電源紋波是指電源輸出中的交流成分或波動現象
我們日常所見的電源,無論是線性電源還是開關電源,其輸出的直流電壓都源自交流電壓的整流、濾波和穩(wěn)壓過程。然而,由于濾波效果不可能完全純凈,直流電平上總會疊加一些包含周期性和隨機性成分的雜波信號,這就是我們所說的紋波。電源輸出的紋波是由于濾波不完全而產生的雜波信號,其周期和振幅隨時間變化,不同電源的紋波也不同。在額定輸出條件下,這些交流電壓的峰值被定義為紋波電壓。
紋波是一種復雜的雜波信號,它圍繞輸出的直流電壓上下波動,形成周期性信號。但值得注意的是,紋波的周期和振幅并非固定不變,而是隨時間動態(tài)變化。同時,不同電源所產生的紋波波形也各有差異。紋波的危害不容忽視,它不僅會降低電源效率,還可能引發(fā)浪涌電壓或電流,進而影響電氣設備的正常運行或加速其老化。在數字電路中,紋波會干擾電路的邏輯關系,同時給通信、測量和計量儀器、儀表帶來噪音干擾,破壞信號的正常測量、計量,甚至可能損壞設備。因此,在制作電源時,我們必須考慮如何將紋波降低到盡可能小的范圍。電源紋波的測量是評估電源性能的重要環(huán)節(jié)。測量方法主要分為兩大類:單獨電源的鑒定和產品的調試測量。在進行電源鑒定時,需要確保在適宜的室內環(huán)境下進行,濕度控制在80%以下,同時避免機械震動和電磁干擾的影響。此外,對于純電源的測量,通常需要在加載狀態(tài)下進行,且所加負載應使輸出電流達到額定輸出電流的80%以上。
電源紋波是指電源輸出中的交流成分或波動現象。它是評估電源穩(wěn)定性和質量的重要指標之一,可以對電子設備的工作效果和可靠性產生影響。下面將介紹如何消除電源紋波以及一些常用的電源紋波抑制方法。電源紋波可能會對設備的穩(wěn)定性和性能產生不利影響,因此,消除電源紋波是非常重要的。以下是一些常見的方法來消除電源紋波。濾波器是一種常用的電路元件,可以通過去除高頻成分來減少電源紋波。常見的濾波器包括電容濾波器和電感濾波器。電容濾波器通過將紋波電壓或電流引入電容器來平滑電源輸出。而電感濾波器則通過引入電感元件來阻礙高頻信號的傳輸,從而減小電源紋波。
電源的設計質量直接關系到紋波水平的控制。通過優(yōu)化電源設計,可以有效地降低紋波水平。例如,合理選擇電源元件、降低電源的輸入噪聲和輸出阻抗等,都可以減小電源紋波。穩(wěn)壓器是一種常見的電路元件,能夠在變化的電源輸入條件下保持穩(wěn)定的輸出電壓或電流。使用穩(wěn)壓器可以有效地消除電源紋波,并提供更穩(wěn)定的電源輸出。常見的穩(wěn)壓器包括線性穩(wěn)壓器和開關穩(wěn)壓器。除了消除電源紋波的方法外,還有一些其他的抑制方法可用于減小電源紋波的影響。地線隔離是一種常用的方法,通過將設備的信號地與電源地隔離開來減少電源紋波的傳播。這樣可以避免紋波從電源地進入設備的信號地,從而減小紋波對設備的干擾。負載變化會引起電源輸出的波動,因此減小負載的變化范圍也是一種抑制電源紋波的方法。例如,在設計電路時,可以采取合適的負載匹配和穩(wěn)定電源電壓的措施來減小負載變化。在電路設計和安裝過程中,良好的布線和接地是抑制電源紋波的重要因素。減少電源線和信號線之間的干擾,避免回路環(huán)流和地回流等問題,可以有效地降低電源紋波水平??傊娫醇y波和抑制電源紋波是確保電子設備工作穩(wěn)定性和可靠性的重要措施。通過使用濾波器、提升電源設計質量、使用穩(wěn)壓器等方法來消除電源紋波,并采用地線隔離、降低負載變化和進行良好的布線和接地來抑制電源紋波,可以有效地改善電源輸出的穩(wěn)定性和質量。在實際應用中,應根據具體情況選擇合適的方法或組合多種方法來解決電源紋波問題。
