ФИЛЬТР ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОМПЬЮТЕРОВ КАК ОТ ПРОНИКНОВЕНИЯ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ В СЕТЬ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, ТАК И ОТ ПОМЕХ ЭЛЕКТРОСЕТИ

Фильтр для защиты компьютеров как от проникновения обрабатываемой информации в сеть электропитания, так и от помех электросети
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для защиты персональных компьютеров как от проникновения обрабатываемой информации в сеть питания, так и от помех в электросети.
Известен фильтр для подавления помех в сетях электроснабжения /заявка RU 94010505, Н04 В 15/02, 1995/. Известный фильтр содержит металлический корпус, разделенный на отсеки экранирующими перегородками, проходные конденсаторы, катушки индуктивности. В него дополнительно введены блок высокочастотных дросселей и длинных линий, последовательно соединенные блоки режекторных дросселей, блоки сильноточных резисторов и низкочастотных дросселей. Подключены блоки подключения энергии одиночных импульсов. Недостатком известного устройства является акустический шум, создаваемый при его работе.
Наиболее близким к заявляемому фильтру является фильтр для защиты компьютеров как от проникновения обрабатываемой информации в сеть электропитания, так и от помех электросети, содержащий металлический корпус, разделенный на отсеки экранирующими перегородками, в отсеках установлены трансформаторы с двумя обмотками, размещенными на ферритовом кольцевом сердечнике. Причем каждый конец предыдущей обмотки трансформатора соединяется с началом последующей обмотки трансформатора, расположенного в соседнем отсеке так, что они составляют две параллельные цепи последовательно расположенных обмоток /патент RU 85777, H04B15/02, 2009/. Данная конструкция выбрана за прототип. Недостатком прототипа является увеличенные габариты и масса, недостаточный ресурс, а также узкий рабочий диапазон.
Задача, решаемая полезной моделью сводится к созданию фильтра, лишенного указанных недостатков. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в уменьшение массы и габаритов устройства, увеличение ресурса, а также в расширении рабочего диапазона частот (в частности значительное уменьшение нижней границы) и повышение вносимого фильтром затухания.
Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается фильтр для защиты компьютеров как от проникновения обрабатываемой информации в сеть электропитания, так и от помех электросети, содержащий металлический корпус, разделенный на отсеки экранирующими перегородками, в отсеках установлены ферритовые кольцевые сердечники с размещенными на них обмотками. Отличительной особенностью предлагаемого фильтра является то, что во входном и выходном отсеке расположены по одному ферритовому кольцевому сердечнику с двойной обмоткой, остальные отсеки разделены дополнительной экранирующей перегородкой на секции, так что в каждой секции расположено по одному ферритовому кольцевому сердечнику с обмоткой, причем каждый конец предыдущей обмотки ферритового кольцевого сердечника соединен с началом последующей обмотки ферритового кольцевого сердечника, расположенного в соседнем отсеке так, что они составляют две параллельные цепи последовательно расположенных обмоток.
Дополнительно предлагается обмотки, расположенные в секциях, выполнить с одинаковым количеством витков.
Дополнительно предлагается места соединения обмоток соседних ферритовых кольцевых сердечников через конденсаторы соединить с металлическим корпусом.
Дополнительно предлагается ферритовые кольцевые сердечники выполнить из нескольких ферритовых колец.
Дополнительно предлагается фильтр снабдить защитным заземлением, выполненным в виде провода с надетыми на него ферритовыми кольцами и соединенным через определенные интервалы через конденсаторы с корпусом.
Дополнительно предлагается стенки корпуса и экранирующие перегородки полностью или частично выполнить с покрытием, содержащим радиопоглощающий материал, например, на основе смеси модифицированного графита или ферромагнитного наполнителя и полимерного связующего.
В качестве полимерного связующего может быть использован вспененный полимер. В качестве полимера предлагается использовать силикон, резину. Также в качестве покрытия может быть использован радиополгощающий материал, закрепленный на тканевой основе.
