AC Line Filter คือวงจรกรองสัญญาณรบกวนในไฟ AC

AC Line Filter คือวงจรแรกในเครื่องเลยที่จะได้พบเจอทำหน้าที่กรองสัญญาณรบกวนในไฟ AC (เรียกอีกอย่างว่า EMI Filter หรือ Electromagnetic Interference Filter) เป็นวงจรที่สำคัญมาก ซึ่งทำหน้าที่ในการลดหรือกำจัดสัญญาณรบกวนที่เกาะไฟ AC ที่จะจ่ายให้เข้ากับเครื่อง

 

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

• วงจรมิเตอร์ SANWA YX-361TR

• โครงสร้างสวิตชิ่งพื้นฐาน

• บทเรียนมือใหม่หัดซ่อมสวิตชิ่ง

•  ปฐมบทภาคจ่ายไฟสวิตชิ่ง

หน้าที่หลัก

ป้องกันสัญญาณรบกวนภายนอกเข้าสู่อุปกรณ์: กรองสัญญาณรบกวนความถี่สูง (Noise/Spike voltage) ที่อาจ "ขี่" มากับแรงดันไฟฟ้า AC 220V จากแหล่งจ่ายไฟ (เช่น ฟ้าผ่า, การสวิตชิ่งของโหลดอื่น ๆ) ไม่ให้เข้ามาทำความเสียหายหรือรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน

ป้องกันสัญญาณรบกวนภายในออกสู่ภายนอก: กรองสัญญาณรบกวนที่เกิดจากตัวอุปกรณ์เอง (เช่น จากวงจร Switching Power Supply หรือ มอเตอร์แปรงถ่าน) ไม่ให้ออกไปรบกวนอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ต่ออยู่บนสายไฟ AC เดียวกัน (ทำงานแบบสองทิศทาง)

วงจรสำคัญขนาดนี้ก็แน่นอนทุกเครื่องคงจะต้องมีอย่างขาดไม่ได้ แต่ก็ไม่เสมอไปดูภาพด้านบนนี้เป็นตัวอย่าง ตรงอุปกรณ์ที่ว่าง ๆ อยู่นั้นคือวงจร  Line Filter แต่ไม่มีอุปกรณ์แม้แต่ตัวเดียวมีเพียงลวดจั๊มเปอร์ที่ต่อไว้เพื่อ Bypass หรือต่อตรงพูดง่าย ๆ ว่าเครื่องนี้ไม่มีวงจร  Line Filter นั่นเองซึ่งเหตุผลหลัก ๆ ก็คือเพื่อลดต้นทุนการผลิตนั่นเอง ก็ส่งผลให้ราคาเครื่องถูกลงด้วยเหตุนี้เองก็ในทางธุรกิจสามารถที่จะขายถูกกกว่าคู่แข่งได้

แต่โดยส่วนใหญ่ในวงจรภาคจ่ายไฟมักจะต้องมีวงจรชุดนี้อาจจะใช้วิธีลดต้นทุนโดยการใช้อุปกรณ์พื้นฐานเล็กน้อยเท่าที่จำเป็น

หลักการทำงานและส่วนประกอบ

หลักการพื้นฐานของ AC Line Filter คือการสร้าง เส้นทางอิมพีแดนซ์สูง (High Impedance) สำหรับสัญญาณ AC ความถี่ต่ำ (50/60 Hz) ที่เป็นแรงดันไฟฟ้าหลักที่ต้องการ และสร้าง เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำ (Low Impedance) สำหรับสัญญาณรบกวนความถี่สูงที่ไม่ต้องการ เพื่อลดทอนสัญญาณรบกวนเหล่านั้น

วงจร AC Line Filter โดยทั่วไปจะประกอบด้วยอุปกรณ์แบบพาสซีฟ (Passive Components) ได้แก่:

1. ตัวเหนี่ยวนำ (Inductors: L)
• คุณสมบัติ: ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแส โดยจะแสดง อิมพีแดนซ์สูง ต่อสัญญาณความถี่สูง (สัญญาณรบกวน) แต่มี อิมพีแดนซ์ต่ำ ต่อสัญญาณความถี่ต่ำ (ไฟ AC หลัก)
• การจัดเรียง: มักใช้เป็น Common Mode Choke (หม้อแปลงที่มีขดลวดพันบนแกนเดียวกัน โดยต่อในลักษณะที่ทำให้สัญญาณไฟ AC หลักหักล้างกัน แต่สัญญาณรบกวนแบบ Common Mode เสริมกัน) และ/หรือ Differential Mode Inductors
2. ตัวเก็บประจุ (Capacitors: C)
• คุณสมบัติ: ยอมให้สัญญาณความถี่สูงไหลผ่านได้ง่าย (มี อิมพีแดนซ์ต่ำ ต่อสัญญาณความถี่สูง) แต่จะบล็อกสัญญาณความถี่ต่ำ
• การจัดเรียง:
• Differential Mode Capacitors (C-DM): ต่อคร่อมระหว่างสายไฟ AC ทั้งสอง (Line to Neutral) ทำหน้าที่ลัดวงจรสัญญาณรบกวนแบบ Differential Mode Noise ลง
• Common Mode Capacitors (C-CM หรือ Y-Capacitors): ต่อจากสายไฟ AC แต่ละเส้น (Line และ Neutral) ลงกราวด์ (Ground/Chassis) ทำหน้าที่ลัดวงจรสัญญาณรบกวนแบบ Common Mode Noise ลงกราวด์
3. ตัวต้านทาน (Resistors: R)
• การคายประจุ: ต่อขนานกับตัวเก็บประจุ (C-DM) เพื่อคายประจุที่ค้างอยู่เมื่อถอดปลั๊กไฟ เพื่อความปลอดภัย
• การลดทอน: ช่วยในการลดทอนสัญญาณรบกวนในบางการออกแบบ