DC-Filter für High-End Audio / HiFi
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Netzfilter

DC-Filter für High-End Audio / HiFi
Gleichspannungs-Blocker für 230V Netzspannung
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DCF-6
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-10
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, 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.

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 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 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 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.


Wie funktioniert ein DC-Filter?
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.
Meist werden mehrere Elkos parallelgeschaltet, um eine möglichst hohe Kapazität zu erreichen.


Prinzipschaltung
Die parallelgeschalteten Dioden haben für die DC-Filterung keine Funktion, sondern dienen lediglich zur Begrenzung der Elkospannung (hier ca. +/- 1,4V), da gepolte Elkos nur bis zu wenigen Volt an Wechselspannung betrieben werden können (ca15-20% 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 wäre die Spannung am Elko dann 0,76Vs.


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, sogar die doppelte!
< Erklärung siehe nebenstehende Skizze.
Wer diese einfache Schaltung einmal verstanden hat, wird sich von den 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.

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.
Im obigen Bemessungs- Beispiel also 1,4V Diodenspannung minus 0,5Vs Spannungsabfall am Elko = 0,9V max DC-Filterung bei 1A.
Ab 1,4V werden die Dioden leitend und der Spannungsabfall an den Elkos steigt bei höherem Strom kaum noch an. Durch die Abflachung der Spannungsspitzen an den Elkos ensteht eine ganz leichte Verzerrung der Netzspannung und die Filterung eines DC-Anteils geht gegen Null.

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. In solchen Fällen könnte die max Spannung an den Elkos überschritten werden. Daher sollten die Dioden auch bei kleinen DC-Filtern einen hohen Spitzenstrom verkraften, da im Falle eines Diodendefektes die Elkos explosionsgefährdet sind. Ansonsten werden die Dioden bis zum Nennstrom der Schaltung gar nicht von Strom durchflossen und haben bis dahin keinerlei Funktion.

Hochwertige Low-ESR Elkos  zur Filterung des DC-Anteils, die für einen hohen Ripple-Strom und eine lange Lebensdauer ausgelegt sind. Der tatsächliche Wechselstrom durch jeden der vier parallelgeschalteten Elkos beträgt nur ein Bruchteil ihres max. Ripple-Stromes und sind somit überdimensioniert.

HF-Puffer-Kondensatoren mit hoher Spannungssteilheit (unsere Film-Foils aus reiner Metallfolie) parallel zu den Elkos. Technisch nicht erforderlich - audiophil oft erwünscht, da von positiven klanglichen Auswirkungen berichtet wird.

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.

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<  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  >
(15A max)
Ein DC-Filter ohne Performance-Limit bis 10A (2300W) Es blockiert DC-Spannungen wirkungsvoll bis zur Leistungsgrenze von 10A..
Somit ist dieses Filter für die meisten Audio-Anwendungen ausreichend, z.B. für mehrere Kleinverbraucher, wie Vorstufen, Phonovorstufen, CD-Player, Musikserver, Plattenspieler, usw. Oder nur ein bis zwei Endstufen.
Elkos 18.000µF/10A(Rippl)/60C°

Maße: LxBxH = 110x46x34mm
(Höhe ab Unterkante Leiterplatte)

Erreicht wird dies durch sehr hohe Kapazitätswerte, so dass im normalen Betrieb die Diodenspannung gar nicht erreicht wird. Das Filter ist auch hervorragend dafür geeignet, zentral vor einen größeren Stromkreis installiert zu werden.
Elkos 40.000µ/20A(Rippl)/60C°

Maße: LxBxH = 105x56x28mm
(Höhe ab Unterkante Leiterplatte)

Technische Daten.  Messwerte aus unserem Labor
effektive Wechselspannung = 0,7 x Vs.

 
DCF-6
DCF-6
DCF-10
DCF-10
 
18.000µF
18.000µF
40.000µF
40.000µF
Last
Spannungsabfall Elkos
DC-Filterung bis
Spannungsabfall Elkos
DC-Filterung bis
0,4A /   100W
0,12Vs
1,3VDC
0,06Vs
2,0VDC
1,0A /   230W
0,30Vs
1,1VDC
0,15Vs
1,9VDC
2,0A /   460W
0,60Vs
0,8VDC
0,30Vs
1,8VDC
4,0A / 1000W
1,20Vs
0,2VDC
0,60Vs
1,5VDC
7,0A / 1500W
1,70Vs
0,1VDC leicht verzerrt
1,00Vs
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 Elkos verursachen eine sehr geringe Phasenverschiebung (Bruchteil eines Grades). Daher muss in der Praxis nicht der volle Spannungsabfall an den 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 geringere Differenz messbar, als der Spannungswert am Kondensator.
Die max Gleichspannung, die blockiert werden kann, beträgt Diodendurchbruchspannung (je 0,7V) minus Spannungsabfall (Vs) am Elko.
Die Durchbruchspannung einer Dioden steigt bei hohem Dioden-Strom bis zu 1Volt an. Im Normalfall wird die Diodendurchbruchspannung bis zum Nennstrom des Moduls gar nicht erreicht.

Preise (inkl. Mwst.)
Typ
Nennstrom / kurzzeitig
Maße LxBxH
Preis
DCF-6
6 A / 10A
110x46x34mm
58,00 Euro
DCF-10
10 A / 15A
105x56x28mm
76,00 Euro
(Höhe ab Unterkante Leiterplatte)

Aufbaubeispiel
Das Foto zeigt das DCF-10 in unserem Kunststoffgehäuse GH-160K (das DCF-6 passt auch rein).Verwendet wird hier unser abgeschirmtes Netzkabel. PE und Schirmung werden einfach durchgeschleift. Es kann aber auch jedes andere Netzkabel verwendet werden. Am Ausgang kann ein Gerät, eine Steckdosenleiste, eine Filterzentrale, usw. angeschlossen werden. Das Foto zeigt nur ein Beispiel. Bei einer Bestellung geben Sie bitte alle gewünschten Einzelteile mit Artikelbezeichnung an.
Gehäuse und Zubehör siehe HIER oder Netzanschlusstechnik

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)

Filterzentralen
Aufbaubeispiele für verschieden Zentralen mit Netzfiltern und DC-Filter. Bauen Sie sich eine eigene Netzzentrale nach Ihren Vorstellungen.

 
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