術語簡介
穩壓電源一般包括整流電路、濾波電路和穩壓電路三部分。
整流電路將交流電變為脈動的直流電,但其中仍含有大量的交流成分,為了獲得平滑的直流電壓,在整流電路後加濾波電路可以濾去大部分交流成分。
但由於濾波電路濾波不完整, 使輸出電壓中仍含有一定的脈動交流成分,這種脈動交流成分稱為紋波電壓。經整流濾波後的輸出電壓經過穩壓電路的穩壓作用, 使紋波電壓大大降低,但仍不能完全濾除,降低的倍數反比於穩壓係數S。
我國工頻頻率是50Hz,所以紋波電壓以工頻50Hz或50Hz的整數倍計取。具體取50Hz還是50Hz的倍數,取決於整流電路的類型。對於半波整流,取50Hz;對於全波整流,取50Hz的2倍即100Hz;對於三相半波整流,取50Hz的3倍即150Hz;對於三相全波整流,取50Hz的6倍即300Hz。
日本、美國等國家由於使用60 Hz 工頻,所以計取方式按上述規律, 將50 改為60 即可。紋波電壓通常用有效值或峰值表示。在穩壓電源中,輸出紋波電壓是一個重要的性能指標。
危害
紋波電壓的害處:
1、容易在用設備中產生不期望的諧波,而諧波會產生較多的危害;
2、降低了電源的效率;
3、較強的紋波會造成浪涌電壓或電流的產生,導致燒毀用電設備;
4、會干擾數字電路的邏輯關係,影響其正常工作;
5、會帶來噪音干擾,使圖像設備、音響設備不能正常工作。
抑制方法
抵制紋波電壓的方法,常見的有以下幾種:
1、在成本、體積允許的情況下,儘可能採用全波或三相全波整流電路;
2、加大濾波電路中電容容量,條件許可時使用效果更好的LC濾波電路;
3、使用效果好的穩壓電路,對紋波抑制要求很高的地方使用模擬穩壓電源而不使用開關電源;
4、合理布線。
相關測量
可以先用示波器將整個波形捕獲,然後將關心的紋波部分放大來觀察和測量(自動測量或游標測量均可),同時還要利用示波器的FFT功能從頻域進行分析。
最大紋波電壓
在額定輸出電壓和負載電流下,輸出電壓的紋波(包括噪聲)的絕對值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
紋波係數
在額定負載電流下,輸出紋波電壓的有效值Urms與輸出直流電壓Uo之比,既y=Urms/Uo x100%
紋波電壓抑制比
在規定的紋波頻率(例如50HZ)下,輸入電壓中的紋波電壓Ui~與輸出電壓中的紋波電壓Uo~之比,即:
紋波電壓抑制比=Ui~/Uo~ 。
這裡聲明一下:噪聲不同於紋波。紋波是出現在
輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的5%以下;噪聲是出現在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的1%左右。
紋波噪聲是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的2%以下。
測量方法
一種方法是用示波器直接進行測量。
將穩壓電源的輸出端連線到示波器,先用示波器將整個波形捕獲,然後將紋波部分放大來觀察和測量(自動測量或游標測量均可),把測量的結果代入公式, 即可求出紋波係數。同時, 還要利用示波器的FFT功能從頻域進行分析。
還有一種簡易方法是用萬用表進行測量。
用指針式萬用表的交流10 V檔串入一隻1 μF 金屬膜電容器即可測量紋波電壓,所串電容的耐壓值應大於被測電路的直流電壓值。若紋波電壓很小, 只有幾毫伏至幾十毫伏, 指針式萬用表很難測量,建議採用數字萬用表的200 mV AC 檔測量。