DC-Filter für High-End Audio / HiFi
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DC-Filter für High-End Audio / HiFi
Gleichspannungs-Blocker für 230V Netzspannung
High-End DC-Filter  230V~ 10/16A
Hohe Betriebssicherheit Inklusive Überspannungsschutz.
Blockiert zuverlässig bis  >2V Gleichspannung im Netz
Mit diesem Filter ist es möglich, Gleichspannunganteile aus der Netzspannung zu filtern.
Durch hochwertige Bauteile an jeder Stelle bestens geeignet für audiophile Anlagen. Starke Minimierung von Trafobrummen, wenn die Ursache überlagerte Gleichspannung im Netz ist.
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Trafobrummen minimieren
Durch zunehmende Netzverunreinigung nimmt auch der Gleichspannungsanteil durch unsymmetrische Belastung der 50Hz-Sinuswelle im Stromnetz 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 durch die Trafo-Primärwicklung fließen, da diese Wicklungen gleichspannungsmäßig sehr niederohmig sind, besonders bei sehr großen Trafos.
Diesem Problem widmen sich bereits einige 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.

Unregelmäßiges Brummen deutet also auf DC-Anteile im Stromnetz hin, die selten gleichmäßig auftreten.
Ständiges, konstantes Brummen deutet eher auf einen schlechten Trafo oder fehlerhaften Aufbau hin.

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, oft schon bei 50mV Gleichspannung oder weniger, je nach Trafogröße.

In Verbindung mit Netzfiltern
Das DC-Filter hat keinerlei Entstörwirkung wie ein Netzfilter, kann aber problemlos mit jeder Art Netzfilter kombiniert werden. Wird das DC-Filter in Kombination mit einem Netzfilter betrieben, spielt die Anschlussreihenfolge keine Rolle. In Verbindung mit einer Netzfilterzentrale wird es vor die Zentrale geschaltet, soweit die nachfolgende max Anschlussleistung des Filters nicht überschritten wird.

Mehrere DC-Filter?
Der Einsatz mehrerer DC-Filter im Haus ist ohne Limit möglich, wenn die Gesamtanschlussleistung eines einzelnen Filters von 16A/3.600W nicht ausreicht (siehe "Technische Daten" weiter unten). Auch wenn mehrere Geräte eine DC-Filterung erhalten sollen und eine zentrale Installation des Filters nicht möglich ist, so kann in jedes Gerät ein DC-Filter eingebaut werden.

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 ein Trenntrafo folgende Nachteile:

1. Keine stabile Ausgangsspannung. Ohne Last ist sie im Leerlauf teilweise deutlich höher, als die Netzspannung.
Je nach VA-Zahl bei 100VA (ca+10% = +23V) bei 1.000VA (ca+4% = +10V).
Somit kann eine Spannung von 240-250V erreicht werden, die erst bei Nennleistung auf 230V sinkt. Er besitzt also einen relativ hohen Innenwiderstand. Dagegen kritisiert man Netzfilter, wenn sie nur einige 100mV Spannungsabfall verursachen - wie inkonsequent!

2. Soll ein Trenntrafo Gleichspannung aus dem Netz fernhalten, weil ein Trafo-Brummen in anderen Geräten verursacht wird, dann brummt er jetzt wahrscheinlich selber.

3. Großes zusätzliches Volumen und Gewicht. Er sollte mehr VA haben, als die Trafos der angeschlossenen Verbraucher zusammen.

Ein DC-Filter ist wesentlich einfacher einzusetzen.


Wie funktioniert ein DC-Filter?

Prinzipschaltung
Ein DC-Filter ist nichts weiter, als ein Kondensator im Leitungsweg, der die Gleichspannung fern hält (Hochpass). Die Wirkungsweise wird bestimmt durch die Kapazität und den Lastwiderstand (Strom), genau wie bei einem Hochpass in einer Frequenzweiche, oder im Eingang einer Endstufe. 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.
Für einen geringstmöglichen Spannungsabfall (Spannung am Kondensator) wird eine größtmögliche Kapazität gewählt.


