電源紋波是指電源輸出中的交流成分或波動(dòng)現(xiàn)象
我們?nèi)粘K姷碾娫矗瑹o論是線性電源還是開關(guān)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(huì)疊加一些包含周期性和隨機(jī)性成分的雜波信號(hào),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(chǎn)生的雜波信號(hào),其周期和振幅隨時(shí)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(fù)雜的雜波信號(hào),它圍繞輸出的直流電壓上下波動(dòng),形成周期性信號(hào)。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(shí)間動(dòng)態(tài)變化。同時(shí),不同電源所產(chǎn)生的紋波波形也各有差異。紋波的危害不容忽視,它不僅會(huì)降低電源效率,還可能引發(fā)浪涌電壓或電流,進(jìn)而影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行或加速其老化。在數(shù)字電路中,紋波會(huì)干擾電路的邏輯關(guān)系,同時(shí)給通信、測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表帶來噪音干擾,破壞信號(hào)的正常測(cè)量、計(jì)量,甚至可能損壞設(shè)備。因此,在制作電源時(shí),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(cè)量是評(píng)估電源性能的重要環(huán)節(jié)。測(cè)量方法主要分為兩大類:?jiǎn)为?dú)電源的鑒定和產(chǎn)品的調(diào)試測(cè)量。在進(jìn)行電源鑒定時(shí),需要確保在適宜的室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行,濕度控制在80%以下,同時(shí)避免機(jī)械震動(dòng)和電磁干擾的影響。此外,對(duì)于純電源的測(cè)量,通常需要在加載狀態(tài)下進(jìn)行,且所加負(fù)載應(yīng)使輸出電流達(dá)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(dòng)現(xiàn)象。它是評(píng)估電源穩(wěn)定性和質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,可以對(duì)電子設(shè)備的工作效果和可靠性產(chǎn)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(huì)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和性能產(chǎn)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(hào)的傳輸,從而減小電源紋波。
電源的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到紋波水平的控制。通過優(yōu)化電源設(shè)計(jì),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(guān)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(shè)備的信號(hào)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(jìn)入設(shè)備的信號(hào)地,從而減小紋波對(duì)設(shè)備的干擾。負(fù)載變化會(huì)引起電源輸出的波動(dòng),因此減小負(fù)載的變化范圍也是一種抑制電源紋波的方法。例如,在設(shè)計(jì)電路時(shí),可以采取合適的負(fù)載匹配和穩(wěn)定電源電壓的措施來減小負(fù)載變化。在電路設(shè)計(jì)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(hào)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(shè)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(shè)計(jì)質(zhì)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(fù)載變化和進(jìn)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(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)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(shí),還需要注意以下幾點(diǎn):
