Un filtro de corriente es un circuito o dispositivo diseñado para permitir el paso de la alimentación eléctrica útil y atenuar interferencias, ruido electromagnético, radiofrecuencia, corriente continua no deseada y determinadas variaciones eléctricas. En los equipos HiFi, puede ayudar a reducir el ruido de fondo, proteger los componentes y mejorar la claridad, el detalle y la estabilidad del sistema cuando la red eléctrica presenta perturbaciones.
Un filtro de fuente de alimentación es un circuito de filtro compuesto por inductancia (L), capacitancia (C) y resistencia (R), también conocido como "filtro EMI de potencia", que es una red pasiva bidireccional. El propósito de usar el filtro de fuente de alimentación es suprimir la interferencia de ruido generada por la fuente de alimentación conmutada, evitar que el ruido electromagnético externo interfiera con el estado de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada en sí y evitar que el ruido electromagnético externo interfiera con el estado de funcionamiento del equipo de salida de la fuente de alimentación conmutada, y también suprimir el problema EMC de que el ruido electromagnético generado por otros equipos se transmite a través de la línea eléctrica.
Qué problemas resuelve un filtro de corriente
Actualmente, los equipos electrónicos suelen usar una fuente de alimentación conmutada y circuito digital rápido. Este tipo de equipos genera corrientes y tensiones de alta frecuencia durante el funcionamiento normal. Sin dicho filtro, resultaría casi imposible cumplir con los requisitos que establecen las normas sobre CEM.
El filtro de la línea de alimentación tiene dos funciones principales: Evitar que las señales de alta frecuencia que se generan dentro del equipo alcancen la línea de entrada de corriente. Evitar que las señales de alta frecuencia del sistema de distribución C.A. (emisión perturbadora) entren en el equipamiento.
Los filtros de red eléctrica HiFi son esenciales para eliminar interferencias, reducir el ruido eléctrico y proteger tus equipos de audio. La calidad de la corriente influye directamente en el resultado sonoro.
Un buen filtro de corriente HiFi permite que amplificadores, DACs, reproductores o streamers trabajen en condiciones óptimas, ofreciendo un sonido más limpio, detallado y con mejor dinámica.
Cómo funciona un filtro de corriente
Los filtros electrónicos son especializadoscircuitos eléctricosEse proceso señala manipulando frecuencias. La función principal de un filtro es permitir que ciertas frecuencias pasen mientras atenúan otras, mejorando así la calidad y la claridad de la señal eléctrica.
Estos filtros son cruciales en diversas aplicaciones electrónicas, desde sistemas de audio hasta dispositivos de comunicación, ya que modifican y mejoran las señales eléctricas. Los filtros puedenEliminar el ruido no deseado, mejorar la calidad de la señal y transmitir solo los componentes de frecuencia relevantes controlando qué frecuencias pasan o están bloqueadas para cortar las frecuencias y bloquear las altas frecuencias.
En Audio Electronics, los filtros a menudo minimizan el ruido al eliminar las frecuencias altas no deseadas. Los tipos comunes de filtros electrónicos incluyen filtros de paso bajo, paso alto, paso de banda, parada de banda y filtros de todos los pasos, cada uno con un propósito único.
Interferencia de modo diferencial y modo común
De acuerdo con su modo de acoplamiento, el ruido de la fuente de alimentación conmutada se divide en: interferencia de modo diferencial, interferencia de modo común, interferencia de modo diferencial se define como interferencia simétrica entre líneas, y la interferencia de modo común se define como interferencia de línea al punto de referencia, la interferencia de modo común tiene interferencia de modo común simétrica e interferencia de modo común asimétrica, y la interferencia de modo común asimétrica a menudo se convierte en interferencia de modo diferencial.
El filtro de potencia debe filtrar tanto la interferencia de modo diferencial como la interferencia de modo común, de hecho, el filtro de potencia es un filtro híbrido de modo diferencial y común.
De acuerdo con la amplitud de la interferencia de ruido, el ancho de banda de frecuencia de la interferencia de ruido, las características de impedancia de la interferencia de ruido y los requisitos del estándar de prueba de compatibilidad electromagnética del producto, el circuito del filtro de la fuente de alimentación está diseñado científicamente.
