什么是直流电源的纹波系数
直流电源的主要参数
直流电源的主要参数
直流电源是一种电力设备，它能够将交流电转换为稳定的直流电，并对电路板、元器件、测试仪器和其他电子设备提供稳定的电源。
直流电源具有多种参数，以下是一些主要
参数的中文解释：
1. 输出电压：直流电源的输出电压指的是直流电的电压值，通常用伏特（V）为单位
表示。
输出电压可以通过电源内置的电位器或者数字控制面板进行调节。
3. 输出功率：直流电源的输出功率是指在特定负载条件下，直流电源输出的所有功率，通常用瓦特（W）为单位表示。
输出功率是根据输出电压和输出电流的乘积计算的。
4. 稳定度：直流电源的稳定度指的是输出电压在负载、温度等因素变化时的稳定性，通常用百分之几（%）表示。
稳定度越高，直流电源输出的电压越稳定。
5. 纹波：纹波是指直流电源输出电压中可能包含的交流成分。
纹波通常是由电源内
部的电容器变化引起的，可以通过滤波器进行抑制。
6. 峰峰值：峰峰值是指直流电源输出电压中正半周与负半周期间的最大值差值，通
常用伏特（V）为单位表示。
7. 电源效率：直流电源的电源效率是指从电源输入电流中转化为直流输出功率的百
分比。
输出功率除以输入功率计算得出。
8. 保护功能：直流电源通常包含多种保护功能，例如过载保护、过电压保护、过温
保护、短路保护等。
它们能够保护电源和负载免受故障或损坏。
9. 数字控制：现代的直流电源通常具有数字控制功能，使用户可以通过电源面板或
计算机进行远程控制和监控。
总之，直流电源的参数决定了它的性能和适用范围，这些参数需要根据具体应用需求
进行选择。
纹波(ripple)的定义
要体验，可以用示波器来看，就会看到电压上下轻微波动，就像水纹一样，所以叫做纹波。
一般使用交流毫伏表来测量纹波电压，因为交流毫伏表只对交流电压响应，并且灵敏度比较高，可测量很小的交流电压，而纹波往往是比较小的交流电压。如果没有交流毫伏表，也可使用示波器来测量。将示波器的输入设置为交流耦合，调整Y轴增益，使波形大小合适，读出电压值，可估算出纹波电压的大小。
纹波电压会影响系统的工作，带来噪声。所以电源要有足够的滤波措施，以将纹波限制在一定的幅度以内。
而对于音频范围内的类似正弦波的纹波信号，虽然其幅度不是太高，但其能量却使喇叭或听筒发生嗡嗡的杂音。因此对这种形态的纹波应有一定的要求，而对于用于一些控制的场合，由于窄脉冲达到一定的高度会干扰数字或逻辑控制部件，使设备运行的可靠性降低，因此对这种窄脉冲的幅度应有一定的限制，而对类似正弦波的纹波，一般由于其幅度较低，对控制部件的干扰不大。
5、会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作。
总之，它们在我们不需要的地方出现都是有害的，需要我们避免的。对于如何抑制和去除谐波和纹波的方式方法有很多，但想完全消除，似乎是很难办到的，我们只有将其控制在一个允许的范围之内，不对环境和设备产生影响就算达到了我们的目的。
纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，可以用绝对量，也可以用相对对量来表示。例如一个电源工作在稳压状态，其输出为100V5A，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/100V=0.01%，即等于万分之一。
直流稳压电源
140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中，通常需要直流电源。
前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等，都用的是直流电源供电，而发电厂、变电站输送的是交流电．这就需要将交流电变成直流电。
直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电，作为各种电子电路的直流电源。
对直流电源的主要要求是：一是输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变；二是输出电压纹波要小；三是交流电变换成直流电时的转换效率要高；四是要具有保护功能，若输出电流过大，或输入交流电压过高，都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏，因此电路应具有必要的自我保护功能。
本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路，再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。
7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源，它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。
7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。
由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏，而交流电网提供的220伏（有效值）电压相对较大，变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压，以适合直流稳压电源的需要。
另外，变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。
图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。
整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。
整流电路的输出是脉动电压，这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分，但它也含有丰富的交流成分（称为纹波）。
这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。
需要对脉动电压进行平滑处理，也就是对脉动电压进行滤波。