Weit verbreitete Schaltung
Die parallelgeschalteten Dioden haben auf die DC-Filterung keinen Einfluss, sondern dienen lediglich zur Begrenzung der Elkospannung (hier ca. +/- 1,4V), da gepolte Elkos nur bis zu wenigen Volt an Wechselspannung betrieben werden können (ca. 15-20% der Nennspannung). Die Dioden sind also wichtig zum Schutz der Elkos bei hohen Einschaltstromstößen kräftiger Trafos, oder bei Kurzschluss bis eine Sicherung anspricht. Bis zu einem Spannungsabfall am Elko von ca. +/- 1,4 Volt fließt also kein Strom durch die Dioden. Die Elkos müssen so bemessen werden (hohe Kapazität), dass bis zum Vollastbetrieb die Diodenspannung noch nicht erreicht wird, da sonst keine DC-Filterung mehr stattfindet.
Bemessungs-Beispiel: Bei 10.000µF und 1A (230W) stellt sich ein Wechselspannungabfall von ca. +/-0,56V Spitze am Kondensator ein. Bei einem zusätzlichen DC-Anteil im Netz von z.B. 0,2V läge die Spannung am Elko dann zwischen +0,76 V und -0,36V. Die max Gleichspannung, die blockiert werden kann, beträgt somit Diodendurchbruchspannung (zwei mal 0,7V) minus Spannungsabfall (Vs) am Elko. Bei richtiger Bemessung sollte die Diodendurchbruchspannung bis zum Nennstrom des Moduls gar nicht erreicht werden.


Die Polaritätsrichtung der Elkos ist unwichtig!! Elkos verhalten sich bei einer geringen Spannung (ca. 15-20% der Nennspannung) wie ein ungepolter Kondensator und können daher problemlos und beliebig herum an Wechselspannung betrieben werden. Es müssen nur entsprechend belastbare Elkos (Ripplestrom) mit entsprechend hohen Kapazitäten gewählt werden, um unter Last nur wenig Spannungsabfall zu verursachen (<1V). Daher ist beim Einsatz mehrerer Elkos nur eine Parallelschaltung sinnvoll. Antiserielle Schaltungen sind ohne Sinn, da auch hier jeder Elko von Wechselstrom durchflossen wird und somit auch an jedem Elko Wechselspannung anliegt, bei gleicher Kapazität sogar die doppelte!
< Erklärung siehe nebenstehende Skizze.
Wer diese einfache Schaltung einmal verstanden hat, wird sich von den liebgewordenen Irrtümern, die im Web verbreitet werden, nicht mehr täuschen lassen. Daher glauben Sie bitte nicht alles, was im Web über diese Schaltung verbreitet wird. Dazu gehören die sinnlose antiserielle Schaltung der Elkos, die falsche Behauptung, dass die Dioden gekühlt werden müssen, oder Netzspannung an den Bauteilen anliegt, usw. usw. Durch diese und andere merkwürdigen Beschreibungen ist diese Schaltung vielen zu suspekt, obwohl die Funktion ganz einfach zu verstehen wäre.

Unser High-End DC-Filter  DCF-10
Lieber auf Nummer Sicher gehen. Durch den Einsatz professioneller Komponenten wird eine hohe Sicherheit beim Betrieb am 230V-Netz gewährleistet. Gleichzeitig erfüllen diese ausgesuchten Bauteile an jeder Stelle audiophile Anprüche und Vorlieben, wie sie sonst kaum zu finden sind. 