Componentes principales
La efectividad de un circuito de filtro depende en gran medida de sus componentes fundamentales:resistencias, condensadores e inductores. Estos componentes trabajan juntos para administrar el flujo de corriente, almacenar y liberar energía eléctrica, y manejar señales de frecuencia en un circuito eléctrico para lograr el efecto de filtrado deseado.
Las resistencias, condensadores e inductores juegan un papel distinto en los circuitos de filtro. Las resistencias administran la corriente y establecen constantes de tiempo, la tienda de los condensadores y la energía de liberación, permitiendoSeñales de CApasar mientras bloqueaSeñales de DC,e inductores almacenan energía en campos magnéticos y ayudan a administrar señales de frecuencia.
Resistencias
Las resistencias son cruciales en la gestión del flujo de corriente dentro de los circuitos de filtro. A través de su resistencia, controlan el flujo de corriente eléctrica, asegurando el rendimiento óptimo del filtro.
Al establecer constantes de tiempo, las resistencias influyen en la capacidad de respuesta y el rendimiento del circuito, haciéndolas indispensables en el diseño de filtros.
En combinación con otros componentes como condensadores e inductores, las resistencias ayudan a definir la frecuencia de corte de los filtros. Esta interacción es esencial para lograr el efecto de filtrado deseado, ya sea bloqueando altas frecuencias o permitiendo que pasen bajas frecuencias.
Condensadores
Los condensadores juegan un papel fundamental en los circuitos de filtro almacenando y liberando energía eléctrica. Permiten que las señales de CA fluyan mientras bloquean las señales DC, lo que es crítico para el funcionamiento de muchos filtros.
Los condensadores influyen en la ganancia de voltaje y administran los componentes de frecuencia para lograr el efecto de filtrado deseado en varias aplicaciones.
En los circuitos de filtro, los condensadores funcionan en conjunto con resistencias e inductores a definir las frecuencias de corte y dar forma a la respuesta del filtro. Su capacidad para suavizar las fluctuaciones de voltaje garantiza la transmisión de señal estable, lo cual es vital para el funcionamiento efectivo de los filtros electrónicos.
Inductores
Los inductores son esenciales para almacenar energía en campos magnéticos y resistir los cambios en la corriente dentro de los circuitos de filtro. Almacenan temporalmente energía en campos magnéticos, una característica que es vital para su función en los circuitos electrónicos.
Los inductores en los circuitos de filtro bloquean las señales de alta frecuencia al tiempo que permiten que las señales de baja frecuencia pasen. Esta capacidad los hace cruciales en el diseño de filtros que necesitan administrar y manipular señales de frecuencia de manera efectiva.
Condensadores X, condensadores Y e inductancia de modo común
La figura anterior es un circuito de filtro de potencia simple, en el que la capacitancia en las posiciones C1 y C2 se denomina capacitancia de modo diferencial, también conocida como condensador X, que se utiliza principalmente para evitar el ruido de interferencia de modo diferencial generado dentro de la fuente de alimentación conmutada para evitar que el flujo de entrada de la red de estabilización de impedancia (LISN) haga que la prueba de perturbación de conducción en la fuente de alimentación exceda el estándar.
La capacitancia en las posiciones C3 y C4 se denomina capacitancia de modo común, también conocida como capacitancia Y, y su función principal es el ruido de interferencia de modo común generado dentro de la fuente de alimentación de conmutación de derivación.
L es el inductor de modo común, también conocido como estrangulador de modo común, que es principalmente para atenuar la corriente de modo común generada por la fuente de alimentación conmutada, debido a que la inductancia de modo común irracional tiene una inductancia de fuga, lo que resulta en que la inductancia de modo común en realidad tiene el efecto de filtrado del inductor de modo diferencial.
Tipos de filtros de corriente
Los filtros electrónicos se pueden clasificar en diferentes tipos en función de su respuesta de frecuencia y características de construcción. Hay cuatro tipos principales de filtros: Filtros de paso alto Filtros de paso de banda Filtros de parada de banda (muesca) Cada tipo tiene una forma única de manipular las frecuencias para lograr el efecto de procesamiento de señal deseado a una frecuencia particular.
