La présente invention concerne un filtre passif destiné à être connecté aux bornes d'une prise réseau pour alimenter en énergie une installation sonore de haute fidélité ou un appareil de télévision.
Il est bien connu que la tension du réseau n'est pas parfaitement stable. Elle présente en effet des variations lentes, généralement de faible amplitude et de ce fait peu gênantes, auxquelles se superposent des signaux parasites périodiques ou transitoires variant rapidement. Les signaux périodiques se situent dans la gamme des hautes fréquences, généralement supérieures au mégahertz, tandis que les signaux transitoires sont constitués de brèves impulsions pouvant atteindre des amplitudes importantes.
Il est également connu que les signaux parasites ont une incidence défavorable sur la qualité de la définition sonore d'une chaîne de haute fidélité, et sur la stabilité de l'image fournie par un poste de télévision. Pour atténuer les effets des signaux parasites, qui entraînent une certaine fatigue chez la personne recevant de tels messages perturbes sonores ou visuels, il est aussi connu de disposer un filtre haute fréquence à la sortie de la prise réseau.
Le réseau peut cependant véhiculer, en plus des signaux déjà mentionnés, encore d'autres signaux parasites et sur lesquelles le filtre haute fréquence est sans effet. En effet, une prise réseau comporte trois bornes appelées respectivement borne de masse ou de terre, borne neutre et borne de phase. La borne de masse est la borne de référence des potentiels. La tension de la borne neutre par rapport à la borne de masse devrait en principe être nulle, mais en réalité elle présente également des signaux parasites car cette borne est reliée à un conducteur qui est parcouru par des courants, contrairement au conducteur auquel est connectée la borne de masse. Enfin la tension entre les bornes de phase et neutre est celle du réseau, tension dans laquelle ne se retrouvent pas les signaux parasites de la borne neutre.
Des essais ont permis d'établir que les signaux parasites présents sur la borne neutre dégradent également la qualité sonore d'une installation de haute fidélité et la qualité de l'image d'un appareil de télévision. Or le filtre précédemment cité, connecté aux bornes neutre et de phase, est incapable d'éliminer ces signaux parasites puisqu'ils n'apparaissent pas entre les bornes auxquelles il est relié. Ceci constitue bien entendu un inconvénient important de ce type de filtre.
La présente invention a pour but de présenter un filtre capable d'éliminer tous les signaux parasites véhiculés par le réseau.
Pour atteindre cet objectif, le filtre réseau selon l'invention est principalement remarquable en ce qu'il comprend:
- un transformateur de séparation comportant un enroulement primaire destiné à être connecté aux bornes de phase et neutre d'une prise réseau, un enroulement secondaire, et un écran électrostatique disposé entre les deux enroulements et destiné à être connecté à la borne de masse de la prise; et
- un filtre haute fréquence comportant deux bornes connectées à l'enroulement secondaire, et deux autres bornes constituant les bornes de sortie du filtre réseau.
D'autres caractéristiques et avantages du filtre selon l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin unique annexé et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, un mode de réalisation d'un tel filtre.
La référence 1 désigne sur ce dessin un transformateur de séparation qui comporte, bobinés sur un même noyau en matériau magnétique, un enroulement primaire 2 et un enroulement secondaire 3. Les deux enroulements ont le même nombre de spires, l'enroulement secondaire pouvant cependant comporter quelques spires supplémentaires pour compenser la faible chute de tension produite à pleine charge par le transformateur et les autres composants du filtre. Entre les deux enroulements 2 et 3 est en outre disposé un écran électrostatique 4 comportant plusieurs feuilles métalliques reliées électriquement ensemble.
L'enroulement primaire 2 a deux bornes, l'une des bornes, référencée N, est destinée à être raccordée à la borne neutre d'une prise réseau non représentée, et l'autre borne, référencée P, à la borne de phase de cette même prise. L'écran électrostatique 4 est relié, de son côté, à une borne référencée M destinée à être connectée à la borne de masse de la même prise réseau. Les bornes N, P et M constituent les bornes d'entrée du filtre réseau.
