[科普中国]-纹波电压

狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。

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，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会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。

术语简介稳压电源一般包括整流电路、滤波电路和稳压电路三部分。1

整流电路将交流电变为脉动的直流电，但其中仍含有大量的交流成分，为了获得平滑的直流电压，在整流电路后加滤波电路可以滤去大部分交流成分。

但由于滤波电路滤波不完整， 使输出电压中仍含有一定的脉动交流成分，这种脉动交流成分称为纹波电压。经整流滤波后的输出电压经过稳压电路的稳压作用， 使纹波电压大大降低，但仍不能完全滤除，降低的倍数反比于稳压系数S。

我国工频频率是50Hz，所以纹波电压以工频50Hz或50Hz的整数倍计取。具体取50Hz还是50Hz的倍数，取决于整流电路的类型。对于半波整流，取50Hz；对于全波整流，取50Hz的2倍即100Hz；对于三相半波整流，取50Hz的3倍即150Hz；对于三相全波整流，取50Hz的6倍即300Hz。

日本、美国等国家由于使用60 Hz 工频，所以计取方式按上述规律， 将50 改为60 即可。纹波电压通常用有效值或峰值表示。在稳压电源中,输出纹波电压是一个重要的性能指标。2

危害纹波电压的害处：

1、容易在用设备中产生不期望的谐波，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，导致烧毁用电设备；

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。

抑制方法抵制纹波电压的方法，常见的有以下几种：

1、在成本、体积允许的情况下，尽可能采用全波或三相全波整流电路；

2、加大滤波电路中电容容量，条件许可时使用效果更好的LC滤波电路；

3、使用效果好的稳压电路，对纹波抑制要求很高的地方使用模拟稳压电源而不使用开关电源；

4、合理布线。

相关测量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。

最大纹波电压在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。

纹波系数在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，既y=Urms/Uo x100%

纹波电压抑制比在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输入电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：

纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。

这里声明一下：噪声不同于纹波。纹波是出现在

输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。

纹波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下。

测量方法一种方法是用示波器直接进行测量。

将稳压电源的输出端连接到示波器，先用示波器将整个波形捕获，然后将纹波部分放大来观察和测量（自动测量或光标测量均可），把测量的结果代入公式， 即可求出纹波系数。同时， 还要利用示波器的FFT功能从频域进行分析。

还有一种简易方法是用万用表进行测量。

用指针式万用表的交流10 V档串入一只1 μF 金属膜电容器即可测量纹波电压，所串电容的耐压值应大于被测电路的直流电压值。若纹波电压很小， 只有几毫伏至几十毫伏， 指针式万用表很难测量，建议采用数字万用表的200 mV AC 档测量。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所