¿Cuál es el proceso de pensamiento para especificar una tapa de derivación EMI en el secundario del transformador de línea?

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Resulta que había interpretado erróneamente el papel del condensador en cuestión aquí como un filtro EMI para el ruido de línea. Parece que un condensador en esa posición en realidad sirve como amortiguador para los picos/ruido de conmutación del rectificador de alta frecuencia. Aunque tal vez sea poco probable que se conduzca a etapas posteriores del circuito (contenidas por el diodo rectificador de polarización inversa), sin descartar que se pueda radiar ruido de alta frecuencia.

Estoy especificando una tapa de derivación EMI para colocar en el devanado secundario de un transformador de línea. Alimenta un suministro lineal simple que actúa como suministro de polarización para una fuente de alimentación de laboratorio de CC que estoy diseñando como un proyecto de aprendizaje ( C5 en el esquema a continuación):

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Estoy bastante seguro de que la respuesta correcta es un capacitor de película de aproximadamente 0.1uF 100V (quizás 250V) porque eso es lo que he visto usar en otros circuitos. Pero quiero entender cómo pasar yo mismo por el proceso de diseño, incluso si termino con la misma respuesta en este caso.

Esto es lo que tengo hasta ahora:

  • El condensador no debe ser más grande de lo necesario, porque desviará un nivel significativo de la corriente CA deseada de 60 Hz. Por ejemplo, un capacitor de 1uF derivaría alrededor de 25mA RMS.

  • La respuesta de frecuencia de la tapa debe ser buena para que elimine el ruido de alta frecuencia en el rango de MHz.

  • Si el condensador es demasiado pequeño, es posible que no evite muy bien el ruido de frecuencia más baja, ya que su impedancia a una frecuencia dada está inversamente relacionada con su capacitancia (C).

Esto es lo que no sé:

  • El rango práctico de frecuencias EMI que buscaríamos evitar en este tipo de situación. No estoy seguro de lo que suele haber alrededor, y tal vez no todo pase por el transformador debido a su inductancia natural o algo así.

  • Si el voltaje de trabajo de la tapa debe aumentarse para adaptarse a posibles transitorios de voltaje alto que podrían pasar.

  • ¿Por qué una tapa de cerámica simple y vieja no funcionaría bien?

¿Puede alguien ayudarme a entender el espacio de diseño para este componente?

"Lo he visto usado en otros circuitos": ¿tiene un enlace (s) a otro circuito que use este método?
Los consumibles de banco de la serie Agilent E361XA tienen tapas en estas posiciones, esquema aquí un par de páginas desde el final del PDF.
En el punto de desviar la corriente, la tapa (una ideal de todos modos) solo almacena la corriente, por lo que realmente el efecto de un condensador más grande es retrasar la corriente en una cierta cantidad de grados. Aún así, no hay necesidad de usar una tapa más grande de lo necesario. El punto de voltaje es una de las razones para usar RC en lugar de solo un límite (como se indica en una de las respuestas); la R ralentizará el aumento de voltaje de la tapa y consumirá parte del exceso de energía (la tapa solo la almacena).

Respuestas (3)

No solo desea condensadores, desea instalar un amortiguador RC en los secundarios del transformador. La razón es que cuando el voltaje secundario cae lo suficiente como para que los diodos dejen de conducir, obtendría un timbre significativo debido a la interacción entre la capacitancia de circuito abierto del diodo y la inductancia del transformador. Aquí hay una nota sobre el diseño del amortiguador , pero es bastante técnica y se supone que sabe más sobre el transformador de lo que realmente sabe.

Es probable que un condensador por sí solo empeore el timbre. Es necesaria una resistencia, ya que es el componente que disipa la energía y por lo tanto reduce la Q del timbre del LC.

La elección exacta de R y C depende de su selección de puentes rectificadores y transformadores y la forma más precisa de diseñar el amortiguador parece ser empíricamente, debido a todas las incógnitas de comprar un transformador al azar en la tienda sin una hoja de datos súper detallada.

Eche un vistazo a este hilo de diyaudio , donde describen un dispositivo para impulsar el transformador con impulsos y, por lo tanto, medir el efecto del amortiguador.