Los más directos son los filtros lineales analógicos pasivos, que usan resistencias e condensadores o inductores. Dependiendo de su configuración, los filtros de tres elementos pueden exhibir características de bajo paso, paso alto o parada de banda.
Filtro de paso bajo
Un filtro de paso bajo está diseñado para bloquear frecuencias más altas, al tiempo que permite que las frecuencias más bajas pasen sin obstáculos.
Estos filtros son cruciales en las aplicaciones donde es necesario permitir señales de baja frecuencia al tiempo que bloquea el ruido de alta frecuencia, como en las comunicaciones de audio y radio.
La frecuencia de corte es un parámetro crítico en filtros de paso bajo, marcando el punto donde la señal de salida cae en -3dB. Las señales por encima de esta frecuencia se atenúan significativamente.
La pendiente del filtro, medida en decibelios por década u octava, define qué tan rápido ocurre la atenuación más allá de la frecuencia de corte superior.
Filtro de paso alto
Los filtros de paso alto permiten principalmente señales de alta frecuencia al tiempo que evitan que las señales de baja frecuencia pasen.
Estos filtros son esenciales en aplicaciones donde es necesario bloquear los componentes de ruido de baja frecuencia o CC, como en sistemas de comunicación y equipos de audio de alto rendimiento.
La frecuencia de corte en un filtro de paso alto marca el punto en que las señales más altas que esta frecuencia pasan con amplitud completa, mientras que la mayoría de las frecuencias bajas están bloqueadas.
Los circuitos prácticos para filtros de paso alto pueden incluir múltiples etapas para minimizar la atenuación y lograr el efecto de filtrado deseado.
Filtro de paso de banda
Los filtros de paso de banda permiten pasar un rango específico de frecuencias, combinando efectivamente las funciones de los filtros de paso bajo y de paso alto.
Estos filtros se usan ampliamente en aplicaciones como transmisores de radio y altavoces para bloquear los lanzamientos altos no deseados al tiempo que permite que pasen los rangos de frecuencia deseados.
Un filtro de paso de banda tiene dos frecuencias de corte: una frecuencia de corte inferior y superior. Los diseñadores crean un filtro de paso de banda en cascada un filtro de paso bajo y un filtro de paso alto, lo que permite que solo pase el rango de frecuencia deseado mientras bloquea a otros.
Filtro de parada de banda o filtro de muesca
Un filtro de parada de banda, o filtro de muesca, funciona atenuando las frecuencias dentro de un rango designado al tiempo que permite pasar otras frecuencias.
Estos filtros son esenciales en aplicaciones donde es necesario bloquear una banda de frecuencia específica, como en los sistemas de audio para eliminar el ruido o el zumbido no deseados.
La frecuencia central de un filtro de parada de banda es la media aritmética o geométrica de las frecuencias de corte superior e inferior.
Filtros activos y pasivos
Los filtros activos combinan componentes pasivos con elementos activos como amplificadores operacionales, mejorando la flexibilidad y el rendimiento de diseño.
Estos filtros a menudo se prefieren cuando se requiere un control preciso sobre las características del filtro. Sin embargo, un filtro activo requiere una fuente de alimentación y puede introducir ruido y distorsión debido a sus componentes activos.
Por otro lado, los filtros pasivos son conocidos por su simplicidad y linealidad. No requieren una fuente de alimentación externa y pueden manejar niveles de potencia más altos, lo que contribuye a la eficiencia energética general.
Sin embargo, los filtros pasivos carecen de la capacidad de proporcionar ganancia y una sofisticada conformación de frecuencia. Los filtros activos múltiples en cascada pueden lograr órdenes de filtro más altas y un mejor rendimiento con un filtro de segundo pedido, aunque aumenta la complejidad.
Filtros monofásicos y trifásicos
Filtros monofásicos
La forma del circuito principal del filtro de potencia monofásica.
Circuito de filtro de potencia monofásico multietapa.
Circuito de filtro de potencia π monofásico.
Producto terminado de filtro de potencia monofásico.
Filtros trifásicos
La forma del circuito principal del filtro de potencia trifásico.
Circuito de filtro de potencia trifásico de una etapa.
Circuito de filtro de potencia trifásico multietapa.
