Сетевой фильтр с индикацией подключения фазы.

Автор: главный редактор «РадиоГазеты».

Идея написать небольшую статью родилась у меня после прочтения январского номера за 2014 год журнала «AV-салон». В нём есть публикация о шведской фирме PRIMARE. Её продукция(в основном аудио-направленности: усилители, ресиверы, CD-проигрыватели и т.п.) отличается продуманным дизайном, высоким качеством и, разумеется, ценой.

Я не пользовался продукцией этой фирмы, поэтому ничего плохого о ней сказать не могу…

Немного удивил один момент. Позволю небольшую цитату из столь авторитетного издания:

«Внимание к мелочам — конёк Primare. Много ли производителей техники уделяют внимание такому вопросу, как правильное включение сетевых вилок? При подключении силового кабеля к усилителям рекомендуется ориентироваться на метку, которой обозначен фазовый контакт. В этом случае, говорится в описании, уменьшается вероятность возникновения помех и фона. от себя могу добавить, что фазировка влияет на звуковое разрешение, и на построение звуковой сцены.»

И приводится фотография (извиняюсь за качество):

Ну, то что правильная фазировка сетевой вилки действительно важна, спорить, наверное, никто не будет? Но зачем создавать пользователям столько неудобств? Сомневаюсь, что у каждого аудиофила есть под рукой пробник-индикатор, чтобы проверить, где в розетке фаза. Можно, конечно, и методом прослушивания определить наиболее оптимальное подключение. Но на дворе 21 век и существенно упростить пользователям жизнь большого труда не составляет.

Предлагаю вам, уважаемые читатели, снабдить ваши усилители, ЦАПы и другие устройства простым блоком, который расширит сервисные функции и существенно облегчит правильную фазировку аппаратов. Схема совмещает в себе фильтр от ВЧ-помех и индикатор подключения фазы. Наверное, не стоит объяснять о необходимости фильтрации сетевого напряжения от ВЧ-помех, когда практически любой аппарат включаемый в розетку имеет блок питания с высокочастотным преобразователем, начиная от телевизоров и мониторов и кончая тривиальной зарядкой для мобильника.

Напомню, что современные фильтры проектируются с расчётом на подавление двух составляющих помех: синфазной и дифференциальной составляющей. Синфазное напряжение помехи измеряется относительно корпуса устройства с каждым из полюсов шин питания. Дифференциальная составляющая измеряется между полюсами шин питания (фазой и нейтралью) или как разность синфазных составляющих помехи между шинами питания.

Кроме подавления помех входной фильтр выполняет также защитную функцию в аварийных режимах эксплуатации: защита по току и защита от перенапряжения. Для этого в них устанавливают предохранители и варисторы (последние сейчас как-то редко стали встречаться).

Обязательным условием эффективной работы фильтра является наличие на его входе и выходе конденсаторов. Тем самым обеспечивается ёмкостной характер входного и выходного сопротивления, что способствует ослаблению влияния подводящих линий или нагрузки на  уровень действующих помех.

Схема фильтра заимствована из компьютерного блока питания. Причём чаще всего встречаются простые фильтры:

Такие же фильтры, только выполненные на менее мощных деталях, используются и в маломощных устройствах: мониторах, DVD-плеерах, зарядных устройствах и т.п. Такой фильтр подавляет как синфазные так и дифференциальные составляющие помехи. Резистор R1 нужен для разряда конденсаторов фильтра при отключении от сети, во избежание поражения электрическим током.

В своих конструкциях вы можете использовать детали от неисправных компьютерных блоков питания. На фото эти детали обведены красным цветом:

Для маломощных устройств (предварительные усилители, эквалайзеры, ЦАПы и т.п.) можно использовать детали от неисправных блоков питания мониторов:

или от неисправного DVD-плеера или других маломощных устройств:

В некоторых китайских поделках из экономии фильтрующие конденсаторы не устанавливают, а помехоподавляющие дросселя заменяют перемычками:

Понятно, что для нас от таких устройств нет никакой пользы.

В фирменных, качественных блоках питания иногда применяют более сложные фильтры для повышения качества подавления дифференциальной составляющей помехи:

Конструктивно такой фильтр легко определить по двум фильтрующим дросселям:

Обращаю внимание, что очень часто входные элементы фильтра, такие как конденсатор С1 и резистор R1, а также дополнительные конденсаторы С2 и С3, устанавливаются не на общей печатной плате, а монтируются непосредственно на выводах сетевого разъёма и предохранителе.

Выглядит это примерно так:

Эти детали, смонтированные навесом, лучше тоже перенести в свою конструкцию.

Теперь добавим в сетевой фильтр индикацию подключения фазы. На примере простого фильтра:

HL1 — это двухцветный светодиод (трёхвыводной) с общим общим катодом. Можно использовать например L-53SRSGW или аналогичные.

 

Расшифровка индикации
Цвет свечения	Состояние
Зелёный	фаза подключена правильно
Красный	поменяйте включение вилки в розетки
Оранжевый	отсутствует заземление или нет контакта с заземлением.

Если светодиод использовать как индикатор включения питания, то получится очень информативно.

НО! Обращаю ваше особое внимание на необходимость надежной изоляции светодиодов в виду того, что они имеют гальваническую связь с электросетью.

Пожалуй, наиболее удобным и безопасным будет монтаж всей конструкции на печатной плате. Чертеж не приводится, так как детали из «донорских» блоков питания могут быть весьма различными.

Максимальная мощность нагрузки такого фильтра определяется мощностью дросселя L1 (и L2, если вы используете сложный фильтр). Поэтому ищите подходящего по мощности донора или мотайте дроссель сами проводом соответствующего диаметра.

При размещении конструкции в корпусе усилителя следует обратить особое внимание на её надежную изоляцию. С целью уменьшения помех и повышения эффективности фильтра следует  минимизировать длину подводящих и выходных проводников.

Определить правильное подключение фазы можно :

1. На слух. Из двух положений сетевой вилки выбираем то, которому соответствует минимальный уровень шумов и фона усилителя. Светодиод распаиваем так, чтобы светился зелёным.

2. Конструктивно. Как показывает практика, правильное включение, это когда фаза подается на начало обмотки силового трансформатора. У трансформаторов со стержневыми сердечниками начало обмотки — это вывод расположенный ближе к центральному стержню сердечника, у тороидальных аналогично — вывод, который ближе к сердечнику, выходящий из «глубин» намотки. Если есть сомнения или трансформатор залит компаундом, и определить начало обмотки проблематично — тогда только на слух.

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».