Mi vago recuerdo de la última vez que diseñé un amortiguador de transformadores fue que la elección de R es importante en términos de llevar Q a donde lo desea, pero no necesita ser súper preciso, y la C (en serie con el R) existe simplemente para evitar que R disipe cargas de energía a 50/60 Hz. Entonces, es posible que esté viendo unos cientos de ohmios (¡totalmente dependientes del transformador!) Y alrededor de 100 nF de C, pero el valor exacto de C no importa mucho. C solo necesita ser lo suficientemente grande para que la impedancia RC esté muy cerca de R en la frecuencia de llamada y "alta" a 50-60 Hz.

¡Creo que le has dado en la cabeza, William! Me equivoqué al pensar que los ejemplos que había visto eran filtros EMI, más bien eran simples amortiguadores. El PDF al que se vinculó fue muy útil y también me puso en los términos de búsqueda que necesitaba para encontrar muchos recursos adicionales :)

Tengo algunas ideas a medias: tienden a girar en torno al hecho de que no hay ninguno de estos tipos de condensadores en el lado primario, por lo que tiendo a pensar que están ahí para evitar problemas de dv/dt en el puente rectificador. entradas que causan la posibilidad de que se haya visto un voltaje negativo real en la salida. Esto puede ocurrir por dos razones simultáneas y no individuales: -

  • Los diodos puente tienen una autocapacitancia relativamente alta y
  • El interruptor de corriente alta/corriente baja operando y generando grandes (más o menos) voltajes de retorno.

Aquí están mis comentarios sobre un extracto del circuito: -

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Ah, muy interesante. Así que asumo que no es común colocar una tapa en esta posición (en los secundarios) para el bypass de EMI y puede usarse en este caso debido al interruptor de bobinado. Mi diseño no usa ese tipo de cosas, así que tal vez no necesite un límite en la secundaria. Otro suministro de banco que he estudiado tiene una tapa de derivación en el primario, era un disco de cerámica IIRC. Tal vez esa es la forma en que debería ir en su lugar :)
Es complicado y bastante especulativo y puede reducirse a conocer los mecanismos de falla de los puentes debido a dv/dt (de alguna manera).
Leí algo recientemente que mencionaba que podría reducir esta capacitancia usando diodos rápidos (trr bajo). El problema con ellos es que tienden a tener una gran caída hacia adelante, por lo tanto, una gran disipación. Entonces, esto puede tener algo que ver con la capacitancia del diodo que menciona y cierta cantidad de disparos que ocurren en el cruce por cero.
Ok Andy, tu respuesta realmente me puso en el camino correcto. Investigué un poco más según su dirección y llegué a la conclusión de que es muy probable que estos condensadores sirvan como amortiguadores. No me había dado cuenta antes, pero la acción de conmutación de los rectificadores cuando pasan del estado conductor al estado no conductor (con polarización inversa), cuando se acopla a la inductancia del secundario del transformador, puede producir un sonido bastante salvaje (como 100V en este caso basado en una simulación rápida). Tengo mucho más que aprender al respecto, pero muchas gracias por ponerme en el camino correcto :)
Cualquier enlace que brinde más información apreciado amigo. Sin embargo, me pregunto por qué esta idea ha perdido popularidad: todavía usamos puentes bastante malos, ¿por qué esta técnica todavía no se usa mucho hoy?

La tapa en el secundario tiene básicamente la misma función que 4 tapas, una en cada diodo. La razón tradicional es EMC o "PARD" de los diodos. En los viejos tiempos, cuando era delgado y tenía el pelo grueso, la radio AM era común como Transformadores de red. Si la capacitancia no estuviera presente, obtendría un zumbido terrible cuando se sintonizara una estación. En ese momento, esto se conocía como zumbido de modulación. Esto se debió a la energía inductiva almacenada en el transformador de potencia que resuena con una capacitancia parásita y se irradia hacia un circuito analógico sensible. La tapa no amortigua esto, pero reduce la frecuencia de resonancia para disminuir la radiación. Siempre pongo las tapas porque simplemente no vale la pena. tener esas molestias.En su fuente de alimentación lineal, podría hacer algo estúpido como generar un pico de voltaje al apagar.

¿Cuál es el proceso de pensamiento para especificar una tapa de derivación EMI en el secundario del transformador de línea?
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