Filtros de corriente para equipos HiFi
Los filtros de corriente para audio están diseñados para: Eliminar interferencias EMI/RFI procedentes de la red eléctrica. Reducir el ruido de fondo en el sistema de sonido. Proteger los equipos frente a picos de tensión y variaciones eléctricas. Mejorar la claridad, el detalle y la escena sonora.
Un filtro de corriente HiFi puede utilizarse con amplificadores, DACs, reproductores o streamers, aunque la configuración debe tener en cuenta la corriente máxima, la potencia soportada y la separación entre tomas filtradas y no filtradas.
Los filtros de red eléctrica HiFi son esenciales para eliminar interferencias, reducir el ruido eléctrico y proteger tus equipos de audio.
En los sistemas de audio también existen dispositivos destinados a problemas específicos, como los bloqueadores de corriente continua, los filtros EMI/RFI, las regletas con tomas aisladas y los filtros en línea.
| Tipo de dispositivo | Función indicada |
|---|---|
| Filtro de red HiFi | Reducción del ruido eléctrico e interferencias de la red |
| Bloqueador de corriente continua | Eliminación o reducción del zumbido del transformador |
| Regleta filtrada | Distribución de la alimentación con varias tomas filtradas |
| Filtro en línea | Reducción de la corriente continua en la trayectoria de la señal |
| Filtro de corriente para 12 voltios | Supresión de ruidos parásitos e interferencias en instalaciones de 12 voltios |
Ejemplos de características en filtros HiFi
iFi iPower 2 Fuente de Alimentacion filtrada | Diferentes versiones: 5V, 9V, 12V, 15V | Tienen construcción militar y eliminan ruido Disponible en 5V - 2.5A / 9V - 2A / 12V - 1.8A / 15V - 1.5A (En la versión 5V se incluye Adaptador USB-C y Micro-USB para Raspberry Pi y micro-computadoras similares)).
Eagle Cable Power Bar Alu-8 Regleta de corriente de 8 tomas Schuko en disposición de 45°: generosamente espaciadas para fuentes de alimentación voluminosas y enchufes acodados | Carcasa de aluminio resistente: proporciona estabilidad mecánica y protección contra interferencias electromagnéticas.
iFi AC iPurifier AC iPurifier Elimina el ruido eléctrico y restaura el sonido de manera clara y nítida | filtro que se encarga de limpiar la "energia sucia" de la red eléctrica y hará que tu música suene mejor.
WireWorld Matrix 2 - Regleta de 6 tomas | Chasis de aluminio extrusionado con tomas completamente aisladas para proteger de interferencias electromagnéticas y radio-frecuencias | Accesorios incluidos para montaje en rack o pared.
Isotek IsoPlug EVO 3 - sistema de filtro versátil que atraviesa la fase y el neutro de la alimentación de la red eléctrica | Elimina el ruido de la red eléctrica en el hogar | Solución versátil que se puede conectar junto a electrodomésticos ruidosos | Fácil de instalar y compatible con cualquier enchufe | Diseño compacto | Luz indicadora LED que muestra que el circuito está conectado y activo.
iFi DC Blocker - Todas las ventajas de eliminar el molesto zumbido sin ningún inconveniente | Bloquea de forma inteligente las tensiones CC de la red para eliminar el zumbido del transformador | Se mantiene el apantallamiento EMI | La seguridad de los equipos no se ve afectada.
Audiolab DC BLOCK - Bloqueador de corriente continua | Acondicionamiento extra de la señal de red y filtrado de radiofrecuencia.
Dynavox X2000 Regleta con filtro de red Hi-Fi | 5 tomas filtradas | Potencia soportada: 2300W | Disyuntor automático de 10A.
Dynavox X4100 Regleta con filtro de red Hi-Fi | 8 tomas: 4 con y 4 sin filtro de red | Potencia soportada: 2300W | Disyuntor automático de 10A.
Audiolab DC Block 6 - Filtro de red con bloqueador de continua incorporado | Filtrado de interferencias electromagnéticas (EMI) y de radiofrecuencia (RFI) | 1 toma de entrada y 6 tomas de salida para conectores IEC | Reduce el zumbido y las vibraciones mecánicas de los transformadores.
