直流稳压电源实验中的电源纹波噪声与滤波技术
直流电源纹波和噪声的测量
直流电源纹波和噪声的测量刘本成;朱宏声【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】2页(P55-56)【作者】刘本成;朱宏声【作者单位】海军航空装备计量监修中心;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文对于直流电源纹波和噪声的测量，不同测量方法的测量结果往往差别较大。
本文介绍几种常用的纹波和噪声测量方法，阐明不同测量方法之间的区别，并明确纹波测量的注意事项。
直流电源是电子设备的基本组成部分，主要有线性电源和开关电源两种，其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。
由于无法滤除所有交流成分，直流电压中会含有一定的交流成分，这就产生了纹波。
纹波是一种复杂的杂波信号，是围绕输出直流电压上下波动的周期性信号，但周期和振幅不固定，随时间而变，不同电源的纹波波形也不一样。
线性电源纹波主要来自工频50 Hz变压器，纹波电压的频率常常是50n Hz（n取自然数，大小取决于整流电路的类型），幅值小，较易滤除，通常纹波电压可低至几毫伏。
一般开关电源的纹波比线性电源的纹波大，频率高，且当前使用的主要是开关电源，所以，本文只讨论开关电源。
喇叭或听筒发出的杂音、信号放大系统中形成的杂波、电视图像中的细横条等都可能是因为纹波电压高，使电子产品产生谐波、调制等，干扰正常的工作状态，导致电源效率降低。
较强的纹波会产生浪涌电压或电流，严重的有可能烧毁设备。
要滤除纹波，需准确地测量出纹波的大小。
在现代数字通信中，由于广泛使用低噪声放大器和频率合成器，同时由于调制带宽越来越宽，速率越来越高，要求直流电源具有尽可能低的纹波和噪声。
纹波和噪声本是不同的概念，但在工程上对电源进行检验或验收时，通常并不刻意把它们分开。
开关电源产生的纹波比较复杂，很难滤除且幅值较大。
典型的开关电源的纹波和噪声如图1 所示。
由于电源纹波的大小与负载有关，所以测量纹波时电源所接的负载应为纯阻负载，并在电源额定输入电压下和满载输出的情况下进行测量。
小功率直流开关电源的纹波和噪声研究8-4
小功率直流开关电源的纹波和噪声研究胡明钦，江超（黄石职业技术学院机电系，湖北黄石435005）摘要: 本文对开关电源的纹波和噪声进行了研究。
首先详细讨论了开关电源产生纹波和噪声的原因，然后论述了开关电源的纹波和噪声的测量方法和常用测量装置。
利用这些测量方法和装置对S-10-5小功率直流开关电源的纹波和噪声进行了测量，对测量结果进行了分析。
最后，提出了减小开关电源的纹波和噪声电压的主要措施。
关键词: 纹波电压，噪声电压，测量装置，高频示波器中图分类号:TN86 文献标识码：AStudy on The Ripple and Noise of Small DC Switching Power SupplyHU Ming-qin(Department of Mechanical Engineering, Huangshi Polytechnic College, Hubei, Huangshi, 435005) Abstract: In this paper, the ripple and noise of Switching-power-supply are researched. The reason which caused the ripple and noise of Switching-power-supply is discussed in detail. The measurement methods and devices of the ripple and noise of switching power supply are introduced. The ripple and noise of S-10-5 low-power DC switching power supply is measured by these methods and devices. Finally, the measures to reduce the ripple and noise voltage of switching power supply are put forward.Key words: r ipple voltage, noise voltage, measuring device, high-frequency oscilloscope在发生世界性能源危机的年代，开关电源引起了人们的广泛关注。
纹波和噪音
纹波的主要分类--功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声
LOGO
a、理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过。 而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷 被积累，当二极管承受反向电压 时，PN结内积累的电荷将释放并形成一个反向恢复电流，它恢复到零点的 时间与结电容等因素有关。反向恢复电流在变压器漏感和其他分布参数的影 响下将产生较强烈的高频衰减振荡。 因此，输出整流二极管的反向恢复噪声也成为开关电源中一个主要的干扰源。 二极管反向恢复的等效电路如下：
纹波的主要分类--常见纹波噪声波形
LOGO
图7
几种常见噪声波形。 现对这些噪声波的形成原因及相应的抑制措施简述如下： （1）噪声波形如图7（a）所示。 形成原因：辅助电源或基准电压稳定性不够所致。 抑制措施：在相关部位并大电容。
（2）噪声波如图7（b）所示。 形成原因：布线不合理，引起交叉干扰。 抑制措施：调整布线。
LOGO
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。要实现开关电源的低纹波输出，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。
纹波的主要分类--高频纹波
4.2、高频纹波: 高频纹波噪声来源于高频功率开关变换电路
LOGO
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。
直流电源输出的纹波和噪声的测量
前提是 ，测量点周 围没有明显的空间干扰信号 。我
们可 以通过 图 ３的方法来检查 测量点周围是否有干 扰信号 ，如果测量到的干扰信 号较大 ，就不可 以采
用这种方法 了。
２２去掉标 准探 头的接 地线和 探头前 端的 ．
探头钩后来测量
目前的开关 电源产 品的开关频率在几十 ｋ ｚ Ｈ 到 几 ＭＨ ，因此 由于开关器件工作所产生 的主要干扰 ｚ 只会存在于低频段 ，会远远小于 ２ ＭＨ ，由于历史 ０ ｚ
ｔ ｅ ｄｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ｌｒ ｅ ； ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｔ ｈ ｓ ｉ ｏ ｒ ｐ ｎ ｅ ｎ ｔｓ ｏ ａｕ ｎ ｒ ｌｏ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｈ ｄ ｉ ｃａ ｆ ｄ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｏ ｃｌ ｇ ａ ｈ ａ ｄ ｔ ｏ ｅ ｒ ｍ ｍｅ ｓ ｉ ｉ ｌ ｈ ｆ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ａｅ ａ ｉ ｓ
２１ ｏ ｏ年 ２旯 第 ２期
电 子 测 试
ＥＬＥｃＴ ＲＯＮＩ Ｃ ＴＥｓＴ
Ｆ ｅｂ． １ ２ｏ ｏ
Ｎｏ． ２
直流 电源输出的纹波 和噪声 的测量
同金 ，马 煜峰
（ １西门子信号有限公 司，陕西 西安 ７０ １ ； ２北京华控技术有限责任公司西安分公司 ，陕西 西安 ７０ １） １ ０６ １１９
了。 Βιβλιοθήκη 在 纹波 和 噪声 的 测量过 程 中，对 于 同轴 电缆
的使用 ，也有很多不 同的方法 ，主要 是为消 除测量
２ｏ１ ． ｏ２
线 引入 的干扰而在 测量端及 示波器端 接入不 同的 Ｒ 、 Ｃ元件 。
源通用规范 【】 ｓ．
【】 ＧＢＴ１ ４ ８ ２ ０ ２ ／ ７ ７— ０ ４低压直流电源设备的性能特性 【】 ｓ． 【】 ＪＧ（ ３ Ｊ 航天 ）— ９ ９ 直流稳定 电源检定规程 ． ６ １９．
直流稳流电源输出纹波和噪声的测试方法
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ — ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｅ；ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ；ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ；ｌ ｏ ａ ｄ
０ 引言
实验 室用 直 流稳 定 电 源 （ 输 出 电压 小 于 １ ０ ０ Ｖ，输
计 测 技 术
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． １ １ ８ ２ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４— ５ ７ ９ ５ ． ２ ０ １ ５ ． ０ １ ． １ ２
计 量 、测试 与校 准
・ ４ ９・
直 流 稳 流 电 源 输 出 纹 波 和 噪 声 的 测 试 方 法
伍 平 英 ，王 建 立
（中航 工业金 城 南京机 电液压 工程 研 究中心 ，江苏 南京 ２ １ １ １ ０ ２ ）
摘 要 ：如 何 准 确 测 量 出 直 流 稳 流 电 源 输 出 纹 波 和 噪 声 是 电 源 检 定／ 校 准 工 作 中 需 要 解 决 的 问题 。 通 过 具 体
事 例 分 析 了用 不 同 的 测 量 设 备 测 量 同 一 台 电 源 的 纹 波 电压 其 结 果 不 同 的 原 因 ， 提 出 了 在 测 量 稳 流 电 源 的 纹 波 电压
ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎｔ — ｃ ｕｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐｌ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅｎ ｃ ｅ ｓ ｔ ｏ ｏ ｕｒ ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｏ ｎ ｉｐｐ ｒ ｌ ｅ ｓ ．
一
１ ） 输入低频纹波，其频率与电源的整流方式有关 ， 般 为供 电电源 的一 倍 或 几 倍 ，这 是 线 性 电源 纹 波 电
直流稳流电源输出纹波和噪声的测试方法
直流稳流电源输出纹波和噪声的测试方法伍平英;王建立【摘要】如何准确测量出直流稳流电源输出纹波和噪声是电源检定／校准工作中需要解决的问题。
通过具体事例分析了用不同的测量设备测量同一台电源的纹波电压其结果不同的原因，提出了在测量稳流电源的纹波电压的过程中如何选择负载类型，为实际电源纹波测量工作提供了一些参考。
%It is important to measure accurately the output ripples and noises of DC constant -current power supplies in the verification and calibration of power supplies .This paper presents specific cases and analyzes the reasons for different measurement results made by different meas -urement devices on the ripple voltage of a same power supply .It proposes a method for selecting different loads during measuring the ripple voltage of constant-current power supplies and provides references to our practical measurements on ripples .【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P49-51)【关键词】稳流电源;纹波电压;电压测量;负载【作者】伍平英;王建立【作者单位】中航工业金城南京机电液压工程研究中心，江苏南京211102;中航工业金城南京机电液压工程研究中心，江苏南京211102【正文语种】中文【中图分类】TB971实验室用直流稳定电源(输出电压小于100 V，输出电流小于30 A，功率小于1 kW)都需要周期检定或校准，其中输出纹波和噪声(以下简称纹波)是直流稳定电源的一项重要指标，纹波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［1］。
直流可调稳压电源的噪声与纹波抑制技术
直流可调稳压电源的噪声与纹波抑制技术直流可调稳压电源在电子设备中起到了至关重要的作用。
然而，由于电源输出的噪声和纹波存在，会给电子设备的正常运行和性能产生不利影响。
因此，噪声和纹波抑制技术成为了直流可调稳压电源设计中的重要一环。
一、噪声来源及其产生机制噪声是电子设备中不可避免的问题，电源作为电子设备的基础设备，其输出的噪声主要来自于以下几个方面：1.原始电源原始电源本身存在电网上的高频噪声和谐波，这些噪声会通过输入端进入到直流可调稳压电源中。
2.开关电路直流可调稳压电源常采用开关电路来进行电压的转换与调节，开关电路在转换的过程中会产生噪声。
3.输出滤波电容为了减小输出端的纹波，通常会在输出端增加滤波电容，然而，滤波电容的不理想效果会导致输出端产生噪声。
噪声的产生机制主要有两个方面，即共模噪声和差模噪声。
共模噪声是指在输入和输出之间，两个信号共同指向地，由于电源和地之间的电阻和电感的存在，导致共模噪声的传播。
差模噪声则是指输入和输出之间的两个信号相对地的差分信号，由于传输路径上的纹波噪声和杂散噪声引起。
二、噪声与纹波的影响噪声对电子设备的影响主要有两个方面。
首先，噪声会导致电子设备的工作不稳定，甚至失效。
在某些需要高精度的测量或信号处理系统中，噪声的存在会导致系统的误差增大，从而影响到整个系统的正常运行。
其次，噪声也会影响到电子设备的性能。
对于一些高要求的电路系统，如音频放大器、射频通信系统等，噪声会被放大并带入到信号中，从而影响到信号的质量和清晰度。
纹波则主要影响到电子设备的工作稳定性。
纹波会使得直流可调稳压电源输出的电压不稳定，并产生波动，进而引发电子设备工作不正常。
三、噪声与纹波抑制技术针对上述噪声与纹波问题，设计师们提出了一系列的技术手段来进行抑制。
1.滤波电路滤波电路是直流可调稳压电源中最常见的噪声和纹波抑制技术。
通过在电源输出端增加合适的滤波电容，可以滤除大部分的高频噪声和纹波。
2.反馈控制反馈控制是一种常用的噪声抑制技术。
实验室纹波(噪声)抗干扰测试研究
实验室纹波（噪声）抗干扰测试研究摘要：本文主要从纹波在测量过程中可能产品的干扰方式和耦合途径着手寻求解决干扰的方法。
首先对纹波和噪声的定义的角度进行剖析对纹波和噪声产生的机理和用途角度进行了阐述;其次针对纹波的测量和计算进行了简要介绍;然后对干扰的耦合方式进行了分析;最后针对不同方式的干扰找到相对应的解决方法。
