为什么纹波测试时示波器要并联电解和瓷片电容
纹波是直流电中的交流成分,加电解电容(容量大)是为了隔断直流成分,加瓷片电容(一般是0.1-1uF)是为了滤掉高频干扰,这个干扰的频率远比你所测的纹波频率要大,最后示波器显示的读数就是你要的纹波数据了!纹波的定义: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/输出压=10mv/100V=0.01%,即等于万分之一。
1 开关电源的干扰源分析
开关电源产生电磁干扰最根本的原因,就是其在工作过程中产生的高di/dt和高dv/dt,它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管
二极管
二极管又叫半导体二极管、晶体二极管,是最常用的基本电子元件之一。二极管只往一个方向传送电流,由p型半导体和n型半导体形成的p-n结构成,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
的反向恢复电流都是这类干扰源。开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波,比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。对于矩形波,周期的倒数决定了波形的基波频率;两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值,典型的值在MHz范围,而它的谐波频率就更高了。这些高频信号都对开关电源基本信号,尤其是控制电路的信号造成干扰。
开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。一类是外部噪声,例如,通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。另一类是开关电源自身产生的电磁噪声,如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。
如图1所示,电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰,开关电源在受到电磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰(如图中的返回噪声、输出噪声和辐射干扰)。进行开关电源EMI/EMC设计时一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰,另一方面要加强开关电源本身对电磁骚扰环境的适应能力。下面具体分析开关电源噪声产生的原因和途径。
1)作用:防止有用信号(通常是高频信号)和电源工频信号(50赫兹)在整流二极管上产生相互调制,从而产生干扰信号,干扰机器的正常工作。
2)典型代表:收音机的“调制交流声”。电视机的“调制滚动横道”。通常是,无信号时还算正常,一旦收到信号,就会有“交流声”,或者“滚动的横道”。
3)作用原理:
a/调制原理:由于整流二极管是非线性器件,从电源引线感应进来的有用高频信号,与电源本身的50赫兹工频信号就会在非线性器件上产生相互调制,从而产生新的干扰信号,这个干扰信号与有用的频率,仅仅相差50赫兹,远远小于信号本身的带宽,因此无法用滤波器过滤掉。只能从根本上杜绝它的产生才行。
b/抑制调制的原理:对于高频有用信号来讲,由于它们的频率比较高,并联在二极管上的四个电容器,相当于短路,于是,高频信号就不通过二极管,而是通过电容器旁路了,所以,高频信号与工频信号,就无法在二极管上产生调制。从而避免了“调制交流声”和“调制滚动横道”的产生。
4)取值方法:通常取1000pF——0.1μF 之间,只要对有用的高频信号相当于短路即可,并无严格要求。
5)专有名称:无论是收音机,电视机,示波器,各种仪器仪表,产生这种调制的最终结果,是会在有用信号出现时,伴随有用信号,会在负载上出现50赫兹的工频干扰,因此,人们统一给它一个名称,叫做“调制交流声”。
6)特点:“调制交流声”的特点,或者说它与普通“交流声”不同之处在于:
a/所谓“调制交流声”是只有在有用信号出现的时候(例如:在调谐到广播电台,听到广播的时候),调制交流声才会出现,在没有调谐到电台的时候,就没有调制交流声。
b/而所谓一般意义上的“交流声”,是无论是否出现有用信号(无论时候调谐到电台),都会有交流声。
7)话题转回来,这四个电容器,就是为了消除这种“调制交流声”的。
1.如果单纯是不想让毛刺干扰你的视线,可以用楼上说的方法,在示波器中打开滤波功能,让它消失在示波器屏幕上。
2.如果是想让它真正消除的话,一搬有两种方法:
1)、在输出端+、-极并联0.1uf-1uf的瓷片电容,如果此法无效请继续往下看。
2)、输入端负极到输出端负极有一电容,此电容一般称为“噪声耦合电容”,加大此电容的容量,噪声可得改善。
3.如果以上都不能达到你想要的效果,最后的方法:输出端通过一个共模电感再到用电器或示波器。用此法“毛刺”必消无疑!