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Il ripple

Indice Argomento Corrente

1 - Schema del circuito di prova
2 - Ripple
3 - Conclusioni

1- Schema circuito di prova

Per il circuito di prova abbiamo realizzato un classico alimentatore con trasformatore, ponte di diodi e condensatore.
Abbiamo utilizzato un ponte di diodi a semiconduttore per semplicità.
Per le misure ├Ę stato utilizzato un oscilloscopio digitale picoscope settato con una risoluzione a 12Bit per avere una maggiore precisione di misura.

Alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nello specifico il condensatore C1 ha una capacità di 10.000uF e 6.800uF e il resistore di carico ha una resistenza di 16 Ohm.
Il trasformatore ├Ę da 18V, il ponte di diodi ├Ę da 10A ed ├Ę fissato su una aletta di raffreddamento.

2 - Ripple

Ora guardiamo pi├╣ da vicino il caso reale con tutte le misure del caso.

Immagine Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nell'immagine in alto il ripple sul carico nel circuito in esame.
Misura eseguita in AC con condensatore da 10.000uF.

Immagine Spettro frequenze Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nell'immagine in alto la composizione spettrale del ripple.
Si possono vedere la frequenza fondamentale a 100Hz e tutte le armoniche fino a 1,4KHz di ampiezza decrescente.

Immagine Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nell'immagine in alto la tensione sul carico misurata in DC.

Immagine Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nell'immagine in alto un'altra misura del ripple in cui si evidenzia la dissimmetria fra fronte di salita e discesa.
Misura eseguita in AC.

Immagine Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nell'immagine in alto un'altra misura del ripple in cui si evidenzia la dissimmetria fra fronte di salita e discesa.
Misura eseguita in AC con condensatore da 6800uF.
Si pu├▓ apprezzare che la tensione picco a picco del ripple ├Ę aumentata in virt├╣ della pi├╣ bassa capacit├á utilizzata.

Immagine Spettro Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Nell'immagine in alto l'analisi spettrale del ripple ottenuta sul carico utilizzando il condensatore da 6800uF.
Come vedete ├Ę sostanzialmente invariata rispetto a quella ottenuta con il condensatore da 10000uF.
Sotto una visione diversa dello stesso dato.

Immagine Spettro Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Ora analizziamo nel dettaglio la forma d'onda del ripple.
Nella immagine sotto ├Ę evidenziato il tempo di salita.
Detto tempo oltre che dalla forma d'onda della tensione di carica ├Ę influenzato anche dalla resitenza parassita a monte del condensatore, costituita dalla resistenza del primario del trasformatore, i flussi dispersi sul nucleo, le perdite per correnti indotte nel nucleo, la resistenza del secondario e quella dei diodi rettificatori.
Il contenuto spettrale di questa forma d'onda ha armoniche apprezzabili fino a 1,4KHz.
Se in fronte di salita fosse pi├╣ ripido il contenuto in armoniche, sia come ampiezza che come frequenza sarebbe pi├╣ grande.
Quindi se noi avessimo utilizzato un diodo rettificatore a vuoto che ├Ę caratterizzato da una grande resistenza serie il contenuto in armoniche del ripple sarebbe pi├╣ contenuto e la tensione massima in uscita, per la caduta di tensione sul diodo, pi├╣ bassa.

Immagine Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Tempo di salita del ripple, dovuto alla resistenza serie parassita dell'alimentatore.

Immagine Ripple di un alimentatore classico misurato con oscilloscopio digitale

Tempo di discesa del ripple, dovuto alla resistenza di carico che scarica il condensatore di filtraggio.

Circuito alimentatore classico di misura del ripple

Sopra il circuito con evidenziata la resistenza parassita RS che ├Ę data da:

Ovviamente pi├╣ bassa ├Ę RS e migliore ├Ę la qualit├á dei singoli componenti, tuttavia maggiore sar├á l'ampiezza delle armoniche del ripple, se guardiamo bene RS e C1 costituiscono un circuito integratore.

3 - Conclusioni

In un alimentatore classico il ripple ha una distribuzione spettrale limitata, una volta eliminata la fondamentale a 100Hz il resto viene di conseguenza.
La frequenza massima per cui ├Ę possibile trovare ancora armoniche dei 100Hz ├Ę abbastanza bassa da non costituire un problema sia per quello che riguarda disturbi condotti che irradiati come invece succede con gli alimentatori switching.
Molto pi├╣ difficile ├Ę limitare la frequenza fondamentale del ripple che ├Ę 100Hz utilizzando un ponte di Graetz come rettificatore per la rete di distribuzione a 50Hz.
Sugli apparati militari mobili (navi, aerei) in genere la frequenza di rete ├Ę 400Hz quindi la frequenza fondamentale del ripple ├Ę 800Hz, in questo caso occorrono capacit├á ed induttanze di filtraggio molto pi├╣ modeste.

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