Isotek V5 Gemini filtro de corriente | 2 tomas de salida aisladas entre sí | Protección frente a descargas: hasta 45.000 amperios de pico | Corriente máxima de 10 amperios | Potencia máxima de 2.300 vatios | Cableado interno de cobre libre de oxígeno bañado en plata | Conexión System Link.
Vincent PF-2 Filtro de corriente: Max. potencia de conmutación: 2200 vatios Entrada: 220 - 240 V/50 Hz AC (máx. 10A / 2200 W) Salidas: 2 x tomas Schuko para digital (300 W), 4 x tomas Schuko para analógica (1900 W).
AudioQuest PowerQuest 303 acondicionador de red | Filtrado de ruido lineal | Protección contra sobretensiones de 6000 V/3000 A | Desconexión por voltaje extremo140V AC.
iFi PowerStation Filtra interferencias de radiofrecuencia y magneticas | Cancelacion activa del ruido | Indicador de polaridad | Protección contra picos de voltaje Variante Europea de schukos.
Isotek V5 Polaris regleta de corriente | 6 tomas de salida aisladas entre sí | Protección frente a descargas: hasta 45.000 amperios de pico | Corriente máxima de 10 amperios | Potencia máxima de 2.300 vatios | Cableado interno de cobre libre de oxígeno bañado en plata | Conexión System Link | Cable de red IsoTek Initium incluído.
Filtros para instalaciones de 12 voltios
Filtro supresor de ruidos parásitos e interferencias en instalaciones de 12 voltios en general y, específicamente, en vehículos. Su filtro LC de paso bajo elimina todas las frecuencias parásitas y entrega una señal limpia de corriente continua.
Carga máxima: 25 amperios. Cables de 6 mm².
Las características principales de este tipo de dispositivo incluyen filtro supresor de ruidos parásitos, corriente continua (DC) 12v y hasta 25 amperios.
Índices técnicos para evaluar un filtro de corriente
Los principales indicadores de medición de los filtros de alimentación incluyen: indicadores técnicos de rendimiento de filtrado, indicadores de rendimiento de seguridad, indicadores de rendimiento de confiabilidad, indicadores de regulaciones ambientales, etc.
Pérdida de inserción
La pérdida de inserción es un indicador importante para medir el rendimiento de filtrado del filtro de la fuente de alimentación, expresado en dB, se refiere a la relación de la potencia en la carga antes y después de conectar el filtro, en principio, cuanto mayor sea el número de dB, mejor será la capacidad del filtro para suprimir el ruido.
La pérdida de inserción de los filtros de potencia se divide en pérdida de inserción de modo diferencial y pérdida de inserción de modo común.
La pérdida de inserción del filtro suele ser el resultado de la prueba bajo la resistencia de 50Ω, la impedancia del extremo de la fuente de ruido es incierta en la aplicación práctica, y la impedancia del extremo de carga es de 50 ohmios para la conducción del extremo de la fuente de alimentación, y también es incierta para la impedancia del extremo de carga en aplicaciones prácticas, por lo que generalmente la pérdida de inserción del filtro solo se usa como referencia para la selección de filtros de potencia.
La curva de pérdida de inserción del filtro de potencia se puede obtener mediante la prueba del analizador de red, y el método de prueba específico se refiere al estándar internacional CISPER17: 2011 y al estándar nacional GB / T7343-2017.
Corriente nominal
La corriente nominal del filtro de potencia debe ser mayor que la corriente máxima cuando la carga está funcionando, y se debe reservar un margen.
El diámetro del cable del inductor de modo común en el filtro de la fuente de alimentación debe cumplir con los requisitos de corriente nominal para evitar daños por sobrecorriente, y se recomienda que la corriente nominal del filtro de la fuente de alimentación sea 1,5 veces la corriente de trabajo de la carga y al menos 1,2 veces.
Seguridad eléctrica
Los filtros de potencia son componentes de control de seguridad que deben cumplir con los requisitos de las normas y estándares de seguridad correspondientes, como UL1283, IEC/EN60939, etc.
Las principales fases de prueba incluyen el voltaje soportado del aislamiento, la corriente de fuga, el voltaje residual de la línea L-N, el aumento de temperatura y la corriente nominal.