Sechs ultraschnelle Hochstrom-Schaltdioden im TO-220 Gehäuse, ausgelegt für sehr hohe Impulslasten.
Wichtig zum Schutz der Elkos bei hohen Einschaltstromstößen kräftiger Trafos (bis zu 100A je nach Momentspannung der Netzhalbwelle beim Einschalten), oder bei Kurzschluss bis eine Sicherung anspricht.
In solchen Fällen könnte der kurze Spannungpuls die max zulässige negative Spannung (ca. 3V) an den Elkos weit überschreiten. Daher sollten die Dioden auch bei kleinen DC-Filtern einen hohen Spitzenstrom verkraften können, da im Falle eines Diodendefektes die Elkos explosionsgefährdet sind. Ansonsten werden die Dioden bis zum Nennstrom der Schaltung gar nicht von einem Strom durchflossen (sollten es auch nicht) und haben bis dahin keinerlei Funktion.

Elkos.  Um eine sehr hohe Sicherheit in Netzspannungsumgebung  zu gewährleisten, haben wir uns für einen bestimmten Typ der Krummer High-Tech-Elkos entschieden, der für einen sehr hohen Ripple-Strom und eine lange Lebensdauer ausgelegt ist. Bei 10A Gesamtstrom beträgt der tatsächliche Wechselstrom durch jeden der vier parallelgeschalteten Elkos nur ein Drittel ihres max. Ripple-Stromes und sind somit deutlich überdimensioniert.
Folglich liegen die Kosten für diese Elkoserie außerhalb des üblichen Preisniveaus.

ESR pro Elko = 0,051Ohm
Ripplestrom pro Elko = 8,2A/100Hz/40C°
Lebensdauer bei Nennlast (bei weinger Last entsprechend höher)
85° Umgebung  >    4.000 h
40° Umgebung  >100.000 h
Quelle: krummer-kondensatoren.com (303EC)

Kräftige 24A-Klemmen (nach VDE) für Kabeldurchmesser bis 2,2mm 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.

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DCF-10  (16A max) Ein DC-Filter ohne Performance-Limit bis 10A (2300W). Es blockiert DC-Spannungen wirkungsvoll bis über die Leistungsgrenze hinaus.
Erreicht wird dies durch sehr hohe Kapazitätswerte, so dass im normalen Betrieb die Diodenspannung gar nicht erreicht wird und auch nicht erreicht werden sollte. Das Filter ist auch hervorragend dafür geeignet, zentral vor einen größeren Stromkreis installiert zu werden, wenn die folgende Gesamtanschlussleistung von 16A/3.600W nicht überschritten werden kann.
Elkos 60.000µ/33A/40C°
Betriebsspannungsbereich: 0 bis 260V~
< Unsere Filterschaltung
Gegenüber der weitverbreiteten klassischen Schaltung mit je zwei in Reihe geschalteten Dioden setzen wir je drei Stück ein. Dadurch wird auch eine höhere DC-Spannung blockiert.

Die max mögliche DC-Filter Spannung ergibt sich aus der Dfferenz zwischen Dioden-Durchbruchspannung und Spannungsabfall (Vs) an den Elkos. Daher sollte die Kapazität möglichst groß sein, damit bei Nennlast des Filters der Wechselspannungsabfall an den Elkos noch weit unterhalb der Diodendurchbruchspannung liegt, da sich zu diesem Spannungsabfall die auftretende Netz-Gleichspannung hinzu addiert.
Bemessungs-Beispiel: Bei 10.000µF und 1A (230W) stellt sich ein Wechselspannungabfall von ca. +/-0,56V Spitze am Kondensator ein. Bei 60.000µF somit knapp 0,1Vs/A