L'enroulement secondaire 3 comporte également deux bornes. A l'une des bornes est reliée une borne d'une self 5 comportant deux bornes, et à l'autre borne de l'enroulement une borne d'une autre self 6, similaire à la self 5. L'autre borne des self 5 et 6 sont référencées respectivement N min et P min . Les bornes N min et P min constituent les bornes de sortie du filtre réseau, auxquelles il faut ajouter une borne de masse M min directement reliée à la borne M. Le sens des enroulements 2 et 3 du transformateur est choisi de manière que la tension entre les bornes P min et N min soit en phase avec la tension entre les bornes P et N. Le filtre réseau comprend enfin, connectés entre les bornes de l'enroulement secondaire 3, un condensateur 7 et un limiteur de tension 8.
Les selfs 5 et 6 forment avec le condensateur 7 un filtre haute fréquence passe bas n'atténuant pas la tension réseau, tandis que limiteur de tension 8, par exemple un varistor, a pour fonction de limiter les pointes de tension entre les bornes N min et P min pouvant être produites, soit par le réseau, soit au moment du retrait du filtre de la prise.
Le fonctionnement du filtre est le suivant. Une fois le filtre réseau raccordé à une prise, la tension entre les bornes N et P se retrouve aux bornes de l'enroulement secondaire 3 avec les signaux parasites qui lui sont superposés. Le filtre haute fréquence, raccordé à ce même enroulement, atténue fortement ces signaux parasites, et la tension réseau filtrée apparait alors entre les bornes de sortie N min et P min . La borne M étant prise comme référence des potentiels, les signaux parasites sur la borne N, mesurés par rapport à la masse, se retrouvent aussi sur la borne P avec la même amplitude et la même phase. Ces signaux ne produisant pas de courant dans l'enroulement primaire 2, ils ne sont pas transmis par le transformateur 1 aux bornes de sortie N min et P min .
Par contre les signaux sur la borne N créent une différence de potentiel entre les enroulements primaire 2 et secondaire 3, et peuvent ainsi passer à travers le transformateur 1 grâce aux capacités existant entre ces enroulements. L'écran électrostatique 4, relié à la borne M, a pour but de bloquer cette voie de transmission en détournant vers la masse le courant capacitif créé par les signaux présents sur la borne N.
Les bornes de sortie N min , P min et M min du filtre réseau ne comportent donc aucun des signaux parasites du réseau grâce au filtre haute fréquence, constitué par les selfs 5, 6 et le condensateur 7, et à l'écran électrostatique 4.
Les selfs 5 et 6 peuvent se présenter sous la forme de deux éléments indépendants. Elles peuvent aussi avantageusement être constituées par deux enroulements bobinés sur un corps magnétiques communs, les enroulements devant alors être connectés de manière que les courants traversant les selfs créent dans le corps magnétique des flux de sens opposés.
Bien entendu le filtre haute fréquence connecté aux bornes de l'enroulement secondaire 3 pourrait avoir une structure différente, sans que le filtre réseau sorte du cadre de la présente invention.
The present invention relates to a passive filter intended to be connected to the terminals of a network socket for supplying energy to a high fidelity sound installation or a television set.
It is well known that the network voltage is not perfectly stable. It in fact has slow variations, generally of low amplitude and therefore not very troublesome, to which superimposed periodic or transient parasitic signals are rapidly varying. The periodic signals are in the high frequency range, generally higher than megahertz, while the transient signals consist of brief pulses which can reach large amplitudes.
It is also known that spurious signals have an unfavorable impact on the quality of the sound definition of a high-fidelity channel, and on the stability of the image supplied by a television set. To mitigate the effects of parasitic signals, which cause a certain fatigue in the person receiving such sound or visual disturbance messages, it is also known to have a high frequency filter at the output of the network socket.
The network can however convey, in addition to the signals already mentioned, still other parasitic signals and on which the high frequency filter has no effect. In fact, a network socket has three terminals respectively called earth or earth terminal, neutral terminal and phase terminal. The ground terminal is the reference terminal for potentials. The voltage of the neutral terminal relative to the ground terminal should in principle be zero, but in reality it also presents parasitic signals because this terminal is connected to a conductor which is traversed by currents, unlike the conductor to which the ground terminal. Finally, the voltage between the phase and neutral terminals is that of the network, voltage in which the parasitic signals from the neutral terminal are not found.
