Малогабаритный фильтр нижних частот

 

Изобретение относится к области элек:- трои радиотехники, более конкретно к сетевым фильтрам нижних частот для подавления помех в цепях питания. Цель - уменьшение тока утечки и пускового токз фильтра и повышение затухания, вносимого фильтром на высоких частотах, Малогабаритный фильтр нижних частот состоит из двух металлических лент 1 и 2 и чередующихся с ними диэлектрических про-сладок 3 и 4, наложенных друг на друга по всей длине и свернутых в рулон. Одна из лент снабжена электрическими выводами на обоих концах, которые служат входом и выходом фильтра. Другая лента имеет один заземленный вывод . Диэлектрические прокладки выполнены разной толщины. При этом прокладка меньшей толщины д размещена между металлическими лентами, а прокладка большей толщины дг наложена снаружи одной из металлических лент, при этом толщины прокладок связаны соотношением К . 12. Выполнение прокладок различными по толщине позволяет уменьшить паразЕчтную емкость фильтра, вследствие чего уменьшается ток утечки и увеличивается фильтрация в области высоких частот. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. хвяз

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 Н 7/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622909/07 (22) 19.12,88 (46) 07.05.91, Бюл. М 17 (72) В.А.Павловский и 3,Н.Просеков (53) 621,372.542,2 (088,8) (56) Заявка Японии М 57-47847, кл, Н 03 Н 7/01, 1985.

Патент США М 4563658, кл, Н 03 Н 7/01, 1987. (54) МАЛОГАБАРИТНЫЙ ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к области электро- и радиотехники, более конкретно к сетевым фильтрам нижних частот для подавления помех в цепях питания. Цель— уменьшение тока утечки и пускового тока фильтра и повышение затухания, вносимого фильтром на высоких частотах, Малогабаритный фильтр нижних частот состоит из двух металлических лент 1 и 2 и чередую,„!Ж„, 1647850 Al щихся с ними диэлектрических прокладок 3 и 4, наложенных друг на друга по всей длине и свернутых в рулон, Одна из лент снабжена электрическими выводами на обоих концах, которые служат входом и выходом фильтра, Другая лента имеет один заземленный вывод. Диэлектрические г рокладки выполнены разной толщины, При этом прокладка меньшей толщины ä! разме,.це à между ме-таллическими лентами, а прокладка большей толщины 4 наложена снаружи одной из металлических лент, при этом толщины прокладок связаны соотношением 1< д -.< 12, Выполнение прокладок различными ! по толщине позволяет уменьшить паразитную емкость фильтра, вследствие чего уменьшается ток утечки и увеличивается фильтрация в области высоких частот. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1647850

Изобретение относится к электро- и радиотехнике, более конкретно к фильтрам нижних частот, и может быть использовано в фильтрах для подавления помех в цепях питания (сетевые помехоподавляюши;. фильтры — СП Ф).

Цель изобретения — уменьшение тока утечки и пускового тока фильтра и повышение затухания,. вносимого фильтром на высоких частотах.

На фиг.1 представлены элементы конструкции фильтра нижних частот; на фиг.2— фильтр, общий вид в разрезе; на фиг,З— кривые тока утечки фильтра tz и объема фильтра Чф при различных отношениях д толщин диэлектрических прокладок (ток утечки определялся для напряжения 220 В и частоты 50 Гц, известному фильтру соответствует значение д = 1); иа фиг,4 — кривые затухания, вносимого фильтром в области высоких частот, при различных отношениях толщин диэлектрических прокладок (известному фильтру соответствует отношение д-= 1).

Фильтр нижних частот (фиг.1) состоит иэ двух металлических лент 1 и 2 и чередующихся с ними диэлектрических прокладок

3 и 4, наложенных друг на друга по всей длине.

Одна из металлических лент 1 снабжена электрическими выводами 5 и 6 на обоих концах, вторая лента 2 содержит по меньшей мере один вывод 7 на конце, Ленты 1 и

2 могут быть выполнены из металла высокой проводимости (например меди, алюминия), или из металла с высокой магнитной проницаемостью (например, тонколистовое железо, пермаллой, и т.д.). При значительном (до нескольких ампер) силовом токе, протекающем через СПФ, ленту 1 предпочтительно выполнять из металла высокой проводимости.

