Filtr napájení, pračka napětí

Na výstavě jsem nedávno viděl úžasnou demonstraci filtru napájení. Firma demonstrovala i záznamem na osciloskopu jak původní (uměle zdeformovaný) napájecí napětí se po průchodu filtrem změní na naprosto vzornou sinusovku. Reálný vliv na zvuk samozřejmě není tak jednoduché posoudit. Konstrukce zdroje v zesilovači, DACu, CD přehrávači je pokaždé jiná a neodvažuji si tvrdit, u které komponenty bude mít filtr největší vliv, nebo jestli až potom co jsou všechny části Hi-Fi řetězce za filtrem, je zlepšení znát.

Nicméně za pokus stojí požádat partnerku aby si ve vedlejší místnosti zapnula fén a rozdíl ve zvuku slyšet je. (pro ženy: partner a holící strojek ruší napájecí síť úplně stejně).

Cílem projektu bude filtr napájení, který nebude obsahovat žádnou elektroniku (usměrňovače, střídače, dobíjení baterií), ale jen induktory a kapacitory, které vytvoří pasivní filtr pro vyšší frekvence než 50Hz.

Myšlenku jsem okoukal v jednom německém časopise, kde ale používali toroidní transformátory, které umí přenášet i vyšší frekvence, než je obvyklé pro EI transformátory. Motivace je jasná: rozměry jsou menší.

To co by mělo tuto konstrukci vyzvednout nad komerční průměr je, že trafa jsou rozměrově tak předimenzovaná a spočítaná pro co nejlineárnější provoz. Místo preference na účinnost tranformátorů je tady prioritní lineární charakteristika o omezení zkreslení sinusovky. (tzv. hysterezní křivka transformátorů)

Základní myšlenka je, že transformátor napětí se chová jako velmi špatný zesilovač a přenáší frekvence jen zhruba do 1kHz (-3dB) a chová se jako dolní propust. První transformátor převede napětí na 50V, pak napětí projde filtrem s kondenzátory pro naladění celého filtru frekvenčně co nejníže a pak výstupní trafa „zesílí“ 50V zpět na 230V a opět s velkým potlačením vyšších frekvencí. Tím se násobí účinek frekvenčního potlačování přenosu zdůrazněný transformací napětí z 230V na 50V a zpět.

Toť teorie

Materiál už mám nakoupený:

Abych nezapomenul: Je nutné změřit reálné odběry jednotlivých komponent (zesilovač, CD přehrávač, DAC apod.) aby jste se vyhuli zbytečnému předimenzování transformátorů. Už moje varianta bude vážit zhruba 30kg jen na železe transformátorů. Asi nejbezpečnější variantou jsou běžně dostupné měřiče spotřeby vypadající jako spínací hodiny s display.

Aktuální stav vývoje, realizace a otevřené otázky:

• Výroba krabice která by se vešla akorát pod stůl – zezadu výstupní zásuvky a přívod, ze předu vypínač
• Měření kolísání napájecího napětí na výstupních trafech při různých spotřebičích nebo nezatíženém výstupu
• Zobrazování napětí a proudu v jednotlivých sekcích na předním panelu
• Změření účinnosti filtru na různých frekvencích
• Dobrovolníci pro test, nebo workshop na téma filtrace napětí

Zkušenosti s filtry napájecího napětí nebo Váš zájem o spolupráci prosím do komentářů níže !

O měsíc později: Na obrázku aktuální stav, bedna je hotová, vpředu bude jen ampérmetr a hlavní vypínač. V zadní části zásuvky a přívod napětí. Rozmístění transformátorů bude snad fungovat. Chybí ještě jistič nebo dám pojistky před každý výstupní transformátor aby byl každý okruh samostatně jištěný. Všechny transformátory jsou na gumových silentblocích k zamezení mechanických vibrací celého filtru.

O měsíc později: Filtr je hotový, transformátory musí být nejen na silentblocích, ale ještě na speciálních gumových podložkách, jinak se brum transformátorů přenáší do obalu. A to jsem schválně použil akusticky „mrtvé“ a nehořlavé desky.

Poslechové dojmy shrnu jen krátce:
Jak jsem mohl být do dnešního dne bez filtru ? Zvuk jako by se nabil energií a zmohutněl. Náklady, rozměry a pracnost vycházejí z celkového výkonu 1200 VA. Stejně nevyužívám více než pětinu, ale množství energie naakumulované v magnetickém obvodu transformátorů je znát.

Konstrukčně co možná nejjednodušší řešení včetně použití WAGO svorek na propojení vodičů: