电源纹波的产生
我们常见的电源有线性电源和开关电源,它们输出的直流电压是由交流电压经整流、滤波、稳压后得到的。由于滤波不干净,直流电平之上就会附着包含周期性与随机性成分的杂波信号,这就产生了纹波。
在额定输出电压、电流的情况下,输出直流电压中的交流电压的峰值就是通常所说的纹波电压。纹波是一种复杂的杂波信号,它是围绕着输出的直流电压上下来回波动的周期性信号,但周期和振幅并不是定值,而是随着时间变化,并且不同电源的纹波波形也不一样。
纹波的危害
一般来说纹波是有百害而无一利的,纹波的危害主要有以下几点:
· 电源中携带的纹波会在电器上产生谐波,降低电源的使用效率;
· 较高的纹波可能会产生浪涌电压或电流,从而导致电气设备运行不正常或加速设备老化;
· 在数字电路中纹波会干扰电路逻辑关系;
· 纹波还会给通信、测量和计量仪器、仪表带来噪音干扰,破坏信号的正常测量、计量,甚至损坏设备。
所以,在制作电源的时候,我们都要考虑将纹波降低到百分之几以下,对纹波要求高的设备要考虑把纹波降低到更小。
电源纹波的测量方法通常分为两大类,一类是单独电源的鉴定,另一类是产品的调试测量。
在电源行业和电源用户对电源鉴定时,要求选择在室内(20℃左右)进行,湿度应小于80%,周围对测量有影响的机械震动及电磁干扰最小,标准仪器与被检电源应在以上的测试环境下放置24小时以上。
对于纯电源来讲,测量电源纹波时,要求在加载时测量,所加负载要使输出电流大于额定输出电流的80%以上。
对于低噪声的纯阻性负载或电子负载,还要选择对应的测量标准。不同的标准就会产生不同的测量结果。
纹波电压可以用绝对量表示,也可用相对量来表示。一般用纹波电压与直流输出电压的比例来评价直流电源的滤波性能,即纹波系数。纹波系数作为评价直流电源的一个重要指标,其计算方法为纹波电压的有效值与直流输出电压的百分比。
电源纹波的测量
测量电源纹波一般采用示波器来测量,常用的有一下三种测量方法:
1、靠连法
使用带有地线环的示波器探头,将探针直接接触正输出的管脚,线环直接接触负输出的管脚,这是由于使得环路尽量短,这样从示波器中读出的峰值为输出线上的纹波与噪声,如下图所示:
2、直接法
将地线环直接与负输出的管脚连接,利用探头接地环进行输出端测试。
3、绞连法
输出管脚接双绞线后接电容,在电容两端用示波器测量。
测量纹波时候,需要注意的是:要清楚纹波的带宽上限,纹波为低频噪声,所以一般使用不超过纹波带宽上限太多的示波器。
在测量时,要先打开示波器的带宽限制功能,把带宽限制在20MHz,直接用探头的屏蔽地和输出地连接,减少因地线过长产生的环路干扰。
在探头接入点的位置并联一个较小的瓷片电容和一个小电解电容,滤除外界干扰信号防止进入示波器。
纹波的抑制方法