Между внутренними поверхностями металлических лент 1 и 2 размещена диэлектрическая прокладка 3. На наружной поверхности ленты 2 находится диэлектрическая прокладка 4. Обе прокладки 3 и 4 могут быть выполнены из фторопласта, конденсаторной бумаги и т,д. Толщина д2 диэлектрической прокладки 4 больше, чем толщина дz, у прокладки 3, При сборке фильтра стопку из ленты 1, прокладки 3, ленты 2, прокладки 4 скручивают в плотную спираль подобно фотопленке до получения цилиндра с высотой, равной ширине лент 1 и 2 (фиг.2). При этом прокладка 4 находится и на наружной поверхности ленты 1.

Таким образом, фильтр нижних частот состоит из катушки, образованной металлической лентой 1 с выводами 5 и 6 на концах ленты, конденсатора Се, образованного

5 внутренними поверхностями лент 1 и 2 с диэлектрической прокладкой 3 между ними, и конденсатора Спар, образованного наружными поверхностями лент 1 и 2, разделенных диэлектрической прокладкой 4, 10 Емкость конденсатора распределена по длине лент I и 2. Индуктивность катушки определяется геометрией ленты 1 (отношением к ширине), количеством витков свернутого в рулон фильтра и материалом ленты 2

15 (так как последняя служит сердечником для ленты 1 при сворачивании фильтра в рулон).

Суммарная емкость фильтра определяется длиной и шириной лент 1 и 2, а также соотношением толщин диэлектрических прокла20 док 3 и 4. Емкость Спар, образованная наружными поверхностями лент 1 и 2 с диэлектрической прокладкой 4 между ними является паразитиой проходной емкостью катушки в фильтре нижних частот, 25 Малогабаритный фильтр нижних частот . работает следующим образом.

В момент подачи напряжения сети на фильтр незаряженная емкость фильтра Сф начинает заряжаться, шунтируя собой на30 грузку. Эта приводит к всплеску входного или пускового тока фильтра, Однако в данном фильтре время заряда и, следовательно, длительность токового импульса будут очень небольшими. Это связано с тем, что, 35 например, при отношении толщин д- = 12 др

1 прокладок 3 и 4 суммарная емкость фильтра составляет всего Сф = 6,5 нф. Поэтому постоянная времени заряда г, при типовой вели40 чине внутреннего сопротивления Ri силового генератора на частоте 50 Гц Rt = 0,1

Ом равна гз = й!Сф = 0,1 6,5 109 =0,65 нс.

45 Такой короткий всплеск тока будет эффективно подавлен индуктивностью катушки фильтра, в результате пусковой ток окажется небольшим.

После заряда емкости Сф фильтр пере50 стает потреблять ток от силового генератора, а по ленте 1 между выводами 5 и 6 протекает силовой ток, потребляемый нагрузкой.

При возникновении импульсной или ра55 диопомехи на входе фильтра ее энергии распространяется, в основном, между внутренними поверхностями лент 1 и 2, Изза распределения емкости фильтра по длине лент 1 и 2 высокочастотные токи помехи эффективно шунтируются укаэанной емко1647850 стью, и на выход фильтра проникает только часть входной помехи, Кроме того, часть высокочастотной энергии помехи проникает с входа на выход фильтра из-за наличия паразитной емкости, образованной внешними поверхностями лент 1 и 2 и диэлектрической прокладкой 4 при намотке фильтра в рулон, Выполнение прокладок 3 и 4 разной толщины уменьшает паразитную проходную емкость и затрудняет для помехи прямое проникновение с входа фильтра на выход, минуя пространство между внутренними поверхностями лент 1 и 2. В результате возрастает затухание, вносимое предлагаемым фильтром на высоких частотах, На фиг,3 показан ток утечки фильтра tyT и обьем фильтра Чф при различнь,х отношениях д талщин диэлектрических прокладок.

