется помеха, отсутствие излучающих щелей)
позволяет отсечь синфазную помеху даже без идеального дросселя синфазной помехи. Имхо для сугубо сферического коня. Чтобы возникла синфазная помеха, должна быть движущая сила относительно окружающего пространства или внешних цепей. Цепей нет , окружающее пространство отделено экраном , с ним взаимодействия нет, Откуда синфазному току взяться?

Энергосберегающие лампы, так их и так , имеют-таки взаимодействие с окружающим пространством через плазму разряда и стекло.

Ничего, мыслим в правильном направлении (этот этап с практикой согласуется, успел попробовать...)
Проблема как раз в том, что "иногда получается неплохо". Сам, грешник, использовал по молодости компенсацию (даже площадью проводников на плате игрался для помех с противоположной фазой, чтобы помехи взаимно убивались...)



1)По первому случаю - да, все так - я это не предположил, а не поленился и проверить. Фокус в том, что во множестве источников так и сделано... Вот это странно на самом деле - лучше бы на фильтре сэкономили...китайцы экономят (последнее время реже....)
2)По второму - если еще и сетевые провода между собой качественной емкостью соединить - экранирование прекрасно работает. Это проверял. А еще два способа - 1- вынести за экран мост и сетевой фильтр 2 - отсечь отдельным экраном внутри основного ну и 2a - если нету возможности, а надо срочно - обойти X-емкостями мост, но в этом случае фильтр - как мертвому припарка.
3) Ну это уже конь более сложной формы, давайте пока опустим, но будем держать в голове все время - потому что момент тоже из основных.

Верно, к этому и идем. И чтобы идеальность ничем не портилась, пробую выяснить, что и как на нее влияет. Пригодится




12V галогенки - тоже. На них с обычных блоков приходит прямо невыпрямленная переменка - экономия, однако. Кто проектирует и выпускает подобное, может попробовать сделать их по-людски - потому что дорогие фирменные все равно будут дороже, а сделаны подобным же образом.
Под хорошую рекламу может пойти неплохо.... Лично я уже проектирую...