1，概述

直流稳定电源是电子测量的基础仪器，是组成电子系统必不可少的仪器。直流稳定电源的纹波（周期与随机偏差）直接影响着测试、测量的精确度、可信度，关系到电子系统的稳定性和可靠性指标。是衡量直流稳定电源品质的重要指标。直流稳定电源一般都是由电子线路组成，经过一定的变换得到输出稳定的电压、电流或者功率。经过这些变换的直流输出中，不可避免地会叠加一些交流的周期性的干扰或者非周期性的噪声，这些干扰和噪声通常称之为周期与随机偏差PARD（Periodic And Random Deviation），多数人直接简称为纹波，也有人把它叫做稳定电源的输出噪声，除非特别说明，一般来说是指的一个概念。它定义为：在全部影响量和控制量均保持恒定时，在规定的带宽范围内，一个直流输出量对其平均值的周期和随机偏移。

纹波是叠加在直流信号上的干扰信号，是电源测试中一个很重要的指标。尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，模拟小信号测量，纹波是其致命要害之一。所以，电源纹波的测量就显得极为重要。电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。

2，纹波的产生、组成及其影响

纹波的产生比较复杂，主要有以下原因：⑴交流整流（AC-DC）滤波后残余的交流分量，对于交流输入，直流输出的稳定电源，要经过整流器，虽然经过了无源滤波器的滤波和有源抑制，但还是会有少量的脉动分量叠加到稳定的输出直流上。⑵高频变换（DC-DC）带来的高频干扰，会叠加到输出上。⑶变压器漏感引起的器件反向尖峰。⑷开关管、二极管反向恢复产生的尖峰。⑸相控整流中因为开关不在过零点产生的尖峰。⑹变压器耦合。⑺元器件的分布参数引起的纹波。⑻电磁干扰。⑼谐波。⑽热噪声。⑾阻抗不匹配等原因产生的自激等等。

不同种类、不同结构的电源，由于其工作原理和电路拓扑结构的不同，产生的主要纹波形态也不同。对于没有可控整流的AC-DC模式的线性稳定电源而言，主要纹波成分是工频的倍频组成的周期性的干扰。这个纹波产生的原因是交流整流时产生的脉动纹波经线性变换时残留部分，经过有源抑制后，一般输出纹波都比较小，有效值在几百微伏到几个毫伏，峰峰值也只有几个毫伏；可控整流组成的稳定电源或者前级有可控整流做预稳调整的线性电源，输出纹波除了上述工频倍频的周期性干扰之外，还会有因为可控元件的触发导通和截至造成的尖峰干扰

有效值纹波虽然也不一定很大，但是峰-峰值一般在数十毫伏甚至更大，尖峰频率跟输入交流频率和整流模式有关。DC-DC开关电源的纹波从频率上来讲主要是高频开关频率或其倍频。相对线性电源而言，峰-峰值比较大，一般在几毫伏到几百毫伏，而且有很明显的尖刺。有效值在几百微伏到几十毫伏。AC-DC模式的开关电源，会组合形成两个频率的纹波，即输入整流脉动残余纹波和高频开关纹波。当然在实际电源中，电磁干扰会通过电网的传导，空间的辐射，寄生元件的耦合等途径在电源的输出端产生杂散纹波。电源的整流谐波，元器件的热噪声等等原因也会不同程度地产生干扰。所以即使是DC-DC降压型线性电源，在输出端也会有纹波存在。

总之纹波产生的原因是多种多样的，成分比较复杂，不同的原因产生的纹波表现形态也不同。在时域上，这些纹波有周期的，也有随机的。从频域来看，纹波在很宽的带宽上都会有分布。

纹波各自特点的不同，对负载的影响也不同。对于容性负载，比如电容器老化，电池充电，一般只要纹波不太大，对结果不至于产生明显的影响。程控交换机或音响中所使用的电源，由于脉宽很窄的脉冲不至于产生音频响应，也可以对它的要求放宽。而对于音频范围的类似正弦波的信号，虽然幅度不一定很大，但却会产生交流声。因此对这一形态的纹波要求较高。对于一些数字电路的场合，窄脉冲达到一定高度会影响到逻辑控制器件和数字信号，所以要进行限制。而类似正弦波的纹波幅度一般不大，不会产生较大干扰。所以对纹波的限制要视具体情况而定。如果要求过松，会使电路稳定性下降，指标下降，甚至死机，损坏电路。但是要求过严，也会使电源成本升高。

3，纹波的表示方法

由于不同的纹波形态以及产生的不同后果，从稳定电源的应用角度出发，对纹波的测量和表示方法也不同，一般分为三种：有效值、峰-峰值和纹波抑制比，并且有带宽的约定。这样的表示一是从实际使用要求出发，二是便于客观衡量。在电源产品的说明书里通常有如下表述：⑴最大纹波电压（电流）：在额定输出电压和负载电流下，输出电压（电流）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。⑵纹波系数Y（%）：在额定负载电流下，输出纹波电压（电流）的有效值U_rms（I_rms）与输出直流电压U_o（电流Io）之比，既y=U_rms/U_o x100%或y=I_rms/I_o x100%。⑶纹波电压抑制比：在规定的纹波频率（例如50Hz）下，电源输入电压中的纹波电压U_i~与输出电压中的纹波电压U_o~之比，即： 纹波电压抑制比=U_i~/U_o~ 。例如：一台100V输出的电源，测得输出电压纹波为100mV(P-P)，10 mV(rms)。是指在电源输出有100mV的峰-峰值纹波，10mV的有效值纹波。纹波相对值即纹波系数y=10 mV /100V=0.01%。

为了更明确地表示不同频段上纹波的值，可以按纹波的频段描述。一般分为以下三个频段规定纹波：

—— 低频噪声：仅限源频率和其谐波（仅限交流电源）

—— 开关噪声：仅限开关频率和其谐波

—— 总噪声：包括尖峰值，应标明测量设备的带宽

如果在某些情况，比如电信领域，需要特定加权，则还应补充标明测量方法和具体结果。

（御风）