直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波，属于无源滤波电路。
直流电源的纹波系数监测必要性
直流电源的纹波系数监测必要性摘要：介绍了纹波的产生；分析了对纹波进行监测的原因，直流纹波系数监测对电网安全运行的重要性，及目前直流电源成套装置存在的问题，并结合实际阐述了常规监测的方式，说明了对直流电源的纹波系数进行监测的必要性。
关键词：直流电源纹波系数监测一、纹波的产生纹波就是一个直流电压中的交流成分。
直流电压本来应该是一个固定的值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不干净，就会有剩余的交流成分，即使是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。
如下图：要观察，可以用示波器来看，就会看到电压上下轻微波动，就像水纹一样，所以形象地称做纹波。
纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，也可以用绝对量，或者相对量来表示。
例如一个电源工作在稳压状态，其输出为100V/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/100V=0.01%，即等于万分之一。
二、进行纹波系数监测原因分析随着电力电子技术及微机技术水平的不断提高，微机型的继电保护装置在变电技术中大量使用。
由于微机对其工作电源有很高的技术要求，特别是对电源纹波的要求更加苛刻，因此变电站对直流电源的各种技术指标和可行性提出了更高的要求。
随着新型高频开关电源技术的不断进步，其大功率技术和高稳定性使高频开关电源具有可靠性高、维护量小、体积小、纹波小、稳压精度好、稳流精度高、使用性能卓越等优点，得到了广泛应用。
国内的变电站现场都大量的安装了新型的直流电源，使直流电源对阀控式电池和高频电源的充电机得到了进一步的应用。
目前直流电源成套装置制造厂出厂产品普遍具有技术性能指标高、监控功能强的特点，但大部分直流电源成套装置都没有考虑纹波系数的运行监测要求，这在产品的实际运行中留下隐患。
新型阀控式铅酸电池由于其结构原理、生产工艺与开口电池相比都有较大的变化；小体积、贫液式对充电机和其应用环境都提出了新的要求，如蓄电池要求在+25℃的环境下，充电机的纹波系数≤0.5％等。
电源纹波的测量和抑制
图1 探头和地线形成的环路图2 安装接地弹簧针的探头
图3 电源纹波测试连接框图
压。
纹波系数是评价直流电源稳定纯净输出的重要指标
图6 共模滤波法的电路图图4 无滤波电路的输出电压纹波图5 在电源输出端加载电容滤
波器后的电压纹波
图9 在电源输出端电源接线上穿绕铁氧体磁环滤波后的电压图10 在电源输出端加组合滤波后的电压纹波
图7 在电源输出端加共模滤波器后的电压纹波图8 在电源输出端电源接线上穿绕铁氧体磁环滤波
方案仿真：
行数据分别与第（n-1）行数图8-1 盲元校正前的成像 图8-2盲元校正后的图像
到[1] Shen X Q, M a tsuhata H, Okumu ra H. Reduction of the threading dis- location density in GaN films grown on vic-Inal sapphire ( 0001) substrates[ J]. App.l Phys. Lett. ,2005, 86: 021912 -。
纹波产生的原因和计算
有关“纹波”产生的原因和计算
纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象。
具体来说，由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成分，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。
纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，可以用绝对量，也可以用相对量来表示。
有关“纹波”产生的原因如下：1.开关电源的输出不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这是由开关电源的工作原理
决定的。
2.滤波环节处理不当。
在实际的开关电源中，由于滤波环节处理不当，导致纹波系数较大。
开关电源的纹波是随机信号，随着时间变化在直流输出电平上来回波动。
3.负载变化会引起纹波的产生。
在实际的开关电源中，由于负载的变化，会引起纹波的产
生。
4.开关电源输出端滤波电容容量减小、阻抗增大。
随着开关电源运行时间增加，开关电源
输出端滤波电容容量减小、阻抗增大，导致纹波系数较大。
5.开关电源的开关管、电子元件的参数不够理想，也会导致纹波的产生。
至于纹波的计算，通常可以采用绝对量和相对量两种方式来表示。
绝对量即使用有效值或峰值来表示，而相对量即用纹波系数来表示。
纹波系数可以通过将纹波的有效值或峰值与输出电压的有效值或峰值进行比较来得出。
电源纹波
电源纹波1.定义纹波是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，指在额定输出电压、电流的情况下，输出电压中的交流电压的峰值。
狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。
纹波用示波器可以看到，在直流电压上下轻微波动，就像水平面上波动的水纹一样，所以被称为纹波（见图1）。
图1 RIGOL示波器DS1302观察的纹波信号波形2.纹波的产生和危害2.1 电源纹波的产生电源主要有线性电源和开关电源二大类，输出的直流电压是一个固定值，由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。
由于滤波不干净，直流电压中含有交流成分，这就产生了纹波。
纹波是一种复杂的杂波信号，它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号，但周期和振幅不是定值，随时间而变，不同电源的纹波波形不一样。