Tests have established that the spurious signals present on the neutral terminal also degrade the sound quality of a high fidelity installation and the image quality of a television set. However, the aforementioned filter, connected to the neutral and phase terminals, is unable to eliminate these parasitic signals since they do not appear between the terminals to which it is connected. This is of course an important drawback of this type of filter.
The present invention aims to present a filter capable of eliminating all the spurious signals carried by the network.
To achieve this objective, the network filter according to the invention is mainly remarkable in that it comprises:
- a separation transformer comprising a primary winding intended to be connected to the phase and neutral terminals of a mains socket, a secondary winding, and an electrostatic screen arranged between the two windings and intended to be connected to the ground terminal of the taken; and
- a high frequency filter comprising two terminals connected to the secondary winding, and two other terminals constituting the output terminals of the network filter.
Other characteristics and advantages of the filter according to the invention will emerge from the description which follows, given with regard to the single appended drawing and giving, by way of explanation but in no way limiting, an embodiment of such a filter.
The reference 1 designates in this drawing a separation transformer which comprises, wound on the same core of magnetic material, a primary winding 2 and a secondary winding 3. The two windings have the same number of turns, the secondary winding can however include a few additional turns to compensate for the low voltage drop produced at full load by the transformer and the other components of the filter. Between the two windings 2 and 3 is also arranged an electrostatic screen 4 comprising several metal sheets electrically connected together.
The primary winding 2 has two terminals, one of the terminals, referenced N, is intended to be connected to the neutral terminal of a network outlet not shown, and the other terminal, referenced P, to the phase terminal of that same take. The electrostatic screen 4 is connected, for its part, to a terminal referenced M intended to be connected to the ground terminal of the same network socket. The N, P and M terminals constitute the input terminals of the network filter.
The secondary winding 3 also has two terminals. To one of the terminals is connected a terminal of a choke 5 comprising two terminals, and to the other terminal of the winding a terminal of another choke 6, similar to choke 5. The other terminal of chokes 5 and 6 are referenced respectively N min and P min. The terminals N min and P min constitute the output terminals of the network filter, to which must be added a ground terminal M min directly connected to terminal M. The direction of the windings 2 and 3 of the transformer is chosen so that the voltage between the terminals P min and N min is in phase with the voltage between the terminals P and N. The network filter finally comprises, connected between the terminals of the secondary winding 3, a capacitor 7 and a voltage limiter 8.
The chokes 5 and 6 form with the capacitor 7 a high frequency low pass filter which does not attenuate the mains voltage, while the voltage limiter 8, for example a varistor, has the function of limiting the voltage peaks between the terminals N min and P min can be produced either by the network or when the filter is removed from the outlet.
The filter works as follows. Once the network filter is connected to an outlet, the voltage between the terminals N and P is found at the terminals of the secondary winding 3 with the parasitic signals which are superposed on it. The high frequency filter, connected to this same winding, strongly attenuates these parasitic signals, and the filtered mains voltage then appears between the output terminals N min and P min. The terminal M being taken as a reference of the potentials, the spurious signals on the terminal N, measured with respect to the ground, are also found on the terminal P with the same amplitude and the same phase. Since these signals do not produce current in the primary winding 2, they are not transmitted by the transformer 1 to the output terminals N min and P min.
On the other hand, the signals on the terminal N create a potential difference between the primary 2 and secondary 3 windings, and can thus pass through the transformer 1 thanks to the capacities existing between these windings. The purpose of the electrostatic screen 4, connected to the terminal M, is to block this transmission path by diverting towards the ground the capacitive current created by the signals present on the terminal N.
The output terminals N min, P min and M min of the network filter therefore do not include any of the parasitic signals from the network thanks to the high frequency filter, consisting of the inductors 5, 6 and the capacitor 7, and to the electrostatic screen 4.
The chokes 5 and 6 can be in the form of two independent elements. They can also advantageously be constituted by two windings wound on a common magnetic body, the windings then having to be connected so that the currents passing through the coils create in the magnetic body flows of opposite directions.
Of course, the high frequency filter connected to the terminals of the secondary winding 3 could have a different structure, without the network filter departing from the scope of the present invention.