|
pix
200.000-klubben
4164 Posts |
 Posted - 2009/07/20 : 11:00:00
|
Jag har funderat ett tag på hur man skulle kunna starta upp en diskussion om nätdelar/filtrering.
Men det är ett ämne som kan bli hur stort som helst.
Så jag tänkte slänga ut dessa rader så får vi se om det är någon som hakar på.
Diskussionen gäller i första hand nätdelar med någorlunda konstant last. Dvs Klass A steg.
Diskussionen gäller inte för Klass B steg där strömförbrukningen är låg i tomgång och där filtret mer agerar som en "strömreservoar".
Först en liten beskrivning av en generell nätdel:
Transformatorns primärlindning matas med 230V (50Hz) växelspänning.
Strömmen i lindningen skapar ett magnetiskt flöde i transformatorkärnan, som i sin tur skapar en ström i sekundärlindningen. Lindningsförhållandet (antal varv) mellan primär resp. sekundärlindning styr vilken spänningsomvandling transformatorn ger.
Efter sekundärländningen måste växelspänningen likriktas. Detta kan göras på flera sätt, men den vanligaste metoden är en sk. fullvågslikriktning. Dvs 4 dioder är kopplade så att växelströmmens (sinusformad) halvvåg "vänds upp" och bildar ett tåg av sinustoppar med frekvensen 100Hz.
Spänningen är alltså ett i form av konternueliga "sinushalvvågar" på rad efter varandra.
För att "jämna till" dessa toppar till en jämn och fin likspänning med så lite "krus" (rippel) som möjligt kopplas ett lågpass filter.
De vanligaste filtren är:
RC-filter (en resistor i serie, en kondensator till jord)
LC-filter (en drossel i serie, en kondensator till jord)
Notera att filter med en elektrolyt kondensator direkt efter likriktningen igentigen är ett RC-filter, där "R" är utgångsresistansen från transformatorn + diodbryggan.
Ofta kopplas flera RC-länkar efter varandra för att öka brantheten på filtret och minska rippel ytterligare.
För att det skall vara lättare att förstå nedanstående resonemang så väljer jag att bara se den andra RC-länken i ett sådant filter.
Detta för att det skall bli ett "rent" RC-filter
RC-filtret agerar så att "R" och "C" igentigen är en sk. spänningsdelare, där högre frekvenser kopplas till jord via "C", och där lägre frekvenser (DC) passerar vidare till lasten (förstärkarsteget).
Rent signalmässigt så laddas kondensatorn upp till toppspänningen (1,44 x sekundär lindningen på transformatorn minus förluster).
När sedan in spänningen passerat sin topp och sjunker ner, fungerar kondensatorn som ett batteri. Den levererar ström till lasten, och därmed sjunker spänningen över denna ända tills nästa "spänningstopp" kommer och kan åter ladda upp kondensatorn. Uppladdningen av "C" sker med hög ström (ström spik) på en bråkdel av den tiden den levererar ut ström till lasten
Med flera RC-länkar eller stora värden på "R" och "C" kan en nästan rippel fri spänning erhållas
Då "R" sitter i serie med strömmen så tappas (förloras) spänning över motståndet.
LC-filtret fungerar så att drosseln (L) monteras först i filtret med efterföljande "C" till jord.
Principen blir snarlik ett RC-filter, men med den skillnaden att "R"-delens resistans är ersatt av en induktans (Henry). Induktansen -som är en "växelströmsresistans" utgör ett stort motstånd för växelström, men en mycket litet motstånd för likström. Effekten blir ett filter utan att allt så mycket likspänning tappas över filtret.
Den helvågslikriktade signalen från diodbryggan kan sägas vara uppbyggd av ett antal "komponenter".
90% av är en sk DC-komponent.
Övriga 10% är grundton, samt övertoner från den ursprungliga likriktade sinusvågen.
Signalmässigt så fungerar "L" så att DC-komponenten släpps igenom, men AC- komponenterna (växelströmmen) omsätts till magnetiskt energi i drossel kärnan. Dessa blir sedermera värmeförluster.
Ett LC-filter ger alltså enbart 0,9 x den spänning man ut från sekundärlindningen på transformatorn.
Är då inte ett RC-filter att föredra som ger 1,44 x inspänning ?
När den första kondensatorn i ett C-filter skall fyllas på, sket det väldigt snabbt.
Det enda som begränsar detta från en ren kortslutning är kondensatorns ESR (ekvivalent serieresistans, vilket på moderna kondensatorer är endast tiondels Ohm).
Fenomenet sker vid varje "påfyllning", dvs 100 ggr per sekund.
"Kortslutningen" kalls ofta för strömspikar. Dessa strömspikar har väldigt vertikala flanker vilket ger upphov till frekvens spurioser in i förstärkarsteget långt upp i frekvensbandet.
Ser man dessa strömspikar från andra hållet, dvs mot den matande transformatorn, så ser denna att lasten "kortsluts" 100 ggr per sekund.
Ingen transformator i värden kan leverera oändlig ström, utan kortslutningen gör att transformatorkärnan mättas.
Vad händer då med primärlindningen ?
Jo, när kärnan mättas 100 ggr per sekund får denna ingen induktans att jobba mot, så spikarna fortplantar sig är ut mot elnätet. Även annan apparatur påverkas av dessa spikar.
Det som händer när en transformator "överlastas" är även att magnetflödet (som normalt går lättaste vägen, i kärnan) söker sig ut i luften utanför kärnan. Dessa strömspikar ger även en "förorenad" miljö som påverkar andra delar runt transformatorn.
Ett LC-filter har en fördel.
Den drar en jämnare ström ur transformatorns sekundärlindning med mindre störningar och spikar kring sig.
Tyvärr har detta ett pris,
Man får bara ut 0,9 x inspänning, mot 1,44 x för ett C-filter
En drossel är ganska smalbandig då den har en läck kapacitans över sig som gör att högre frekvenser passerar
Ett LC-filter blir avsevärt dyrare då den kostar en del pengar (jämfört med en kondensator).
Jag har flera teorier om filter-typ vs andra fenomen som jag vill lyfta fram och diskutera;
Nättrafo, "ju större ju bättre"
En större transformator har större marginal till mättnad vilket alltså är plåster på såret av ett filterproblem.
Exotiska nätsladdar och nätfilter som tar bort störningar från nätet
Är det så att strömspikar från den egna utrusningen fortplantar sig bakvägen till annan utrustning och som skulle kunna dämpas (plåster igen!) med kapasitiva (tvinnade eller skärmade) -nätkablar.
Någon som har erfarenheter eller synpunkter ?
/Pix
|
"The total harmonic distortion is not a measure of the degree of distastefulness to the listener and it is recommended that its use should be discontinued", Radiotron 3rd edition. |
Edited by - pix on 2009/07/20 11:03:18 |
|
All Forums
Teknik och DIY
New Topic
Topic Locked
Printer Friendly