La prueba de voltaje soportado es el método principal para verificar la capacidad de sobrevoltaje de aparatos eléctricos, equipos eléctricos, dispositivos eléctricos, circuitos eléctricos, etc., y consiste en verificar si el filtro de potencia alcanza el voltaje soportado nominal para cumplir con los requisitos del nivel de aislamiento del filtro de potencia.
La prueba de corriente de fuga es una prueba de seguridad específica que detecta defectos internos y fallas de aislamiento en los circuitos y mantiene el funcionamiento seguro de los equipos eléctricos.
Para los filtros de fuente de alimentación, el número de condensadores Y y la capacitancia total son factores importantes que afectan la corriente de fuga.
Para evitar el riesgo de descarga eléctrica cuando el cable de alimentación está desenchufado, existe una disposición clara en el estándar de seguridad para desenchufar el voltaje residual L-N del cable de alimentación, y la velocidad de descarga del condensador X es un factor importante que afecta el voltaje residual del filtro de potencia.
Fiabilidad y materiales
Además del índice de rendimiento del filtro y el índice de seguridad, es más probable que todos ignoren el índice de confiabilidad del filtro de potencia, y también es una gran parte del costo de fabricación del filtro de potencia.
Los factores que afectan la confiabilidad del filtro de potencia incluyen principalmente: la calidad de soldadura de la unión de soldadura del dispositivo, la confiabilidad de la conexión entre los dispositivos, la confiabilidad de la conexión del conector, la tolerancia de enchufe y desconexión del conector, la confiabilidad de los materiales utilizados en el dispositivo en sí y la verificación de la prueba de vida útil a largo plazo.
Los componentes electrónicos, los conectores, las soldaduras, las placas de circuito impreso y los materiales plásticos utilizados en los filtros de potencia deben cumplir con los requisitos de las normas medioambientales correspondientes, como RHOS, RAEE, etc. de la Unión Europea.
Dónde instalar el filtro de corriente
Además del propio diseño eléctrico del filtro, hay otros dos criterios que son igual o incluso más importantes a la hora determinar su eficiencia: cómo y dónde se monta el filtro, y cómo se tienden los cables hasta el mismo.
El filtro no está montado cerca del punto de entrada de la línea eléctrica en la caja. La línea eléctrica expuesta (antena) puede captar ruido procedente de los campos eléctricos y magnéticos que existen dentro de la caja.
El cable de puesta a tierra del filtro a la caja tiene una inductancia elevada, lo que reduce la eficacia de los condensadores en Y del filtro. El fabricante utiliza condensadores en Y para que la conexión a la tapa tenga una inductancia mínima.
El acoplamiento capacitivo tiene lugar entre el cableado ruidoso de la alimentación al filtro y la línea de alimentación C.A.
El filtro está montado en el punto en que la línea de alimentación C.A. entra en la caja, evitando así un acoplamiento del campo electromagnético con la línea filtrada.
Ahora, la caja metálica también bloquea cualquier acoplamiento capacitivo del cable de entrada del filtro y la línea eléctrica filtrada.
El filtro está montado de tal modo que su carcasa metálica hace contacto directo con la caja del equipo, eliminando así cualquier inductancia adicional en serie con los condensadores en Y internos.
Cualquier cable que pueda haber entre la carcasa del filtro y la caja reducirá la eficacia del filtro debido a su inductancia.
Los cables entre el filtro y la fuente de alimentación deben tenderse cerca de la caja para minimizar cualquier captura.
No tienda los cables de entrada del filtro cerca de los cables de salida C.C., ya que aumentaría el acoplamiento de la capacitancia parásita.
Además, los cables de entrada se deben mantener alejados de cualquier cable de señal (especialmente, digital) y no se deben tender ni sobre ni cerca de placas de circuitos lógicos digitales.
Una mejora adicional con respecto a la disposición arriba indicada consiste en montar la fuente de alimentación cerca del filtro.
El hecho anterior señala que es ventajoso que el filtro de la línea de alimentación cuente con un conector para cable de corriente C.A. integral.
Esta configuración obliga a montar el filtro en el punto en el que el cable eléctrico entra en la caja y donde se atornilla o remacha la brida metálica del filtro a dicha caja (sobre una superficie conductora y sin pintar), garantizado así la adecuada puesta a tierra de los condensadores en Y.