Установка во входном и выходном отсеках по одному ферритовому кольцевому сердечнику с двойной обмоткой позволяет согласовать работу параллельных цепей. Разделение остальных отсеков на две секции позволяет исключить взаимное влияние дросселей и усилить затухание токов помех.
Выполнение стенок корпуса и экранирующих перегородок полностью или частично с покрытием, содержащим радиопоглощающий материал позволяет исключить проникновение паразитных электромагнитных волн по корпусу и улучшает развязку между входом и выходом фильтра.
На прилагаемой иллюстрации представлена схема предлагаемого устройства, где 1 - металлический корпус, 2 и 3 - входные отсеки, 4 - экранирующие перегородки, 5 - ферритовые кольцевые сердечники с размещенными на них обмотками, 6 и 7 - ферритовые кольцевые сердечники с двойной обмоткой, 8 - дополнительная экранирующая перегородка, 9 - секции, 10 - конденсаторы, 11 - заземление, 12 и 13 - входные (выходные) клеммы.
Устройство работает следующим образом. Входные клеммы, например, 13 - фильтра подключают к сети, а выходные 12 - к персональному компьютеру. При протекании токов помех по обмоткам ферритовых кольцевых сердечников 5, 6 и 7, происходит падение напряжения на них и преобразование электрической энергии в тепловую. Принцип работы электрического фильтра заключается в пропускании тока системы электропитания с малым затуханием (0…2 дБ), в определенной полосе частот. Токи, находящиеся вне этой полосы пропускания, протекают с большим затуханием (до 70-100 дБ). Достигается это применением индуктивно-емкостных элементов и ферритов. Наличие в схеме конденсаторов 10 усиливает этот эффект и вносит дополнительное затухание как в обмотках, так и в самих конденсаторах. При изменении полярности напряжения на обкладках конденсаторов 10 происходит преобразование части электрического поля в тепловую энергию. Наличие этих эффектов вносит в линию электропитания дополнительное затухание для напряжения помех и обрабатываемых сигналов на компьютерах.
Дополнительное затухание вносит ферритовый сердечник за счет эффекта поглощения высокочастотных помех. Обмотки на соответствующих (находящихся по одну, продольную сторону фильтра) кольцевых ферритовых сердечниках 5 соединены последовательно, при этом концы обмоток предыдущего сердечника, соединены с концами обмоток последующего.
Фильтр оснащен защитным заземлением 11, предназначенным для работы с персональным компьютером.
В качестве материалов покрытий могут быть использованы радиопоглощающие материалы (РПМ) серии АРМ (ферритовый РПМ серии Frankosorb, пенный РПМ), серии ЕРР, серии C-RAM, серий КРОНА, ТОРА, Frankonia, EMI Absorber (EXSOB), FAM Absorbing.
Падение напряжения на элементах фильтра на частоте 50 Гц и постоянном токе 10 А не более 4 В.
Величина вносимого фильтром затухания регулируется числом ферритовых колец в сердечнике и количеством витков обмотки. Данные о величине вносимого затухания, измеренные селективным микровольтметром SMV-8, приведены в таблице 1.
Фильтр рассчитан на непрерывную работу. Срок эксплуатации 10 лет. Наработка на отказ не менее 10000 часов при доверительном интервале 0,8. Масса устройства, включающего восемь кольцевых ферритовых сердечников, не более 6 кг.
Таблица 1
№п/п
Частота, КГц
Величина вносимого затухания, дБ
1
8
70
2
10
71
3
50
76
4
60
69
5
70
75
6
80
77
7
90
74
8
100
80
9
500
80
10
1000
79
11
2000
82
12
3000
82
13
5000
79
14
10000
90
15
50000
92
16
100000
90
17
300000
69
18
500000
75
19
1000000
82
20
2000000
70
21
5000000
68
22
10000000
87