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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。

对于电容器来说,无论是哪一种纹波,只要不是太大,一般对电容器质量不会造成影响。

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。 [1]

2 纹波(ripple)的定义 补充

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,即便如此,就是用电池供电也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。

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 [1]

3 纹波(ripple)与谐波的比较谐波与纹波的比较

谐波简单地说,就是一定频率的电压或电流作用于非线性负载时,会产生不同于原频率的其它频率的正弦电压或电流的现象。

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。

它们虽然在概念上不是一回事,但它们之间有联系。如电源上附加的纹波在用电器上很容易产生各频率的谐波;电源中各频率谐波的存在无疑导致电源中纹波成分的增加。 [1]

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;

5、使测量和计量仪器、仪表不能正确指示或计量;

6、干扰通信系统,降低信号的传输质量,破坏信号的正常传递,甚至损坏通信设备。

纹波的害处:

1、容易在用电器上产生谐波,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。

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。 [1]

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