Filtros digitales
Los filtros digitales realizan operaciones matemáticas en señales de tiempo discreto para suprimir los componentes no deseados. Se pueden clasificar en filtros de respuesta de impulso finito (FIR) y respuesta de impulso infinito (IIR), cada uno con características y aplicaciones específicas.
En la conversión analógica a digital, los filtros ayudan a reducir el riesgo de alias antes de que se muestreen las señales.
Los filtros digitales proporcionan una mayor precisión y flexibilidad en comparación con sus contrapartes analógicas, ya que pueden programarse y no se derivan debido a variaciones de temperatura.
Estos filtros son cruciales en aplicaciones como las telecomunicaciones y el procesamiento de audio para reducir el ruido y mejorar la calidad de la señal filtrada.
Aplicaciones prácticas
Los filtros electrónicos se utilizan en muchas aplicaciones diferentes. Estas incluyen: Fuente de alimentación Procesamiento de señal Sistemas de audio Sistemas de comunicación.
Desempeñan un papel fundamental en la gestión de la respuesta de frecuencia y garantizan una transmisión clara de la señal en aplicaciones de sistemas estéreo de alto rendimiento.
Por ejemplo, en las fuentes de alimentación, los filtros se utilizan para administrar las fluctuaciones de voltaje y garantizar la transmisión de señal estable.
En Audio Electronics, los filtros mejoran la calidad del sonido al reducir el ruido y mejorar la claridad de la señal. En Radio Communications, los filtros ayudan a seleccionar bandas de frecuencia específicas y eliminar la interferencia.
Compatibilidad electromagnética y normas
Actualmente, los equipos usados en tecnología de la información deben cumplir los requisitos establecidos en las normas EN 55032 (emisiones) y EN 55035 (inmunidad).
La norma EN 55032 establece los límites para la emisión perturbadora conducida en terminales de red dentro de un rango de frecuencia de 150 kHz a 30 MHz y emisión perturbadora radiada de entre 30 MHz y 1 GHz.
Los filtros de línea de alimentación de Schurter están optimizados para un rango de frecuencia de entre 150 kHz y 30 MHz, dentro del que ofrecen una atenuación óptima.
Además, tienen aprox. 20 dB de atenuación a 400 MHz, lo que ayuda a reducir la radiación emitida por la antena y que genera el cable eléctrico.
El filtro de la línea de alimentación también atenúa eficazmente las perturbaciones de RF continuas en ensayos realizados conforme a la sección 4.2.2.3 de la norma EN 55035, donde se aplica a la línea una señal de radiofrecuencia de 3 V RMS en el rango 150 kHz-10 MHz, de 3 a 1 V en el rango 10-30 MHz y de 1 V en el rango 30-80 MHz.
Combinado con protección contra sobretensiones, el filtro también permite superar con éxito los ensayos estipulados en las secciones 4.2.4 (transitorios eléctricos rápidos) y 4.2.5 (sobretensiones) de la norma EN 55035.
Cómo elegir un filtro de corriente
La elección debe comenzar por el tipo de interferencia que se desea reducir: ruido de modo diferencial, ruido de modo común, radiofrecuencia, corriente continua, picos de tensión o zumbido mecánico del transformador.
También es necesario comprobar la tensión nominal, la corriente máxima, la potencia soportada, el tipo de conexión, el número de tomas, la presencia de protección contra sobretensiones y la compatibilidad con conectores IEC, Schuko o C13/C19.
Para un equipo de audio, conviene distinguir entre las tomas destinadas a componentes digitales y las destinadas a amplificación, así como verificar si las salidas están aisladas entre sí.
La corriente nominal del filtro de potencia debe ser mayor que la corriente máxima cuando la carga está funcionando, y se debe reservar un margen.
En una instalación fija, el montaje, la puesta a tierra, la longitud de los cables y la separación entre conductores ruidosos y líneas de señal pueden influir tanto como el propio circuito de filtrado.
Diseño de un circuito personalizado
El diseño de circuitos de filtro personalizado implica varias consideraciones, incluida la elección entre filtros activos y pasivos.
Los filtros activos, aunque generalmente son más caros debido a componentes adicionales, ofrecen una mayor flexibilidad y precisión en las características del filtro.
