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frequenza alimentatori switching

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteStefanGrenzer » 30 apr 2015, 1:02

Leggendo una Rivista Radioamatoriale mi è nato un dubbio: Gli alimentatori Switching ,compatti o da banco, normalmente producono un'interferenza o "rumore di disturbo" di circa qualche kHz dovuto al funzionamento degli stessi; ciò è fonte di fastidi in ascolto in gamma Onde Corte, come non ce ne fossero già abbastanza altre interferenze. Ma ceti modelli possono oscillare, e quindi emettere interferenze, anche su Frequenze oltre i 100 MHz?
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[2] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto Utenteangel99 » 30 apr 2015, 7:19

Gli alimentatori switching generano tensioni e correnti (interne) con forma d'onda più o meno trapezoidali. Il contenuto spettrale di questi segnali si estende ben oltre la frequenza nominale. E' quello che viene definito contenuto armonico di un segnale. In giro c'è anche troppo sull'argomento.

In particolare, gli switching più comuni hanno frequenze che vanno dai 15 kHz a qualche MHz, ma sporcano fino ai GHz! Qui sotto vedi lo spettro radiato da un comune alimentatore per PC.

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[3] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 30 apr 2015, 13:49

..Comunque se sono di qualità sono fatti in modo da ridurre notevolmente i disturbi irradiati.
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[4] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteTITAN » 30 apr 2015, 14:03

io ho provato qualche switching per alimentare la radio, alcuni sono assolutamente inutilizzabili per il rumore su tutte le hf. gli alimentatori per PC invece sono molto più clementi e molti li usano, anche in v e uhf non danno problemi, sono anche facili da modificare per elevare la tensione a 13,8 v. in commercio comunque ci sono alimentatori apposta per rtx che hanno un pot. per variare la frequenza dell'oscillatore nel caso che su una determinata frequenza dia disturbo.
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[5] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto Utenteangel99 » 30 apr 2015, 14:25

Uno dei problemi, usando gli switching generici per alimentare apparecchi riceventi è che negli switching sono spesso utilizzati sistemi di spectrum spreading per ridurre le problematiche EMI. Ci sarebbe molto da discutere su questa metodologia, che invece di ridurre i disturbi li aumenta, ma inganna la strumentazione di test facendo apparire il rumore come inferiore. In questi alimentatori, il clock (nella banda delle decine/centinaia di kilohertz) è modulato in frequenza nella banda audio con deviazioni molto ampie, generando in HF uno spettro praticamente continuo. Va senza dirlo che gli effetti su un ricevitore sensibile sono deleteri.
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[6] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteStefanGrenzer » 30 apr 2015, 23:33

Avete confermato quello che sospettavo. Ho infatti visto interessanti alimentatori switching dedicati al mondo Ham che permettono di "spostare" la frequenza di funzionamento da quella campionata nel Ricevitore o fda una sua armonica. Oltretutto questi hanno un Ripple minimo. Molto più basso del mio Alim. lineare nuovo di due anni. Ora io sono in Mobile, tra mezz'ora sarò davanti alla Stazione Radio e vi darò i valori Ripple di un paio di alimentatori in vendita che sono un po' incoerenti e inconfrontabili tra loro. ..! A dopo.
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[7] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteStefanGrenzer » 1 mag 2015, 1:09

Ecco che scrivo la continuazione della mia risposta mezz'ora fa. Il Ripple dei vari Alimentatori di "precisione" a tensione variabile è inconfrontabile tra i vari modelli. Io non sono un tecnico progettista, tantomeno un esperto di misure elettroniche, ma credo qui di seguito vengano usate forme diverse di misurazione: l'Alimentatore switching uso Radioamatoriale che vanta lo spostamento shift della frequenza di clock ha un " Ripple <80mmVpp " . Uno switching di altra marca ma sempre per telecomunicazioni ha " RMS Ripple 5mV " . L'altro modello (il mio, lineare) di qualità ma non specifico per Radio ha " Ripple 20,00mVp-p ". Già si vede dal modo vario di presentare le unità di misura che qualcosa non torna.
Angel99 ha detto che alcuni modelli usano la tecnologia Spread Spectrum. Ma così certamente distribuiscono in ampia Banda l'oscillazione, con una Densità di Potenza minore; non credo possano creare disturbi evidenti. Almeno credo...! Puoi darmi altre indicazioni in merito? Oltre ad un parere sui miei dubbi... :D . Anche da Titan, e da altri, se vogliono. O_/ .
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[8] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 1 mag 2015, 8:48

