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纹波

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  • 发布时间:2014/10/23 15:29:30
  • 作者:银河电气

纹波的定义

  纹波(ripple)的定义是指在直流电压或电流中,叠加在直流稳定量上的交流分量。
  纹波就是一个直流中的交流成分。直流本来应该是一个固定的值,但是很多时候它是通过交流整流、滤波后得来的,由于滤波不彻底,就会有剩余的交流成分,即使采用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹的。

纹波、纹波系数的表示方法

  可以用有效值或峰值来表示,或者用绝对量、相对量来表示;
  单位通常为:mV
  例如:
  一个电源工作在稳压状态,其输出为12V/5A,测得纹波的有效值为10mV,这10mV就是纹波的绝对量,而相对量,即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。

纹波的主要害处

  1、容易在用电器上产生谐波,而谐波会产生更多的危害;
  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,导致烧毁用电器;
  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

开关电源输出纹波主要来源

1输入低频纹波

  低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。电容的容量不可能无限制地增加,导致输出低频纹波的残留。交流纹波经DC/DC变换器衰减后,在开关电源输出端表现为低频噪声,其大小由DC/DC变换器的变比和控制系统的增益决定。电流型控制DC / DC变换器的纹波抑制比电压型稍有提高。但其输出端的低频交流纹波仍较大。若要实现开关电源的低纹波输出,则必须对低频电源纹波采取滤波措施。可采用前级预稳压和增大DC / DC变换器闭环增益来消除。

2高频纹波

  高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路,在电路中,通过功率器件对输入直流电压进行高频开关变换而后整流滤波再实现稳压输出的,在其输出端含有与开关工作频率相同频率的高频纹波,其对外电路的影响大小主要和开关电源的变换频率、输出滤波器的结构和参数有关,设计中尽量提高功率变换器的工作频率,可以减少对高频开关纹波的滤波要求。

3寄生参数引起的共模纹波噪声

  由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容,导线存在寄生电感,因此当矩形波电压作用于功率器件时,开关电源的输出端因此会产生共模纹波噪声。减小与控制功率器件、变压器与机壳地之间的寄生电容,并在输出侧加共模抑制电感及电容,可减小输出的共模纹波噪声。

4功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声

  超高频谐振噪声主要来源于高频整流二极管反向恢复时二极管结电容、功率器件开关时功率器件结电容与线路寄生电感的谐振,频率一般为1-10MHz,通过选用软恢复特性二极管、结电容小的开关管和减少布线长度等措施可以减少超高频谐振噪声。

5闭环调节控制引起的纹波噪声

  开关电源都需对输出电压进行闭环控制,调节器参数设计的不适当也会引起纹波。当输出端波动时通过反馈网络进入调节器回路,可能导致调节器的自激振荡,引起附加纹波。此纹波电压一般没有固定的频率。

纹波测量的相关参数

1最大纹波电压

  在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。  

2纹波系数Y(%)

  在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比,既y=Urms/Uo x100%  

3纹波电压抑制比

  在规定的纹波频率(例如50HZ)下,输入电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比,即:纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。

  扩展阅读:
  谐波
作者:hb_yinhe
湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)

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