Filtros
de Linha
1. Ruído
Ruído, em Eletrônica, é um tipo de sinal elétrico
que é subproduto de algum processamento elétrico. É
um sinal indesejável que interfere em circuitos provocando,
às vezes, um mau funcionamento. Em aparelhos de áudio,
geralmente aparece como zumbido, em TV, como chuvisco na tela, em
aparelhos de medicina, como erros de medição e em computadores,
como erros esporádicos e travamentos, geralmente inexplicáveis.
Quanto ao modo de propagação, os ruídos se classificam
em irradiados e conduzidos.
Quanto ao tipo, os ruídos se classificam em ruídos de
modo comum e ruídos de modo diferencial.
1.1 Fontes de ruído
Na última década, com o aumento do uso de controladores
eletrônicos de potência por chaveamento, aumentou muito
a geração de ruído e a consequente poluição
das linhas de distribuição de energia. Dessa forma,
é cada vez mais necessário o uso de filtros de linha
em equipamentos sensíveis.
O ruído
pode ser gerado por fenômenos naturais como relâmpagos,
raios, reações químicas de corrosão, ou
por equipamentos elétricos e eletrônicos. Por exemplo,
o chaveamento de comutadores de motores, de grandes máquinas,
mesmo sem motores, controladores de potência com triacs ou SCR’s
(tais como dimmers), controladores tipo choppers para cargas de alta
potência, e, em menor grau, aparelhos de TV e computadores.
Nos computadores, as fontes de alimentação são
chaveadas, quer dizer, existe um elemento chaveador, que liga e desliga
uma corrente elétrica em alta velocidade. As fontes chaveadas
usadas em computadores, geram ruído e também são
sujeitas a ruídos externos.Ver figura 1.
Figura 1: Diagrama simplificado de uma fonte chaveada
Os capacitores
da fonte são do tipo eletrolíticos, geralmente de 220uF.
Esses capacitores exibem uma característica indutiva em frequências
bem acima dos 60Hz.. Tal comportamento faz com que eles não
sejam capazes de filtrar os ruídos que porventura apareçam
na linha e assim, eles passam direto ao circuito de chaveamento, e
daí para a placa-mãe.
Observe que o terra só é ligado ao lado secundário
da fonte, e que o capacitor eletrolítico de filtro do lado
secundário, é diferente do capacitor do lado primário,
pois precisa filtrar os pulsos gerados no transistor chaveador e acoplados
pelo transformador. Mesmo assim, parte do ruído proveniente
da linha chega à placa-mãe.
Um ruído forte na linha pode provocar alteração
de informação guardada na memória ou no disco
rígido, mudando o valor lógico de algum bit. Um único
bit errado pode invalidar um programa inteiro, de qualquer tamanho.
Em Eletrônica Digital não existe meio erro. Todos os
bits tem que estar corretos para que o programa funcione.
Por outro lado, a fonte chaveada gera ruído que pode interferir
em equipamentos ligados na mesma linha de energia.
1.2 Ruídos
irradiados
Os ruídos que se propagam por irradiação são
semelhantes às ondas de rádio. Eles são gerados
em algum lugar e acoplados eletromagneticamente a algum trecho de
circuito no qual interferem. Esse trecho de circuito funciona como
uma antena para esse tipo de ruído. Afetam mais os aparelhos
de áudio e eletromedicina, especialmente se a impedância
de entrada desses dispositivos for muito alta. Em computação,
tem menor importância.
1.3 Ruídos
conduzidos
Os ruídos que se propagam por condução, utilizam
algum meio físico para atingir o circuito aonde interferem.
Geralmente, o meio físico é a linha de distribuição
de energia, que recebe toda sorte de interferência devido à
complexidade e tamanho da malha. A rede elétrica alimenta máquinas
de todos os tamanhos e de todos os tipos. O ruído aí
presente se propaga facilmente pelas linhas de fase e neutro até
o aparelho no qual interfere.
1.4 Ruídos
de modo comum
Os ruídos de modo comum são aqueles que se propagam
pelas linhas de fase e neutro simultaneamente, fechando o circuito
pelo terra. É este o principal tipo de ruído, responsável
por cerca de 80% dos problemas em equipamentos de computação.
1.5 Ruídos
de modo diferencial
Este tipo de ruído se propaga apenas pela linha de fase, fechando
o circuito pelo neutro ou pelo terra. Em computação,
é o que menos afeta os equipamentos.
2. Filtros
de linha
Embora o ruído de modo comum seja o mais importante, as fontes
chaveadas geram ambos os tipos. Os filtros empregados nos circuitos
são projetados para eliminar ambos os tipos de ruídos.
Estes filtros, dentro dos circuitos, não são de linha,
porque estão embutidos nos circuitos. Os filtros de linha são
empregados na linha de alimentação de energia para minimizar
o fluxo do ruído para dentro e para fora do equipamento. A
figura 2 mostra o circuito típico de um filtro de linha.
