AC-DC电源纹波产生原因及处理方法

一、电源为什么会产生纹波?
ac-dc电源输出端输出直流电压,但是可能由于电路滤波性能不好,输出信号中有交流分量,从而导致输出纹波的产生。输出纹波的定义是指直流电源输出时,叠加在直流稳定量上的交流分量。用示波器来看,会看到电压上下轻微波动,就像水纹一样,所以叫做纹波。
二、怎么处理纹波?
要想纹波小到几乎没有,也就是要求最后输出的交流分量要接近于0,应该怎么做呢。
对于ac-dc开关电源来说,ac电压(ac波形类似于正弦波)从上图中桥式整流器的2脚和3脚输入,经过桥式全波整流将交流电压变化为单向的脉动电压(波形图如下图中黑实线波形所示)。
之后需要再经过后面的大电解电容进行滤波,这个过程是这样的:当脉动直流电压从0一直向峰值上升的过程,一直对滤波电容充电,可以使此滤波电容c的电压达到脉动电压的峰值,然后当脉动电压从峰值往下降的时候,此时滤波电容c存储的能量开始放出,使整体输出的电压基本维持在一定的值。脉动电压不断变化,电容c也不断充放电,最后达到一个平衡状态,输出稳定的直流电压(波形图如下图中蓝色线波形所示)。此时经过整流和滤波之后纹波可以说是很小了。在条件和成本允许的情况下,尽可能使用容量大的电容。
如果说此时纹波的大小还不达标,交流分量较大的话,可以再加一个π形lc滤波电路在输出端。
三、总结
纹波电压的害处:
1、容易在用设备中产生不期望的谐波,而谐波会产生较多的危害;
2、降低了电源的效率;
3、较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生,导致烧毁用电设备;
4、会干扰数字电路的逻辑关系,影响其正常工作;
5、会带来噪音干扰,使图像设备、音响设备不能正常工作。
抵制纹波电压的方法,常见的有以下几种:
1、在成本、体积允许的情况下,尽可能采用全波或三相全波整流电路;
2、加大滤波电路中电容容量,条件许可时使用效果更好的lc滤波电路;
3、使用效果好的稳压电路,对纹波抑制要求很高的地方使用模拟稳压电源而不使用开关电源;
4、合理布线。
纹波测量:用示波器
要求:ac耦合,20mhz带宽限制,探头接地端使用接地环
1、ac耦合是去掉叠加的直流电压,得到精确的波形
2、20mhz带宽限制是为了防止高频噪声的干扰,防止出现错误的结果
3、示波器探头的接地端尽可能使用接地环,这样抗干扰能力强
以20m示波器带宽为限制标准,电压设为pk-pk(也有测有效值的),去除示波器控头上的夹子与地线(因为这个本身的夹子与地线会形成环路,像一个天线接收杂讯,引入一些不必要的杂讯),使用接地环(不使用接地环也可以,不过要考虑其产生的误差),在探头上并联一个10uf电解电容与一个0.1uf瓷片电容,用示波器的探针直接进行测试;如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50ω同轴电缆方式测量


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