紋波的定義、原理及應對

2008/4/10 16:52:24 深圳市皮特電子有限公司供稿

紋波

1 紋波(ripple)的定義

由于直流穩定電源一般是由交流電源經整流穩壓等環節而形成的，這就不可避免地在直流穩定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復雜，它的形態一般為頻率高于工頻的類似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。對于不同的場合，對紋波的要求各不一樣。對于電容器老練來說，無論是那一種紋波，只要不是太大，一般對電容器老練質量不會構成影響。而對程控機電源或音響設備中所使用的電源，由于寬度很窄的脈沖沒有足夠的能量來推動喇叭的紙盆或話機的聽筒而形成雜音。因此對于這種窄脈沖的要求可以放寬。

而對于音頻范圍內的類似正弦波的紋波信號，雖然其幅度不是太高，但其能量卻使喇叭或聽筒發生嗡嗡的雜音。因此對這種形態的紋波應有一定的要求，而對于用于一些控制的場合，由于窄脈沖達到一定的高度會干擾數字或邏輯控制部件，使設備運行的可靠性降低，因此對這種窄脈沖的幅度應有一定的限制，而對類似正弦波的紋波，一般由于其幅度較低，對控制部件的干擾不大。

紋波的表示方法可以用有效值或峰值來表示，可以用絕對量，也可以用相對對量來表示。例如一個電源工作在穩壓狀態，其輸出為100V5A，測得紋波的有效值為10mV，這10mV就是紋波的絕對量，而相對量即紋波系數=紋波電壓/輸出電壓=10mv/100V=0.01%，即等于萬分之一。

2 紋波(ripple)的定義補充

紋波就是一個直流電壓中的交流成分。直流電壓本來應該是一個固定的值，但是很多時候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不干凈，就會有剩余的交流成分，即便如此，就是用電池供電也因負載的波動而產生波紋。事實上，即便是最好的基準電壓源器件，其輸出電壓也是有波紋的。要體驗，可以用示波器來看，就會看到電壓上下輕微波動，就像水紋一樣，所以叫做紋波。一般使用交流毫伏表來測量紋波電壓，因為交流毫伏表只對交流電壓響應，并且靈敏度比較高，可測量很小的交流電壓，而紋波往往是比較小的交流電壓。如果沒有交流毫伏表，也可使用示波器來測量。將示波器的輸入設置為交流耦合，調整Y軸增益，使波形大小合適，讀出電壓值，可估算出紋波電壓的大小。紋波電壓會影響系統的工作，帶來噪聲。所以電源要有足夠的濾波措施，以將紋波限制在一定的幅度以內。

3 紋波(ripple)與諧波的比較諧波與紋波的比較

諧波簡單地說，就是一定頻率的電壓或電流作用于非線性負載時,會產生不同于原頻率的其它頻率的正弦電壓或電流的現象。紋波是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩定量上的交流分量。它們雖然在概念上不是一回事，但它們之間有聯系。如電源上附加的紋波在用電器上很容易產生各頻率的諧波；電源中各頻率諧波的存在無疑導致電源中紋波成分的增加。

除了在電路中我們所需要產生諧波的情況以外，它主要有以下主要危害：

1、使電網中發生諧振而造成過電流或過電壓而引發事故；

2、增加附加損耗，降低發電、輸電及用電設備的效率和設備利用率；

3、使電氣設備（如旋轉電機、電容器、變壓器等）運行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命；

4、使繼電保護、自動裝置、計算機系統及許多用電設備運轉不正常或不能正常動作或操作；

5、使測量和計量儀器、儀表不能正確指示或計量；

6、干擾通信系統，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。

紋波的害處：

1、容易在用電器上產生諧波，而諧波會產生較多的危害；

2、降低了電源的效率；

3、較強的紋波會造成浪涌電壓或電流的產生，導致燒毀用電器；

4、會干擾數字電路的邏輯關系，影響其正常工作；