Фильтр состоит из медных лент 1 и 2 (фиг.1) толщиной 0,04 мкм, шириной 15 мм и длиной 0,5 м и изолирующих прокладок 3 и 4 из конденсаторной бумаги. Толщина прокладки 5 примерно 30 мкм, толщина прокладки

4 от 30 мкм (д = 1), до 420 мкм (д=-14). Для случая д =- 0,3 толщина прокладки 3 увеличивается да 90 мм при толщине прокладки

4, равной 30 мкм. Ленты вместе с прскладками намотаны с натяжением в рулон внутренним диаметром 8 мм.

Ток утечки определяется для напряжения 220 В частотой 50 Гц по формуле

le = 2 с Vc Сэ, где Uc fc — соответственно напряжение и частота сети;

С вЂ” суммарная емкость фильтра, Известному фильтру соответствует отношение толщин д = 1.

Из графика на фиг,3видно,,что так утечки tyf фильтра уменьшается очти вдвое при увеличении толщины прокладки 4 в диапазоне 1< д < 12, При этом объем фильтра Ч возрастает с 2 до 5 см (фиг.3, пунктирная линия), что з можно считать приемлемым для малогабаритного фильтра. Дальнейшее увеличение толщины прокладки 4 нецелесообразно, так как ток утечки ty> при этом практически перестает уменьшаться, но резко возрастает обьем фильтра.

На фиг.4 показана затухание, вносимое фильтром в области высоких частот, при различных отношениях толщин диэлектрических прокладок известному фильтру соответствует отношение д = 1, t5

2=

Затухание измеряется в соответствии с

ГОСТ 13661-79 методом отношения напряжений по несимметричной схеме измерения при активной нагрузке 50 Ом.

Из графика на фиг,4 видно, что при увеличении толщины прокладки 4 в диапазоне

1 < Й< 7 затухание, вносимое фильтром на частотах 20„.100 МГц, возрастает более чем íà t0 дБ, График также показывает, что при дальнейшем увеличении толщины прокладки 4 (7 < д < 14) рост затухания, вносимого фильтром, замедляется, Поэтому и с точки зрения вносимого фильтром затухания на вь.саких частотах нецелесообразно увеличивать толщину прокладки 4 более чем в 12 раз па сравнению с толщиной прокладKli 3.

Были проведены экспериментальные исследовачия еще одной модификации предлагаемого фильтра. В этой модификации лента 2 (фиг.1) выполнена из пермаллоя марки 50 Н, зсе остальное аналогично рассмотренному фильтру. У фильтра с лентой из пермаллоя также наблюдались зависимости, аналогичные приведенным на фиг.3 и 4.

Таким образом, выполнение прокладок

3 и 4 разной талщинй в фильтре нижних частот обеспечивает уменьшение тока утечки и пускового тока указанного фильтра с одновременным увеличением затухания, вносимого фильтром на высоких частотах, пои сохранении малогабаритности фильтра.

Формула изобретения

1, Малогабаритный фильтр нижних частот, состоящий из двух металлических лент и череду ащихся с ними диэлектрических прокладок, наложенных друг на друга по

e=eA длине и свернутых в рулон, причем одна из металлических лент снабжена электрическими выводами на обоих концах, а другая — снабжена по меньшей мере одим выводам на конце, расположенном внутри рулона, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения така утечки и пускового тока фильтра и повышения затухания, вносимого фильтром на высоких частотах, диэлектрические прокладки выполнены разной толщины, при этом прокладка меньшей толщины д размещена между металлическими лентами, прокладка большей толщины

6z наложена снаружи одной из металлических лент.

2, Фильтр по п.1, отличающийся тем, что толщины диэлектрических прокладак связаны соотношением

1 <- — »12. д2

Фиг. 1

О)3 1 3 7 ФР!2 Й

Отношение о толциоы пяокла3ок

Фиг. 3.

1647850

З.д

ЪЪ 40

Зд го

2 3 5

e gO

" 9acmornn, Иlй фоГ 4

Составитель С. Варламов

Редактор Н.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Т.МалеЧ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1413 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5