DC-Filter für High-End Audio / HiFi
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DC-Filter für High-End Audio / HiFi
Gleichspannungs-Blocker für 230V Netzspannung
.



DCF-6A
High-End DC-Filter für Netzspannung
Inklusive Überspannungsschutz
Mit diesem Filter ist es möglich, Gleichspannung aus der Netzspannung zu blockieren.
Durch hochwertige Bauteile an jeder Stelle bestens geeignet für audiophile Anlagen. Starke Minimierung von Trafobrummen, wenn die Ursache überlagerte Gleichspannung im Netz ist.
DCF-10A / Foto Prototyp
seit 2019
Trafobrummen minimieren
Durch zunehmende Netzverunreinigung nimmt der Gleichspannungsanteil durch unsymmetrische Belastung der 50Hz-Sinuswelle immer mehr zu. Die typische Auswirkung ist vermehrtes mechanisches Brummen - auch von sehr hochwertigen Trafos - durch Vormagnetisierung des Kerns. Diese Erscheinung tritt gewöhnlich unregelmäßig auf. Kleine DC-Anteile lassen bereits einen relativ hohen Vormagnetisierungstrom fließen, da die Trafo-Primärwicklungen gleichspannungsmäßig sehr niederohmig sind.
Diesem Problem widmen sich immer mehr Trafohersteller, und bieten deshalb auch DC-Filter an. Wir haben uns dieser Sache nun ebenfalls angenommen und bieten Filter an, die natürlich sehr hohen audiophilen Anforderungen genügen und gleichzeitig alle Sicherheitsaspekte berücksichtigen.

Audiophile Einordnung
In audiophilen Kreisen wird oft begeistert von einem verbesserten Klangbild gesprochen, wenn ein Trafokern durch DC-Filterung nur noch absolut symmetrisch magnetisiert wird. Wir konnten in unserem Labor durch künstliche Gleichspannungserzeugung verschiedene Situationen simulieren und ähnliche audiophile Auswirkungen feststellen.

Aufwertung von Netzfiltern
Das DC-Filter kann zusätzlich vor ein Netzfilter geschaltet werden, insbesondere vor eine Netzfilterzentrale. Es genügt, soweit  bestimmte Anschlussleistungen nicht überschritten werden, ein DC-Filter für mehrere Geräte. Das DC-Filter hat keinerlei Entstörwirkung wie ein Netzfilter, kann aber problemlos mit jeder Art Netzfilter kombiniert werden

Mehrere DC-Filter?
Der Einsatz mehrerer DC-Filter im Haus ist ohne Limit möglich. Zu beachten ist nur die Gesamtanschlussleistung hinter einem DC-Filter (siehe "Technische Daten" weiter unten).

DC-Filter vs Trenntrafo
Ein DC-Filter hat mehrere Vorteile gegenüber einem Trenntrafo, wenn es nur um die Blockierung der Gleichstromanteile geht.
Der einzig wirkliche Vorteil eines Trenntrafos besteht in der galvanischen Trennung zum 230V-Netz. Die Ausgangs-Spannung hat keinen Bezug mehr zur Erde, weshalb er meistens aus Sicherheitsgründen eingesetzt wird. Er löst aber auch oft Brummschleifenprobleme, die über die Erdleitung verursacht werden.
Wenn er nicht aus Sicherheits- sondern aus DC-Filtergründen eingesetzt wird, hat er folgende Nachteile:

1. Großes zusätzliches Volumen und Gewicht. Er sollte mehr VA haben, als die Trafos der angeschlossenen Verbraucher zusammen.
2. Keine stabile Ausgangsspannung. Ohne Last ist sie im Leerlauf teilweise deutlich höher, als die Netzspannung. Je nach VA-Zahl bei 100VA(ca+10%) bis 1000VA(ca+4%). Somit kann eine Spannung von 240-250V erreicht werden, die erst bei Nennleistung auf 230V sinkt. Er besitzt also einen relativ hohen Innenwiderstand.
3. Soll er Gleichspannung aus dem Netz fernhalten, weil ein Trafo-Brummen in anderen Geräten verursacht wird, dann brummt er jetzt wahrscheinlich selber.

Ein DC-Filter ist wesentlich einfacher einzusetzen,
ist aber vielen zu suspekt, da die Funktion oft kaum verstanden wird, und viele widersprüchliche und merkwürdige Beschreibungen im Web zu finden sind.