StefanGrenzer ha scritto:Angel99 ha detto che alcuni modelli usano la tecnologia Spread Spectrum. Ma così certamente distribuiscono in ampia Banda l'oscillazione, con una Densità di Potenza minore; non credo possano creare disturbi evidenti.


Lo spread spectrum usato in telecomunicazioni ha come scopo, insieme con altri, di rendere il segnale "invisibile" a meno che non conosca la sequenza di spread. Negli alimentatori invece la modulazione della frequenza del PWM non viene fatta per questo scopo, ma solo per imbrogliare il ricevitore.

Ad esempio quando si misurano i disturbi emessi lungo il cavo di alimentazione (disturbi condotti) si usa una larghezza di media frequenza di 9kHz. Lo spostamento della frequenza serve solo per rendere la "riga" piu` larga di 9kHz, in modo che non tutta l'energia di una "riga" passi per la media frequenza.

Per le emissioni radiate fino a 1GHz la larghezza di banda del ricevitore e` di 120kHz e nei circuiti digitali ad alta velocita` si usa una tecnica analoga. Ma lo scopo non e` quello di rendere invisibile il segnale, e` solo di non avere una riga che passa tutta per la media frequenza.
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[9] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteStefanGrenzer » 1 mag 2015, 14:48

Isidoro, la BW di un RX e di 120KHz??????!! Dove? Dipende dal Modo di Ricezione. Da 150KHz in WFM ai 3 kHz del SSB. E anche meno, usando filtri strettissimi. comunque non si è risposto alle mie domande d'origine. Comunque il resto del tuo intervento è molto interessante.
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[10] Re: frequenza alimentatori switching

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 1 mag 2015, 15:15

I ricevitori usati per misurare i disturbi generati dagli apparati elettronici (EMI receivers) hanno caratteristiche che dipendono dalle norme di compatibilita` elettromagnetica.

Per l'ambito civile europeo il ricevitore deve avere una media frequenza con banda di 9kHz per le misure (condotte) fino a 30MHz, poi una media larga 120kHz per le misure fino a 1GHz e infine la banda della media deve essere 1MHz per misure sopra 1GHz.

Il rivelatore specificato per le misure, che quindi questi ricevitori hanno, deve essere di quasi picco, poi si usa anche il picco e il rivelatore a valor medio.

Per rispondere alla tua domanda, gli alimentatori a commutazione lavorano a una frequenza che va da qualche megahertz, per convertitori non isolati da qualche watt, giu` fino a qualche decina di kilohertz per convertitori isolati e di potenza dell'ordine dei kilowatt.

Le forme d'onda, come ti hanno detto, sono per lo piu` dei trapezi, molto ricchi di armoniche, che si cerca di filtrare con i filtri EMI (electromagnetic interference) in modo da non dare uscire rumore elettromagnetico. In alcuni casi nel circuito, incluso nei filtri EMI, si hanno delle risonanze parassite che enfatizzano una piccola banda di frequenza che viene esaltata e puo` dare problemi in uscita.

Inoltre negli switching c'e` un'altra sorgente di rumore elettromagnetico a larga banda: lo spegnimento forzato dei diodi genera dei picchi di corrente dovuto al recupero inverso, molto brevi ma molto intensi.

Questi picchi, essendo di breve durata, hanno un contributo spettrale molto largo che puo` arrivare facilmente alle VHF. E` una cosa simile alle accensioni delle auto: la scintilla generata e` di breve durata, e di scintille ce ne sono relativamente poche al secondo. Ma essendo la scarica di breve durata, genera un disturbo a larga banda che viene sentito fino in VHF.
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