Сетевое напряжение, обеспечиваемое нашими розетками, должно (в России) быть чистой синусоидой с частотой 50 Гц и среднеквадратичным значением около 220 В – это в идеале. Увы, на практике величина сетевого напряжения меняется даже в течение дня и в нем почти всегда присутствуют самые разные помехи. Они попадают в сеть не только с магистральных линий электропередачи, но и создаются приборами, находящимися в вашем доме – холодильником, кондиционером, а также всеми устройствами с импульсными блоками питания (а это почти все современные гаджеты). И аудиофилы справедливо опасаются, что нестабильность сетевого напряжения, как и наличие помех в нем, могут ухудшить звучание Hi-Fi техники. Поэтому для борьбы с помехами в электросети принято использовать различные фильтры.
На самом деле, таких сетевых фильтров существует большое количество, а самые простые схемы фильтрации сетевого напряжения встраиваются даже в AV-технику. Есть пассивные и активные фильтры, при этом последние иногда работают, как маленькие электростанции, вырабатывая собственное питающее сетевое напряжение. При этом в наиболее эзотерических конструкциях для питания самих этих «энергоблоков» используется даже не сетевое напряжение, а встроенные аккумуляторы.
Однако, давайте рассмотрим поближе более простые пассивные сетевые фильтры, которые получили наибольшее распространение благодаря своей хорошей эффективности и вполне доступной стоимости.
Пассивная защита
Пассивные сетевые фильтры состоят из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов – то есть пассивных компонентов. Их задача – защита подключенной техники от высокочастотных помех, имеющихся в электросети. Вас не должно вводить в заблуждение их название– такие фильтры, при правильном расчете и качественном изготовлении, способны эффективно противостоять сетевым помехам. Схема простейшего сетевого фильтра изображена на рис.2, и часто именно такие фильтры устанавливаются в AV-технике для фильтрации сетевых помех.
В электронике такие фильтры называют «фильтром высоких частот первого порядка», так как они имеют всего один фильтрующий каскад или звено. На самом деле, эта схема работала бы хорошо, если бы при ее создании можно было точно знать значение импеданса сети (в сетевой розетке) и подключенного устройства (в его сетевом разъеме). Но эти параметры зависят от многих факторов и не являются постоянной величиной. Поэтому и расчет такого фильтра является только приблизительным, что и снижает эффективность его работы (степень подавления помех).
Поэтому в качественных сетевых фильтрах используются более сложные схемы, которые позволяют в значительной степени снизить влияние импеданса сети и нагрузки. На рисунке 3 показаны примеры схем, которые в значительной степени свободны от недостатков более простого решения. На обеих уже несколько фильтрующих каскадов (звеньев) и с точки защиты от помех они работают гораздо более эффективно.
Однако у пассивных схем есть два принципиальных недостатка. Как видно из приведенных здесь схем, катушка индуктивности в них включена последовательно с нагрузкой и, фактически, ограничивает ток через нее. В случае с устройством с небольшой и постоянной потребляемой мощностью, например, плеером или ЦАП, это не будет существенной проблемой. Однако, подключив к такому фильтру мощный аппарат, например, усилитель или AV-ресивер, потребляемая энергия которого не только значительна, но должна нарастать почти мгновенно, можно сузить динамический диапазон звука в системе. И чем совершеннее фильтр (то есть чем больше фильтрующих звеньев он имеет), тем это ограничение будет существеннее. Поэтому в качественных сетевых фильтрах, рассчитанных на использование в AV-системах, всегда оставляют одну или несколько розеток с прямым подключением к сети. Хотя за пользователем все равно остается свобода выбора и, если уровень помех в сети значителен, то подключение к фильтрованной розетке даже мощного усилителя может оказаться предпочтительнее.
Сетевой фильтр TAGA Harmony PF-2000 оснащен и розетками с фильтрацией, и с прямым подключением к сети
Вторым недостатком простых пассивных схем является то, что через их фильтрующий конденсатор всегда будет протекать ток с частотой 50 Гц. Это вызовет некоторое постоянное потребление энергии, даже когда вся AV-система выключена. На самом деле, величина этой энергии незначительна, но все же такие потери будут существовать. И чем совершеннее фильтр (состоящий из большего числа конденсаторов), тем эти потери будут выше.
Никаких скачков
Еще одним элементом, применяемым в пассивных сетевых фильтрах, являются варисторы. Задача этого элемента – защитить подключенное устройство от резкого повышения (бросков) сетевого напряжения. Варистор обладает свойствами резистора, сопротивление которого резко уменьшается при возрастании приложенного к нему напряжения выше определенного значения.
Внутреннее устройство сетевого фильтра-распределителя TAGA Harmony PF-1000
«Скачки» или переходные процессы в сети, как правило, создают мощные бытовые приборы – холодильники или кондиционеры. Эти помехи обычно длятся доли секунды, но при этом амплитуда их во много раз превышает величину сетевого напряжения. На практике такие скачки могут вызывать слышимые помехи в аудиосистеме. Варистор в значительной степени гасит эти помехи, при этом обладает высоким быстродействием.
Преимуществом варисторов является и то, что они не влияют на чистую сеть, то есть не оказывают влияние на работу подключенной техники, пока «все спокойно». Они также могут помочь блокировать переходные процессы на низких частотах, от которых не защищают фильтры, рассчитанные на подавление ВЧ.
Фильтровать или нет?
В современных условиях использование хотя бы простых пассивных фильтров для подключения Hi-Fi техники (особенно таких чувствительных к помехам устройств, как предусилители и фонокорректоры, ЦАП или усилители для наушников) является весьма желательным. Разумеется, такие фильтры не смогут поддерживать на требуемом уровне величину сетевого напряжения или восстановить его форму (которая может отличаться от классической синусоиды). Для этих целей предназначены гораздо более сложные и дорогие активные фильтры, которые называют сетевыми кондиционерами. Но в качестве первого этапа в борьбе за качественный звук пассивные сетевые фильтры достойны внимания меломанов.
Внимание!
Приведенные в статье электрические схемы сетевых фильтров являются только иллюстрациями. Мы категорически не приветствуем попыток самостоятельной сборки сетевых фильтров меломанами и рекомендуем использовать только продукцию, выпущенную специализированными компаниями, имеющую все необходимые сертификаты безопасности.