Explication détaillée du principe et de la fonction des filtres

Un filtre est un dispositif utilisé pour filtrer des ondes, comportant généralement deux ports : un pour les signaux d'entrée et un pour les signaux de sortie. En tant que composant électronique critique, un filtre transmet l'énergie de l'alimentation électrique aux équipements tout en atténuant considérablement les signaux d'interférence électromagnétique (EMI) transmis par l'alimentation, protégeant ainsi l'équipement. De plus, il contrôle efficacement les signaux EMI générés par l'équipement lui-même, empêchant leur entrée dans le réseau électrique, contaminant l'environnement électromagnétique et nuisant à d'autres dispositifs. Alors, comment fonctionne un filtre et quelles sont ses fonctions ? Cet article présentera les principes, les concepts de filtrage et les applications des filtres.

Les filtres sont principalement composés de circuits de filtrage passe-bas constitués d'inducteurs et de condensateurs. Ces circuits permettent le passage du courant pour les signaux utiles tout en atténuant significativement les signaux d'interférence à haute fréquence. Étant donné que les signaux d'interférence peuvent être soit en mode différentiel, soit en mode commun, les filtres doivent atténuer les deux types. Les principes de base du filtrage incluent :

(1) Utilisant la propriété des condensateurs pour laisser passer les hautes fréquences et bloquer les basses fréquences, les courants d'interférence haute fréquence sur les fils phase et neutre peuvent être dirigés vers la terre (mode commun) ou du fil phase au fil neutre (mode différentiel).

(2) Tirer parti des caractéristiques d'impédance des bobines inductives pour renvoyer les courants d'interférence haute fréquence à la source d'interférence.

(3) Utilisation de ferrites de suppression d'interférences, qui peuvent absorber et convertir les signaux d'interférence dans certaines bandes de fréquence en chaleur. Des perles ou des anneaux en ferrite appropriés peuvent être directement placés sur les câbles nécessitant un filtrage en fonction de la plage de fréquence du signal d'interférence.

Le filtrage est un concept important dans le traitement du signal. Le rôle d'un circuit de filtrage est de minimiser les composants de courant alternatif (CA) dans une tension de courant continu (CC) pulsante, en conservant son composant CC, réduisant ainsi le coefficient de ondulation de la tension de sortie et lissant la forme d'onde.

En général, le filtrage peut être divisé en filtrage classique et filtrage moderne.

Le filtrage classique est un concept d'ingénierie basé sur l'analyse et les transformations de Fourier. Selon la théorie mathématique avancée, tout signal répondant à certaines conditions peut être considéré comme la superposition d'un nombre infini d'ondes sinusoïdales. En d'autres termes, les signaux d'ingénierie sont des superpositions linéaires d'ondes sinusoïdales de différentes fréquences. Les ondes sinusoïdales de différentes fréquences qui composent le signal sont appelées ses composants de fréquence ou composants harmoniques. Un circuit qui permet uniquement aux composants de signal dans une certaine plage de fréquence de passer normalement tout en bloquant les autres est appelé un filtre classique ou circuit de filtrage.

Dans les filtrages classiques et modernes, les modèles de filtre sont essentiellement les mêmes (les filtres basés sur le matériel n'ont pas connu d'avancées significatives). Cependant, le filtrage moderne intègre de nombreux concepts du filtrage numérique.

(1) Séparer les signaux utiles du bruit pour améliorer la capacité d'anti-interférence du signal et le rapport signal sur bruit.

(2) Filtrer les composants de fréquence non intéressants pour améliorer la précision de l'analyse.

(3) Isoler un seul composant de fréquence à partir de composants de fréquence complexes.

Les filtres sont utilisés pour améliorer la qualité de l'énergie, la linéarité du circuit, réduire divers types de parasites, les interférences de distorsion non linéaire et les interférences harmoniques. Pour les systèmes d'armement, les filtres sont appliqués dans les scénarios suivants :

(1) En plus d'installer des filtres de puissance sur le système principal de distribution d'énergie et les systèmes de sous-distribution, des filtres doivent être installés sur l'alimentation électrique entrant dans tous les équipements. Il est préférable d'utiliser des filtres ligne à ligne plutôt que des filtres ligne à terre.

(2) Pour les équipements sensibles aux interférences par impulsion et aux interférences transitoires, lors de l'utilisation d'un transformateur d'isolement pour l'alimentation, un filtre doit être ajouté à la borne négative.

(3) Lors de l'alimentation des systèmes d'armement contenant des dispositifs électro-explosifs, des filtres doivent être installés. Si nécessaire, des filtres doivent également être ajoutés aux fils des dispositifs électro-explosifs.

(4) Les filtres doivent être placés aux interfaces entre divers sous-systèmes ou équipements pour supprimer les interférences et garantir la compatibilité.

(5) Les signaux de contrôle pour les équipements et les sous-systèmes doivent avoir des filtres ou des condensateurs de contournement ajoutés aux deux extrémités, à l'entrée et à la sortie.

Cet article résume les principes, les concepts de filtrage, les paramètres, les fonctions et les considérations d'application des filtres. Avec une grande variété de filtres disponibles, chacun ayant des caractéristiques de performance différentes, le choix du bon filtre nécessite une prise en compte complète de l'environnement opérationnel réel du client et des exigences de performance pour faire un choix correct, efficace et fiable.