了解設(shè)備的電源紋波要求:不同的設(shè)備對(duì)電源紋波有不同的要求,在消除和抑制電源紋波時(shí),要根據(jù)設(shè)備的要求和標(biāo)準(zhǔn)來確定目標(biāo)值。進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和測(cè)量:在處理電源紋波問題時(shí),進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試和測(cè)量非常重要。使用合適的測(cè)試設(shè)備和方法,如示波器、頻譜分析儀等,以確保得到可靠的數(shù)據(jù)和結(jié)果。綜合考慮其他因素:除了電源紋波之外,還應(yīng)綜合考慮其他可能影響設(shè)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(shè)備的工作質(zhì)量。通過采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硐鸵种齐娫醇y波,可以有效地提高電子設(shè)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(shè)備的正常運(yùn)行和良好的性能表現(xiàn)。
紋波對(duì)電源系統(tǒng)及連接的電器設(shè)備具有顯著的危害。紋波可能導(dǎo)致諧波、浪涌電壓或電流、數(shù)字電路干擾等問題,從而降低電源使用效率并影響設(shè)備正常運(yùn)作。具體來說,電源中的紋波可能導(dǎo)致電器產(chǎn)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(dǎo)致電氣設(shè)備運(yùn)行異?;蚣铀僭O(shè)備老化。此外,在數(shù)字電路中,紋波會(huì)干擾電路的邏輯關(guān)系;同時(shí),它還會(huì)給通信、測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表帶來噪音干擾,影響信號(hào)的正常測(cè)量、計(jì)量,甚至可能損壞設(shè)備。
在選擇測(cè)量工具和方法時(shí),要注意選擇適當(dāng)?shù)氖静ㄆ鲙挘褂谜_的接地與屏蔽方法,避免和減少干擾信號(hào)。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(shí),應(yīng)確保其帶寬不超過紋波帶寬上限過多。其次,在開始測(cè)量前,應(yīng)開啟示波器的帶寬限制功能,并將帶寬限制設(shè)定為20MHz。同時(shí),建議直接將探頭的屏蔽地與輸出地相連結(jié),以減少因地線過長(zhǎng)而產(chǎn)生的環(huán)路干擾。此外,為防止外界干擾信號(hào)進(jìn)入示波器,建議在探頭接入點(diǎn)并聯(lián)一個(gè)較小的瓷片電容和一個(gè)小電解電容進(jìn)行濾波。因此,在電源設(shè)計(jì)及制造過程中,降低紋波至最低水平至關(guān)重要。對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)景和設(shè)備要求,降低紋波的方法和標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。同時(shí),在電源鑒定和產(chǎn)品調(diào)試測(cè)量時(shí),需要遵循一系列嚴(yán)格的測(cè)試環(huán)境和條件要求,以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。通過調(diào)節(jié)器回路適當(dāng)設(shè)計(jì)和選擇LDO濾波器來抑制因環(huán)路參數(shù)不當(dāng)導(dǎo)致的紋波。閉環(huán)控制環(huán)路紋波通常是由于環(huán)路參數(shù)設(shè)置不當(dāng)所導(dǎo)致,通過相應(yīng)的調(diào)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(diǎn):
a.電源中攜帶的紋波會(huì)在電器上產(chǎn)生諧波,降低電源的使用效率;
b.較高的紋波可能會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓或電流,從而導(dǎo)致電氣設(shè)備運(yùn)行不正?;蚣铀僭O(shè)備老化;
c.在數(shù)字電路中紋波會(huì)干擾電路邏輯關(guān)系;
d.紋波還會(huì)給通信、測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表帶來噪音干擾,破壞信號(hào)的正常測(cè)量、計(jì)量,甚至損壞設(shè)備。
所以在制作電源的時(shí)候,我們都要考慮將紋波降低到百分之幾以下,對(duì)紋波要求高的設(shè)備要考慮把紋波降低到更小。
電源紋波的測(cè)量方法通常分為兩大類,一類是單獨(dú)電源的鑒定,另一類是產(chǎn)品的調(diào)試測(cè)量。
在電源行業(yè)和電源用戶對(duì)電源鑒定時(shí),要求選擇在室內(nèi)(20℃左右)進(jìn)行,濕度應(yīng)小于80%,周圍對(duì)測(cè)量有影響的機(jī)械震動(dòng)及電磁干擾最小,標(biāo)準(zhǔn)儀器與被檢電源應(yīng)在以上的測(cè)試環(huán)境下放置24小時(shí)以上。對(duì)于純電源來講,測(cè)量電源紋波時(shí),要求在加載時(shí)測(cè)量,所加負(fù)載要使輸出電流大于額定輸出電流的80%以上。對(duì)于低噪聲的純阻性負(fù)載或電子負(fù)載,還要選擇對(duì)應(yīng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。不同的標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)產(chǎn)生不同的測(cè)量結(jié)果。紋波電壓可以用絕對(duì)量表示,也可用相對(duì)量來表示。一般用紋波電壓與直流輸出電壓的比例來評(píng)價(jià)直流電源的濾波性能,即紋波系數(shù)。紋波系數(shù)作為評(píng)價(jià)直流電源的一個(gè)重要指標(biāo),其計(jì)算方法為紋波電壓的有效值與直流輸出電壓的百分比。