Wie funktioniert ein DC-Filter?
< Ein DC-Filter ist nichts weiter, als ein Kondensator im Leitungsweg, der die Gleichspannung fern hält. Die Wirkungsweise wird bestimmt durch die Kapazität und den Lastwiderstand (Strom), genau wie bei einem Hochpass in einer Frequenzweiche. Fließt Wechsel-Strom, lädt sich der Kondensator im Wechsel mit der Polarität auf. Je höher der Strom, desto höher der Spannungsabfall (oder die Spannung am Kondensator). Gleichspannung kommt nicht hindurch. Es müssen entsprechend belastbare Elkos mit entsprechend hohen Kapazitäten gewählt werden, die unter Last nur wenige mV Spannungsabfall verursachen. 


Prinzipschaltung
< Die parallelgeschalteten Dioden dienen lediglich zur Begrenzung der Elkospannung, hier auf ca. +/- 1,4V (2x0,7V), da gepolte Elkos nur bis zu wenigen Volt an Wechselspannung betrieben werden können (ca15-20% der Nennspannung). Bis dahin verhalten sie sich so gut wie ungepolte Kondensatoren. Bis zu einem Spannungsabfall am Elko von ca. +/- 1,4 Volt fließt kein Strom durch die Dioden. Die Elkos sollten so bemessen werden, dass im Betrieb die Diodenspannung gar nicht erreicht wird.
Bemessungs-Beispiel: Bei 10.000µF und 1A (230W) stellt sich ein Spannungabfall von ca. +/-0,56V Spitze am Kondensator ein. Bei einem zusätzlichen DC-Anteil im Netz von z.B. 0,2V beträgt die Spannung am Elko +0,76Vs und -0,36Vs während einer Halbwellenspitze. Die Höhe des Spannungsabfalls steigt linear mit dem Strom und sinkt gleichermaßen mit der Kapazität.
Die max DC-Filter Spannung ergibt sich aus Diodenspannung  minus Spannungsfall (Vs) am Elko. Im obigen Beispiel also 1,4V minus 0,56Vs = 0,74V DC max bei 1A. Die max mögliche DC-Filterspannung entspricht somit der Dfferenz zwischen Dioden-Durchbruchspannung und Spannungsabfall an den Elkos. Ab 1,4V werden die Dioden leitend und es beginnt durch Abflachung der Spannungsspitzen an den Elkos eine ganz leichte Verzerrung der Netzspannung und die Filterung eines DC-Anteils nimmt ab.
Hinweis: Bitte glauben Sie nicht alles, was im Web über diese Schaltungen erklärt wird.

Unsere High-End DC-Filter   DCF-6 und DCF-10
Durch den Einsatz hochwertiger Bauteile an jeder Stelle werden audiophile Anprüche und Vorlieben erfüllt, wie sie sonst kaum zu finden sind. Ebenso wird die Sicherheit beim Betrieb am 230V-Netz berücksichtigt.

Ultraschnelle 30A Schaltdioden (40ns) im TO-247 Gehäuse, ausgelegt für eine Impulslast bis über 300A. Wichtig zum Schutz der Elkos bei hohen Einschaltstromstößen kräftiger Trafos, oder bei Kurzschluss bis eine Sicherung anspricht. Daher sollten die Dioden auch bei kleinen DC-Filtern einen hohen Spitzenstrom verkraften, da im Falle eines Diodendefektes die Elkos explosionsgefährdet sind.

Hochwertige Low-ESR Elkos  zur Filterung des DC-Anteils, die für einen hohen Ripple-Strom und eine lange Lebensdauer ausgelegt sind. Der Wechselstrom durch jeden der vier Elkos beträgt ein Viertel des Gesamtstromes.

HF-Puffer-Kondensatoren mit hoher Spannungssteilheit (unsere Film-Foils aus reiner Metallfolie) minimieren Umschaltstörungen der Dioden, die im Moment der Übergänge vom Durchlass- in den Sperrbetrieb als kleine Spannungsspitzen an den Dioden auftreten können. Technisch nicht erforderlich - audiophil erwünscht, da eine positive klangliche Auswirkung möglich ist.

Kräftige 15A-Klemmen (max 6mm2) ermöglichen, dass das Modul ohne große Mühe verkabelt werden kann.

Integrierter Überspannungsschutz für hohe Leistung (8000A, 25ns) sorgt für zusätzliche Sicherheit bei Netzüberspannung.