一、研究背景在环境实验室进行测试纹波时经常出现纹波超标现象产品在其它实验室测试结果正常可以肯定环境实验室内工作电路中引入了不希望存在的干扰信号。
二、研究目的通过研究耦合方式和耦合路径找到排除耦合干扰因素达到进行准确测量的目的。
三、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。
对于电容器来说无论是哪一张纹波只要不是太大一般对电容器质量不会造成影响。
纹波就是一个直流电压中的交流成份。
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份即便如此就是用电池供电也因负载的波动而产生抖动。
事实上即便是最好的基准电压源器件其输出电压也是有抖动的。
2.噪声定义噪声信号就是目的信号以外的所有信号的一个总称。
最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号称为噪声。
但是一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关因而后来人们逐步扩大了噪声概念。
例如把造成视屏幕有白斑条纹的那些电子信号也称为噪声。
可能以说电路中除目的信号以外的一切信号不管它对电路是否造成影响都可称为噪声。
又有某一频率的无线电波信号对需要接收这种信号的接收机来讲它是正常的目的信号而对另一种接收机它就是一种非目的信号即噪声。
- 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)。
直流稳压电源实验中的电源纹波噪声与滤波
技术
直流稳压电源是实验室、工厂等场所中电子设备测试和研发过程中
常用的电源设备。
然而，在实际应用中，我们会发现电源输出的直流
信号中会夹杂着一定的纹波和噪声，这会对被供电设备产生不利影响。
因此，有效地减小电源纹波噪声成为直流稳压电源实验中的重要课题。
本文将介绍电源纹波噪声的来源以及常用的滤波技术，以期为读者提
供一些有关电源设计的参考和指导。
一、电源纹波噪声的来源
在直流稳压电源实验中，电源纹波噪声主要由以下几个方面造成：
1.1 整流输出波形的纹波
由于整流输出电压是通过二极管等元件进行的，而这些元件在导通
和截止过程中会导致输出电压有一定的变化。
这种输出波形的不平滑
性会转化为纹波成分，对电源输出产生干扰。
1.2 电源变压器与电感阻抗特性
电源变压器和电感在交流电源供应下，会引起一定的电感电流和电
压变化。
这些变化会通过电路传递至电源输出，引入纹波噪声。
1.3 电源稳压电路的不完善性
电源稳压电路中存在着各种元件的误差以及对于不同频率纹波的响
应不同，这会导致输出波形的纹波噪声。
二、滤波技术的分类
为了减小直流稳压电源实验中的纹波噪声，常用的滤波技术主要有以下几种：
2.1 无源滤波技术
无源滤波技术适用于纹波噪声频率较低的情况。
它主要依靠电容器或电感等元件对输入信号进行滤波，减小纹波噪声的幅度。
其中，电容器在减小高频噪声方面表现出色，而电感则对低频噪声拥有较好的滤波效果。
2.2 有源滤波技术
有源滤波技术则通过采用放大器等有源元件来对输入信号进行增益和调节以减小纹波噪声。
有源滤波技术可以更好地适应各种频率的噪声，且具有较高的滤波效果。
2.3 混合滤波技术
混合滤波技术是将无源滤波技术与有源滤波技术相结合的一种综合滤波方法。
通过无源滤波器降低输入信号中的纹波噪声幅度，然后由有源滤波器进一步调节和削弱残余的噪声。
这种混合滤波技术在实际应用中被广泛采用。
三、常见的滤波电路
在直流稳压电源实验中，常见的滤波电路包括以下几种：
3.1 均压滤波电路
均压滤波电路是将一个电阻和电容并联在电源输出端，通过电阻分
压和电容充电的方式来消除纹波噪声。
在选择电容和电阻的数值时，
需要根据纹波噪声频率和幅度进行合理的匹配。
3.2 LC滤波电路
LC滤波电路是将电感和电容串联在电源输出端，利用电感的电流
和电容的电压变化来实现对纹波噪声的滤波作用。
通过选择适当的电
感和电容数值，可以实现对不同频率的纹波噪声的滤除。
3.3 电源稳压集成电路
电源稳压集成电路是通过电路中的晶体管、运算放大器等元件来实
现对输入信号的放大和可控调节，从而减小噪声的幅度。
这种滤波电
路结构简单，可靠性高，适用于各种工作环境。
四、滤波电路的设计和优化
在直流稳压电源实验中，滤波电路的设计和优化是保证纹波噪声控
制的关键。
以下是一些设计和优化的要点：
4.1 电容器选择
电容器的选择应综合考虑其容值、压电系列内阻等参数。
较大的容
值可以减小纹波噪声的幅度，而较小的内阻可以提高整体的滤波效果。
4.2 电感器选择
电感器的选择要根据实际需要选择合适的电感数值，以滤除输入信
号中的低频噪声。
此外，还需要考虑电感器的耐流能力和磁化饱和能
力等参数。
4.3 滤波电路的布局
滤波电路的布局应尽可能避免干扰源的影响。
例如，电源交流线与
直流输出线应分开布置，以减少互相干扰。
4.4 降低线路阻抗
通过降低线路阻抗可以减小纹波噪声对电源输出的影响。
在设计中，可以采用粗线、宽线和短线等方式来降低线路阻抗。
综上所述，直流稳压电源实验中的电源纹波噪声是一个不容忽视的
问题。
通过合理选择和优化滤波技术以及合适的滤波电路设计，可以
有效减小电源纹波噪声对实验结果的干扰，提高电源稳定性和实验可
靠性。