Technische Daten.  Messwerte aus unserem Labor
effektive Wechselspannung (Veff) = 0,7 x Vs
Last
Spannungsabfall 
an Elkos ca.
DC-Filterung bis ca.
0,4A /   100W
0,04Vs
0,03Veff
2,1VDC
1,0A /   230W
0,1Vs
0,07Veff
2,0VDC
2,0A /   460W
0,2Vs
0,14Veff
1,9VDC
4,0A / 1000W
0,4Vs
0,28Veff
1,7VDC
7,0A / 1500W
0,7Vs
0,49Veff
1,4VDC
10 A / 2300W
1,0Vs
0,70Veff
1,1VDC
12 A / 2700W
1,2Vs
0,84Veff
0,9VDC
16 A / 3600W
1,6Vs
1,12Veff
0,5VDC
Tatsächlicher Spannungsabfall:
Der Elko verursacht eine sehr geringe, unwesentliche  Phasenverschiebung. Daher muss in der Praxis nicht der volle Spannungsabfall des Elkos von der Netzspannung subtrahiert werden. Was er beim Aufladen entzieht, gibt er beim Entladen zurück. Er vernichtet also keine Energie, sondern "schiebt sie nur hin und her". Somit ist bei einem direkten Spannungsvergleich zwischen Ein- und Ausgang des Moduls eine etwas geringere Differenz messbar, als die eff. Netzspannung minus eff. Kondensatorspannung.

Die maximal garantierte Dauerstrombelastung beträgt auf jeden Fall 16A
Den optimalen Einsatz empfehlen wir jedoch nur bis ca. 10A (eff. Spannungsabfall 0,7V).
Wenn darüber hinaus der höhere Spannungsabfall von 1,1Veff akzeptiert wird, kann das Modul ohne weiteres bis 16A Dauerstrom betrieben werden, z.B. für zentrale Montage in einem Stromkreis.

Betriebsspannung: 0 bis 260V~

Anschlussklemmen: 250VAC, 24A(VDE). "Fahrstuhlklemmen" für max Kabeldurchmesser 2,2mm
Litzendrähte bis 2,5mm2 können ohne Aderendhülsen angeschlossen werden (empfohlen). Fahrstuhlklemmen drücken kein Schraubengewinde sondern eine Metallplatte auf das Litzenkabel, wodurch dies nicht beschädigt werden kann und kein zusätzlicher Materialübergang durch eine Aderendhülse entsteht.


Anwendungs-Beispiele
Die Fotos zeigen nur Kombinationsbeispiele jedoch keine bestellbaren Komplettbausätze
Das DC-Filter benötigt keinen Ferritkern in der Zuleitung, wie bei Netzfiltern üblich, da hier keine rückwärtigen Leitungsstörungen entstehen. In Kombination (Hintereinanderschaltung) mit einem Netzfilter sollte dessen evtl. Ferritkern vor dem Netzfilter angebracht werden. Auch Experimente sind möglich.
Filter-Zentralen

Preise (inkl. Mwst.)
Typ
Nennstrom
Maße LxBxH
Preis
DCF-10
10 A (16A)
105x56x34mm
79,00 Euro
(Höhe ab Unterkante Leiterplatte)

Vorsicht! Netzspannung
Gleichspannung im 230V-Netz messen
Dazu ein Digital-Multimeter auf Gleichspannungsmessung stellen und einen kleinen Messbereich wählen, ca 2V. Fällt weg bei Auto-Range. Normalerweise haben  Digital-Multimeter 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. Die Anzeige wird nicht ganz ruhig stehen. Oft wird permanent eine kleine DC-Spannung von bis zu 50mV (0,05V) angezeigt. Diese muss nicht real existieren, da die Zeitkonstante der Messgleichrichter die 50Hz nicht vollständig unterdrückt. Für genauere DC-Messungen im mV-Bereich sollte man einen Tiefpass mit einer Eckfrequenz von ca. 1Hz oder weniger vorschalten (z.B. 100kOhm und 2,2µF)

Hinweis zu den Messungen
Eine Gleichspannungsmessung im Stromnetz ist in den meisten Fällen nur eine Momentaufnahme, da sich der Wert ständig ändern kann.
Ein geringer oder gar kein DC-Anteil kann zu einem anderen Zeitpunkt ein sehr hoher sein - und umgekehrt.

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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