产生电源纹波的因素有许多，即使你用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。
线性电源由于我国供电频率是50Hz，所以它的纹波主要来自工频50Hz变压器，纹波电压的频率常常是50nHz，n取自然数，大小取决于整流电路的类型。
对于半波整流，是1；对于全波整流，是2；对于三相全波整流，是6，即300Hz。
所以这种电源的输出端纹波主要是50HZ或它的整数倍，幅值小，较易滤除，通常纹波可做到几mV。
如假定整流桥输出负载电流IL，负载电压VL，整流桥输人交流电压幅值Vm及其输人交流电压频率f，则其输出的纹波电压由表1各式计算。
表1 整流纹波电压采用功率匹配法或等效电流源法计算纹波电压，一般表示为：△U＝ILsin2wt／(2wC) (1)从式(1)中可以看出，纹波频率为输入频率的两倍，其幅值正比于变换器的输出电流，反比于输人电压频率和平滑电容的大小。
开关电源产生的纹波比较复杂、很难滤除且幅值较大。
一般开关电源的纹波比线性电源的纹波要大，频率要高。
主要来源于五个方面:低频纹波、高频纹波、共模噪声、开关器件产生的噪声和调节控制环路引起的纹波噪声。
①高频纹波。
纹波及纹波系数
要体验，可以用示波器来看，就会看到电压上下轻微波动，就 像水纹一样，所以叫做纹波。
危害：
除了在电路中产生谐波以外，它主要有以下主要危害：
1、使电网中发生谐振而造成过电流或过电压而引发事故；
2、增加附加损耗，降低发电、输电及用电设备的效率和设备利用率；
3、使电气设备（如旋转电机、电容器、变压器等）运行不正常，加速绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命；
4、使继电保护、自动装置、计算机系统及许多用电设备运转不正常或不能正常动作或操作；
纹波系数就是直流电压中交流成分的有效值。
纹波：
纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。
纹波(ripple)的定义
1 纹波(ripple)的定义
纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。对于不同的场合，对纹波的要求各不一样。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
什么是直流电源的纹波系数
输出的直流电压中，脉动量峰值与谷值之差的一半，与直流输出电压平均值之比。
按以下公式计算：
式中：δU――纹波系数； Uf ――直流电压中脉动峰值；Ug――直流电压中脉动谷值；Up――直流电压平均值。
稳定电源的输出量并不是绝对不变的，例如当稳定电源工作在稳压状态时，其输出电压会由于输入电压的变化或由于负载的变化而引起输出电压微小的变化，当稳定电源处于恒流工作状态时，其输出电流也会由于输入电压的变化或由于负载的变化而发生微小的变化。
为了衡量这种变化的程度，即衡量一个稳定电源的稳定度，国际电工委员会（IEC）在制定稳定电源标准时引出源效应和负载效应的概念。
源效应是指：仅当由于输入量的变化而引起输出稳定量的变化的效应就叫源效应。
对于一个普通稳压电源来说：输入量就指输入电压，即交流220V工频电压。
我国国家标准规定，当输入电压变化±10%时，输出电压变化的相对百分比，就称源效应。
例如一个输出电压为100V的稳压电源，其由于输入电压的变化而引起输电压变化的具体数值如下：
输入电压输出电压
AC220V（标准值） 100V
AC242V（变化+10%） 100.1V
AC198V（变化-10%） 99.9V
电源的源效应=∣△Uo∣/ Uo=∣U-Uo∣/ Uo =∣100.1-100∣/100=0.1%
或=∣△Uo∣/ Uo =∣U-Uo∣/ Uo=∣99.9-100∣/100=0.1% 从上式可以看出，这个稳压电源在它输出电压为100V时的源效应为0.1%，即当输入电压变化10%时，输出电压变化千分之一。
（注意：在测量源效应时，负载应保持不变）。
负载效应是指：仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应称为负载效应。
仍举一例说明：一个处于稳压工作状态的电源，其空载输出电压为100V，电源最大负载能力为5A，其空载与加满载时输出电压的变化量如下：
电源负载电流电源输出电压
0A 100V
5A 99.7V
负载效应=∣△Uo∣/Uo =∣U-Uo∣/Uo =∣99.7-100∣/100=0.3%
即电源工作在100V时，其负载效应为0.3%。
（注意：在测量负载效应时，应努力使输入电压保持在标准值）
以上在叙述源效应和负载效应时，其输出稳定量都是以稳定电压来举例的，事实上电源处于恒流工作状态时，照理输出电流是一个稳定量，但事实上当输入电压或负载发生变化时，输出电流也会发生一些微小的变化，这种变化就是恒流状态时的源效应和负载效应。
什么叫纹波？
由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。
纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。
对于不同的场合，对纹波的要求各不一样。
对于电容器老练来说，无论是那一种纹波，只要不是太大，一般对电容器老练质量不会构成影响。
而对程控机电源或音响设备中所使用的电源，由于宽度很窄的脉冲没有足够的能量来推动喇叭的纸盆或话机的听筒而形成杂音。
因此对于这种窄脉冲的要求可以放宽。
而对于音频范围内的类似正弦波的纹波信号，虽然其幅度不是太高，但其能量却使喇叭或听筒发生嗡嗡的杂音。
因此对这种形态的纹波应有一定的要求，而对于用于一些控制的场合，由于窄脉冲达到一定的高度会干扰数字或逻辑控制部件，使设备运行的可靠性降低，因此对这种窄脉冲的幅度应有一定的限制，而对类似正弦波的纹波，一般由于其幅度较低，对控制部件的干扰不大。
纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，可以用绝对量，也可以用相对对量来表示。
例如一个电源工作在稳压状态，其输出为 100V5A ，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/100V=0.01% ，即等于万分之一。