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变频电源的纹波测量

供稿:中国工控网 2015/11/30 9:32:12

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  • 关键词: 变频电源 纹波
  • 摘要:本文介绍了纹波电压的基本概念和使用示波器测量变频电源纹波的方法。

   

  所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数S 。

  我们都知道,示波器能够将肉眼看不到的电信号转换成可以看见的图像,便于大家研究各种电现象的变化过程。它是一种用途广泛的电子测量仪器,可以用来观察各种不同信号幅度随时间变化的一些波形曲线,还可以测试各种不同的电量,比如电压、电流、相位差、调幅度等等。

  首先,可以先用示波器将整个波形捕获,然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量均可),同时还要利用示波器的FFT功能从频域进行分析。通常使用带宽限制来规定纹波,以防止拾取并非真正存在的高频噪声。为用于测量的示波器设定正确的带宽限制。

  其次,通过取掉探针“帽”,并构成一个拾波器,可以消除由长接地引线形成的天线。将一小段线缠绕在探针接地连接点周围,并将该接地连接至电源。这样做可以缩短暴露于电源附近高电磁辐射的端头长度,从而进一步减少拾波。

  在隔离交流变频电源中,会产生大量流经探针接地连接点的共模电流。在电源接地连接点和示波器接地连接点之间形成了压降,从而表现为纹波。为防止这一问题的出现就需要特别注意电源设计的共模滤波。

  另外,将示波器引线缠绕在铁氧体磁心周围也有助于最小化这种电流。这样就形成了一个共模电感器,其在不影响差分电压测量的同时,还减少了共模电流引起的测量误差。

  集成到系统中以后,电源纹波性能甚至会更好。在交流变频电源和系统其他组件之间几乎总是会存在一些电感。这种电感可能存在于布线中,抑或只有蚀刻存在于 PWB 上。在芯片周围总是会存在额外的旁路电容,它们就是电源的负载。这二者共同构成一个低通滤波器,进一步降低了电源纹波和/或高频噪声。

  在极端情况下,电流短时流经 15 nH 电感和 10 μF 旁路电容的一英寸导体时,该滤波器的截止频率为 400 kHz。这种情况下,就意味着高频噪声将会得到极大降低。该滤波器的截止频率会在电源纹波频率以下,从而有可能大大降低纹波。

  电源输出的直流电压应为一固定值, 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,或多或少会有剩余的交流成分,包含周期性与随机性成分的杂波信号称之为纹波。较大的纹波会影响CPU与GPU正常工作,这个数值越小越好。

  总结,在使用示波器时,大家还需注意要让仪器在安全范围内正常工作,这样才能保证仪器和操作人员的安全。

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