Figura 2: Diagrama de um filtro de linha típico
O capacitor C1
é conhecido como capacitor “X” e sua função
é reduzir o ruído de modo diferencial. Os capacitores
C2 são conhecidos como capacitores “Y” e sua função
é reduzir o ruído de modo comum. Os indutores L1 são
o segredo do filtro e reduzem a ação dos dois tipos
de ruído, sendo muito mais eficaz contra o ruído de
modo comum. Geralmente consiste em um núcleo de ferrite toroidal
no qual são enrolados ambos os indutores. Os enrolamentos são
feitos com o mesmo número de espiras e de modo que a polaridade
instantânea do sinal neles induzido é a mesma no lado
esquerdo para ambos.
2.1 Ação no modo diferencial
No modo diferencial, o ruído penetra pela linha de fase. O
capacitor C1 apresenta baixa impedância a esse ruído
e facilita o fechamento do circuito pelo neutro. O indutor que está
na linha de fase bloqueia o fluxo do ruído diferencial para
dentro do equipamento, e o capacitor C2 que está na linha de
fase descarrega no terra o que tiver sobrado dele. O ruído
diferencial que for gerado no equipamento protegido, tende a se propagar
na direção inversa e encontra primeiro C2 e depois L1.
Ver Figura 3.
Figura 3: Percurso do ruído de modo diferencial
2.2 Ação
no modo comum
Devido à disposição dos indutores no ferrite,
o ruído de modo comum que chega pela fase gera no núcleo
um campo magnético que se opõe ao gerado pelo ruído
que chega pelo neutro e aí, dentro do ferrite, eles se cancelam.
O que sobra do ruído de modo comum é desviado para o
terra pelos capacitores C2, que apresentam baixa impedância
ao ruído.
O ruído de modo comum que for gerado no equipamento protegido,
tende a se propagar na direção inversa e aí encontra
primeiro os capacitores C2, depois os indutores L1. Ver Figura 4.
Figura 4: Percurso do ruído de modo comum.
A tensão
da linha, que é senoidal, é pouco afetada pelo filtro,
porque é um sinal de modo diferencial e de baixa frequência
(60Hz) enquanto o ruído geralmente apresenta componentes de
10kHz a 100MHz. Mesmo o núcleo de ferrite não responde
à frequência de 60Hz.
3. Critérios
de qualidade para os filtros de linha e circuitos
3.1 A posição ideal dos filtros no
circuito (não os de linha) é o mais próximo possível
dos pontos onde o ruído é gerado. Isto significa que
cada circuito capaz de gerar ruído deve ter seu próprio
filtro. Isto é um requisito de projeto.
3.2 Os componentes do filtro devem responder à
faixa de frequência do ruído a ser eliminado. No caso
dos filtros de linha, que devem ser abrangentes, o ideal é
responderem na faixa de 10kHz a 100MHz.
3.3 Os melhores filtros comerciais vem embutidos
em caixas metálicas que servem de blindagem, para evitar que
o ruído se propague para fora dela por radiação.
Se não houver blindagem, parte do fluxo magnético do
indutor pode enlaçar algum componente ou trilha de circuito
impresso e propagar ruído por irradiação. Alguns
vem já providos de tomadas tipo IEC (as de 3 pinos) e outros
de tomadas e interruptores.
4. Dicas para evitar interferência de ruído:
4.1 Não se deve ligar aparelhos sensíveis
na mesma linha de alimentação onde se liga aparelhos
de maior potência, tais como ar-condicionado, geladeiras, fornos
elétricos, lâmpadas incandescentes fortes com controladores
a triac, máquinas de lavar e outros. O ideal é separar
uma linha específica, com seu próprio disjuntor para
ligar os aparelhos sensíveis.
4.2 Manter o aterramento em bom estado de funcionamento,
de preferência um aterramento separado para os aparelhos sensíveis,
e DESLIGADO do neutro.
ATENÇÃO:
Não se liga o aterramento no neutro!!!
4.3 Utilizar blindagem sempre que possível: por exemplo, instalar
o equipamento sensível num rack ou móvel metálico,
tendo o cuidado de aterrar a estrutura metálica.
4. Saiba mais sobre este assunto.
Consulte os seguintes sites:
Neste site encontramos um tutorial a respeito de todo o assunto acima
com mais alguns detalhes.
http://www.corcom.de/catalog/english/intro/intro.htm
Aqui podemos encontrar um texto em formato .pdf explicando a influência
do ruído em áudio.
www.smart-cinema.com
Excelente documentação sobre filtros de linha.
http://synergy.sager.com/ProductPDFs/magnetics.pdf
Exemplos de filtros de linha comerciais.
http://www.alliedelec.com/catalog/catalogpages/2002/400.pdf?Catalog=2002&PageNum=400
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Entenda mais sobre Filtros de Linha e Ruídos
A próxima etapa é
fundamental, e geralmente esquecida pela maioria dos
técnicos. Verificação e/ou substituição do soquete
do cinescópio, principalmente se o fly back que foi
substituído apresentar algum tipo de vazamento ou
bolhas nos potenciômetros de foco e screen. Abra o
soquete do cinescópio e observe se há algum sinal de
vazamento, fuga; se apresenta pontos escuros ou esta
"enfumaçado". Se ficar na dúvida opte pela
substituição.
3 (tensão ÷ 1.73) então 380V ÷ 1.73 =
220V