Las consideraciones de costos son cruciales para garantizar que los circuitos de filtro se ajusten al presupuesto general del proyecto.
Seleccionar valores de componentes apropiados y comprender las interacciones entre resistencias, condensadores e inductores permite a los diseñadores crear circuitos de filtro efectivos adaptados a sus necesidades específicas.
Función de transferencia y respuesta de frecuencia
La función de transferencia modela la salida de un sistema basado en diversas entradas posibles. En el contexto de los filtros, relaciona la amplitud de salida con la frecuencia de entrada.
La ganancia y el cambio de fase son componentes clave de la respuesta de frecuencia, lo que indica cómo los filtros modifican las señales de entrada.
La respuesta de frecuencia refleja cómo la amplitud de salida varía con la frecuencia de la señal de entrada.
La estabilidad en un sistema requiere que todos los polos de la función de transferencia tengan partes reales negativas.
La evaluación de la respuesta de frecuencia a diferentes frecuencias ayuda a los diseñadores a analizar el comportamiento del sistema y garantizar un rendimiento óptimo del filtro.
Filtros de entrada de alimentación
Los filtros modelo de entrada de energía con entrada IEC, filtro de red con portafusibles doble y interruptor basculante de 2 polos. La corriente nominal se puede ofrecer hasta 10 amperios.
| Especificación | Valor |
|---|---|
| Tensión nominal | 125/250 VCA |
| Corrientes nominales | 1 a 10A |
| Frecuencia de funcionamiento | 50/60 Hz |
| Clasificación Hipot línea a línea | 1450 VCC |
| Clasificación Hipot línea a tierra | 2250 VCC |
| Temperatura de funcionamiento | -25 ~ +85°C |
| Cumplimiento de seguridad | CE; 1 a 6A (VDE) |
Filtros para reducir el ruido eléctrico doméstico
Filtra la señal eléctrica cercana a la fuente de contaminación. Es comparable a una esponja que absorbe la electricidad sucia o contaminación eléctrica.
Equipado con un condensador de clase X2. Adecuado para electrosensibles. Se instala en una toma de corriente. No necesita electricista.
Filtro diseñado para reducir la “electricidad sucia” o las interferencias electromagnéticas generadas por ciertos dispositivos en el hogar, como cargadores y electrodomésticos, que alteran la calidad de la electricidad.
Este equipo ayuda a limpiar la corriente, promoviendo un ambiente eléctrico más estable y saludable al minimizar las emisiones de alta frecuencia no deseadas.
Al reducir el ruido eléctrico, se mejora la calidad general del suministro, haciendo que el entorno sea más seguro y apto para descansar, estudiar o trabajar sin interferencias.
El filtro de electricidad sucia Greenwave permite reducir notablemente la contaminación electromagnética generada por equipos electrónicos, electrodomésticos, ordenadores o luces de bajo consumo que pueden producir picos irregulares y acumulaciones de sobre-tensiones de electricidad en el cableado eléctrico.
Para óptimos resultados instale filtros en varios puntos. El número de filtros de electricidad sucia dependerá del tamaño del espacio, la concentración de equipos eléctricos y luces de bajo consumo y la cantidad de electricidad sucia que generen en su sistema eléctrico.
Para saber cuánta electricidad sucia eliminan los filtros GreenWave puede usar el medidor de electricidad sucia de banda ancha EMI de Greenwave.
Montaje, medición y comprobación
La pérdida de inserción del filtro de potencia también se puede simular mediante software de simulación de circuitos, y la precisión de la simulación depende de la precisión del modelado del circuito.
Un analizador de ruido en la red puede detectar la contaminación eléctrica con tan solo conectarlo a una toma de corriente.
La medición permite relacionar el filtro con el problema concreto y evitar seleccionar un dispositivo únicamente por su apariencia, número de tomas o descripción comercial.
La protección contra sobretensiones, el filtrado EMI/RFI, el bloqueo de corriente continua y la correcta instalación cumplen funciones diferentes, por lo que no siempre un único dispositivo sustituye a todos los demás.
El filtro de corriente debe seleccionarse según la tensión de la instalación, la corriente de la carga, la naturaleza de la interferencia, el tipo de equipo y el método de montaje previsto.
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