同時,還需要注意以下幾點:
了解設備的電源紋波要求:不同的設備對電源紋波有不同的要求,在消除和抑制電源紋波時,要根據設備的要求和標準來確定目標值。進行嚴格的測試和測量:在處理電源紋波問題時,進行準確的測試和測量非常重要。使用合適的測試設備和方法,如示波器、頻譜分析儀等,以確保得到可靠的數據和結果。綜合考慮其他因素:除了電源紋波之外,還應綜合考慮其他可能影響設備穩(wěn)定性和性能的因素,如電磁干擾、溫度變化等,以全面提升設備的工作質量。通過采取適當的措施來消除和抑制電源紋波,可以有效地提高電子設備的可靠性和穩(wěn)定性,減少故障和干擾的發(fā)生,從而保證設備的正常運行和良好的性能表現。
紋波對電源系統(tǒng)及連接的電器設備具有顯著的危害。紋波可能導致諧波、浪涌電壓或電流、數字電路干擾等問題,從而降低電源使用效率并影響設備正常運作。具體來說,電源中的紋波可能導致電器產生諧波,從而降低電源的使用效率。較高的紋波可能引發(fā)浪涌電壓或電流,導致電氣設備運行異?;蚣铀僭O備老化。此外,在數字電路中,紋波會干擾電路的邏輯關系;同時,它還會給通信、測量和計量儀器、儀表帶來噪音干擾,影響信號的正常測量、計量,甚至可能損壞設備。
在選擇測量工具和方法時,要注意選擇適當的示波器帶寬,使用正確的接地與屏蔽方法,避免和減少干擾信號。首先,要明確紋波的帶寬上限。由于紋波屬于低頻噪聲,因此,在選擇示波器時,應確保其帶寬不超過紋波帶寬上限過多。其次,在開始測量前,應開啟示波器的帶寬限制功能,并將帶寬限制設定為20MHz。同時,建議直接將探頭的屏蔽地與輸出地相連結,以減少因地線過長而產生的環(huán)路干擾。此外,為防止外界干擾信號進入示波器,建議在探頭接入點并聯(lián)一個較小的瓷片電容和一個小電解電容進行濾波。因此,在電源設計及制造過程中,降低紋波至最低水平至關重要。對于不同應用場景和設備要求,降低紋波的方法和標準也有所不同。同時,在電源鑒定和產品調試測量時,需要遵循一系列嚴格的測試環(huán)境和條件要求,以確保測量結果的準確性和可靠性。通過調節(jié)器回路適當設計和選擇LDO濾波器來抑制因環(huán)路參數不當導致的紋波。閉環(huán)控制環(huán)路紋波通常是由于環(huán)路參數設置不當所導致,通過相應的調整和優(yōu)化,可以有效減少此類紋波。
一般來說紋波是有百害而無一利的,紋波的危害主要有以下幾點:
a.電源中攜帶的紋波會在電器上產生諧波,降低電源的使用效率;
b.較高的紋波可能會產生浪涌電壓或電流,從而導致電氣設備運行不正常或加速設備老化;
c.在數字電路中紋波會干擾電路邏輯關系;
d.紋波還會給通信、測量和計量儀器、儀表帶來噪音干擾,破壞信號的正常測量、計量,甚至損壞設備。
所以在制作電源的時候,我們都要考慮將紋波降低到百分之幾以下,對紋波要求高的設備要考慮把紋波降低到更小。
電源紋波的測量方法通常分為兩大類,一類是單獨電源的鑒定,另一類是產品的調試測量。
在電源行業(yè)和電源用戶對電源鑒定時,要求選擇在室內(20℃左右)進行,濕度應小于80%,周圍對測量有影響的機械震動及電磁干擾最小,標準儀器與被檢電源應在以上的測試環(huán)境下放置24小時以上。對于純電源來講,測量電源紋波時,要求在加載時測量,所加負載要使輸出電流大于額定輸出電流的80%以上。對于低噪聲的純阻性負載或電子負載,還要選擇對應的測量標準。不同的標準就會產生不同的測量結果。紋波電壓可以用絕對量表示,也可用相對量來表示。一般用紋波電壓與直流輸出電壓的比例來評價直流電源的濾波性能,即紋波系數。紋波系數作為評價直流電源的一個重要指標,其計算方法為紋波電壓的有效值與直流輸出電壓的百分比。