Das Modul kann in ein entsprechendes Kleingehäuse (auch Kunststoff), oder direkt in ein Gerät eingebaut werden.


< DCF-6
(6A max)
Höchste Performance bis 2,2A (500W). Bis 4,5A (1000W) werden auch noch gute Werte erreicht., wenn nicht mit einer allzu großen DC Spannung im Netz gerechnet werden muss.
 
DCF-10 >
(10A max)
Ein DC-Filter ohne Performance-Limit bis 10A (2300W) Es blockiert DC-Spannungen wirkungsvoll bis zur Leistungsgrenze.
Somit ist dieses Filter für die meisten Audio-Anwendungen ausreichend, z.B. für mehrere Kleinverbraucher, wie Vorstufen, Phonovorstufen, CD-Player, Musikserver, Plattenspieler, usw. hinter einem Filter. Oder nur ein bis zwei Endstufen.
Elkos 4x4.700µF, je 2,5A

Maße: LxBxH = 110x46x34mm

Erreicht wird dies durch sehr hohe Kapazitätswerte, so dass im normalen Betrieb die Diodenspannung gar nicht erreicht wird. Das Filter eignet sich auch hervorragend dafür, zentral vor einem größeren Stromkreis installiert zu werden.
Elkos 4x10.000µ, je 4,5A

Maße: LxBxH = 105x56x28mm

Wenn man die Skizze mit den 4 Dioden anders zeichnet, erkennt man die Schaltung eines Brückengleichrichters wieder

Technische Daten.  Messwerte aus unserem Labor

 
DCF-6
DCF-6
DCF-10
DCF-10
 
18.000µF
18.000µF
40.000µF
40.000µF
Last
Spannungsabfall
DC-Filterung bis
Spannungsabfall
DC-Filterung bis
0,4A /   100W
0,12Vs
1,3VDC
0,06Vs
2,0VDC
1,1A /   250W
0,30Vs
1,1VDC
0,15Vs
1,9VDC
2,2A /   500W
0,60Vs
0,8VDC
0,30Vs
1,8VDC
4,5A / 1000W
1,20Vs
0,2VDC
0,60Vs
1,5VDC
7,0A / 1500W
1,70Vs
0,1VDC leicht verzerrt
0,90Vs
1,2VDC
10 A / 2300W
2,00Vs
keine DC-Filterung
1,20Vs
0,9VDC
12 A / 2700W
nicht zulässig
nicht zulässig
1,40Vs
0,7VDC
Spannungsabfall: Die effektive Wechselspannung ist 0,7 x Vs
Die max Gleichspannung, die blockiert werden kann, beträgt Diodendurchbruchspannung (je 0,7V) minus Spannungsabfall (Vs) am Elko.
Die Durchbruchspannung der Dioden steigt bei hohem Dioden-Strom bis zu 1Volt an.

Preise (inkl. Mwst.)
Typ
max Dauerstrom / kurzzeitig
Maße LxBxH
Preis
 
DCF-6
6 A / 10A
110x46x34mm
58,00 Euro
lieferbar sofort
DCF-10
10 A / 15A
105x56x28mm
76,00 Euro
lieferbar Ende April



Gleichspannung im 230V-Netz messen
Dazu ein Digital-Multimeter auf Gleichspannungsmessung stellen und einen kleinen Messbereich wählen, ca 2V. Fällt weg bei Auto-Range. Die Anzeige wird nicht ganz ruhig stehen. In der Regel ist immer eine kleine DC-Spannung von ca. 50mV (0,05V) messbar. Normalerweise haben solche Messgeräte kein Problem damit, wenn eine hohe Spannung an einen kleinen Messbereich angeschlossen wird. Wenn keine automatische Bereichswahl vorhanden ist, dann bei Unsicherheit in der Anleitung nachschauen.
Filterzentralen
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Bei Eingriffen in elektrische Geräte - oder dem Selbstbau von solchen - gilt folgende Warnung:
Bei allen Arbeiten mit Netz-Spannungen und anderen hohen Spannungen ist besondere Vorsicht geboten.
Wir lehnen in jedem Falle jegliche Haftung für resultierende Sach- und Personenschäden und sich daraus ergebende Folgeschäden grundsätzlich ab.
Jeder, der im privaten Bereich Geräte selbst baut, oder in Geräte eingreift, handelt nur und ausschließlich auf eigene Gefahr