劉名 王保棟 宋瑞靜 鄧麗真 郭兆霞

摘 要：紋波和噪聲是衡量電源穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，電源的紋波和噪聲可能會(huì)成為干擾信號(hào)，影響電子系統(tǒng)正常工作，甚至?xí)龤в秒娖?。但紋波和噪聲是電源不可避免的“輸出物”，在使用電源給起動(dòng)機(jī)供電時(shí)，需要電源的紋波和噪聲控制在要求的限值以下，確保起動(dòng)機(jī)的使用壽命。文章介紹了開(kāi)關(guān)電源紋波和噪聲的概念、產(chǎn)生機(jī)理和起動(dòng)時(shí)紋波和噪聲的測(cè)量方法，分析了紋波和噪聲對(duì)起動(dòng)機(jī)的影響，并提出了降低紋波的幾種措施，對(duì)于采用電源起動(dòng)的試驗(yàn)起到一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電源;紋波;噪聲;起動(dòng)機(jī);失效

中圖分類(lèi)號(hào)：U464.337+.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）16-136-04

Abstract： Ripple and noise are important to the stability of the power supply. They may become interference signals and affect the normal operation of the electronic system， and even burn the electrical appliances. However， ripple and noise are inevitable "outputs" of the power supply. When the power supply is used to power the starter， the ripple and noise need to be controlled below the required limit to ensure the life of the starter. This article introduces the concept， generation mechanism and measurement method of ripple and noise during start-up， analyzes the impact of ripple and noise on the starter， meanwhile， proposes several measures to reduce ripple. This article plays a certain reference value to start-test using power supply.

Keywords： Power supply; Ripple; Noise; Starter; Failure

CLC NO.： U464.337+.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-136-04

引言

在某些試驗(yàn)工況下使用電源給起動(dòng)機(jī)供電，從而起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。電源供電的同時(shí)不可避免會(huì)引入紋波和噪聲，使得與電源相連的電路系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性降低。電源產(chǎn)生不期望出現(xiàn)的諧波而降低電源效率;產(chǎn)生浪涌電壓或電流而燒毀用電設(shè)備[1];增加附加損耗，降低起動(dòng)機(jī)的效率和利用率;使起動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)不能正常動(dòng)作，加速碳刷老化，縮短起動(dòng)機(jī)壽命等。因此在使用電源給起動(dòng)機(jī)供電時(shí)，需要先測(cè)量紋波，將紋波抑制在一定范圍內(nèi)。本文通過(guò)電源紋波和噪聲對(duì)起動(dòng)機(jī)的影響分析，提出了幾種降低紋波的實(shí)用措施。

1 開(kāi)關(guān)電源紋波產(chǎn)生的機(jī)理

穩(wěn)壓電源一般包括整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路三部分[2]。整流電路將交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電，脈動(dòng)直流電不平滑，含有大量交流成分。濾波電路是利用儲(chǔ)能元件把脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電，由于濾波電路性能各異，雖可以濾除大部分的交流電成分，但不能完全濾除，此時(shí)直流電平上就會(huì)附著包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào)，這就產(chǎn)生了紋波。整流濾波后的穩(wěn)壓電路是利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定，使交流成分降低到最小。在額定輸出電壓、電流的情況下，輸出直流電壓中的交流電壓的峰值就是通常所說(shuō)的紋波電壓，紋波是圍繞著輸出的直流電壓上下來(lái)回波動(dòng)的周期性信號(hào)，但周期和振幅并不是定值，而是隨著時(shí)間變化[3]，并且不同廠(chǎng)家出廠(chǎng)的電源由于制作過(guò)程、所用材料、制作原理不同而產(chǎn)生的紋波波形都不同。

2 測(cè)試方法

2.1 測(cè)試方法介紹

電源紋波的測(cè)量方法大致分為電壓信號(hào)測(cè)量法和電流信號(hào)測(cè)量法，對(duì)穩(wěn)壓電源或紋波性能要求不高的恒流源采用電壓信號(hào)測(cè)量法，對(duì)紋波性能要求較高的恒流源最好采用電流信號(hào)測(cè)量法。本文的電源紋波測(cè)量方法采用電壓信號(hào)測(cè)量法。電壓信號(hào)測(cè)量法是用示波器測(cè)量疊加在直流電壓信號(hào)上的交流紋波電壓信號(hào)。對(duì)于穩(wěn)壓電源的測(cè)試可以直接用電壓探頭測(cè)量輸出到負(fù)載上的電壓信號(hào)[4]。

本測(cè)試過(guò)程采用普通示波器通用探頭，因?yàn)榈鼐€(xiàn)不屏蔽，并且較長(zhǎng)，容易受到外界電磁噪聲干擾，在測(cè)試高頻紋波時(shí)，該測(cè)試方法會(huì)拾到較大噪聲[5]。下圖1中虛線(xiàn)面積又探頭正極及接地線(xiàn)圍成，其面積越大，受干擾越大。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)

以下接線(xiàn)以某機(jī)型雙起動(dòng)機(jī)為例。

按照起動(dòng)機(jī)圖紙標(biāo)注，按照如圖2所示進(jìn)行接線(xiàn)。

3 測(cè)試過(guò)程及數(shù)據(jù)分析

3.1 未調(diào)整模擬電源電壓起動(dòng)過(guò)程分析

圖3中時(shí)間-電流曲線(xiàn)為兩臺(tái)起動(dòng)機(jī)總的電流，時(shí)間-電壓圖中的紅線(xiàn)代表上方起動(dòng)機(jī)的30b電壓，其余為下方起動(dòng)機(jī)50端、30端、50C端測(cè)得的曲線(xiàn)。從圖3可以看出，上方起動(dòng)機(jī)齒輪打出后，緊接著退回，下方起動(dòng)機(jī)單獨(dú)盤(pán)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，表現(xiàn)啟動(dòng)無(wú)力，在22s-28s期間下方起動(dòng)機(jī)通過(guò)電流1200A-1537A;此過(guò)程，單臺(tái)起動(dòng)機(jī)的最大連續(xù)電流（IMC）值為950A，下方起動(dòng)機(jī)已承受大電流損傷，同時(shí)在嚙合盤(pán)動(dòng)過(guò)程中，電源紋波及噪聲極其明顯。