本實(shí)用新型涉及直流穩(wěn)壓電源檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流穩(wěn)壓電源微弱紋波及諧波電壓檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

電源紋波和噪聲電壓是衡量直流穩(wěn)壓電源品質(zhì)的重要參數(shù)，紋波和噪聲會(huì)影響電子系統(tǒng)的性能，造成電子系統(tǒng)故障，甚至危及生命財(cái)產(chǎn)安全。

目前電源的紋波及諧波，主要有以下幾種測(cè)量方法：第一，使用交流電壓表進(jìn)行測(cè)量，此方法存在環(huán)境干擾大，不同交流電壓表頻帶范圍不同，也影響測(cè)量結(jié)果。靈敏度只能達(dá)到百微伏左右，無(wú)法測(cè)量紋波的各階諧波；第二，使用示波器進(jìn)行測(cè)量，此方法測(cè)試系統(tǒng)易受地環(huán)路的影響，內(nèi)部和外部噪聲混合在一起，小于示波器分辨率的紋波電壓測(cè)量不到，一般只能測(cè)量毫伏級(jí)的紋波；第三，使用差分式放大器，同樣無(wú)法測(cè)量紋波的各階諧波。

目前所應(yīng)用的紋波測(cè)量方法大多只能測(cè)量到mV量級(jí)，少數(shù)能夠測(cè)量到μV量級(jí)的方法過程十分繁瑣，且存在很多問題。隨著科技發(fā)展，系統(tǒng)供電越來(lái)越低，紋波的影響越來(lái)越大，以前的紋波檢測(cè)方法很難滿足現(xiàn)有的需要，為此，需要開發(fā)一種更有效的直流穩(wěn)壓電源紋波檢測(cè)裝置，來(lái)適應(yīng)新的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直流穩(wěn)壓電源微弱紋波及諧波電壓檢測(cè)裝置。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種直流穩(wěn)壓電源微弱 紋波及諧波電壓檢測(cè)裝置，包括紋波信號(hào)提取電路、參考信號(hào)電路和測(cè)量電路，所述紋波信號(hào)提取電路和參考信號(hào)電路分別與所述測(cè)量電路連接。

所述紋波信號(hào)提取電路用于提取直流穩(wěn)壓電源的輸出的交變信號(hào)，并將其作為被測(cè)信號(hào)；所述參考信號(hào)電路用于為所述測(cè)量電路提供特定頻率的參考信號(hào)；并通過所述測(cè)量電路檢測(cè)所述被測(cè)信號(hào)中與所述參考信號(hào)頻率相同的紋波信號(hào)以及頻率為所述參考信號(hào)頻率整數(shù)倍的諧波信號(hào)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的一種直流穩(wěn)壓電源微弱紋波及諧波電壓檢測(cè)裝置，參考信號(hào)取自變壓器或開關(guān)電源振蕩器檢測(cè)靈敏度和抗干擾能力強(qiáng)，能夠測(cè)量微伏或亞微伏級(jí)別的紋波及高次諧波電壓，非常方便。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步：所述紋波信號(hào)提取電路采用隔直電路,其高通頻率低于50Hz。

上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過所述隔直電路取出直流穩(wěn)壓電源輸出的電壓，并對(duì)直流穩(wěn)壓電源輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除其中的直流成分，最后輸出被測(cè)信號(hào)，提高輸出信號(hào)的質(zhì)量，便于后續(xù)提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步：所述直流穩(wěn)壓電源為線性電源。

進(jìn)一步：所述參考信號(hào)電路包括變壓器T1、穩(wěn)壓供電電路和第一參考信號(hào)調(diào)理電路，所述變壓器T1的初級(jí)線圈的兩端與外部市電連接，且初級(jí)線圈的兩端還與待測(cè)直流穩(wěn)壓電源的交流供電輸入端對(duì)應(yīng)連接，待測(cè)直流穩(wěn)壓電源的輸出端通過所述紋波信號(hào)提取電路與所述測(cè)量電路的輸入端連接，所述變壓器T1的次級(jí)線圈的兩端與所述穩(wěn)壓供電電路的兩個(gè)輸入端連接，次級(jí)線圈的兩端還與所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路的兩個(gè)信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述穩(wěn)壓供電電路與所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路連接并為其提供電源，所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與所述測(cè)量電路的參考輸入端連接。

上述進(jìn)一步方案的有益效果是：由于直流線性電源的紋波由工頻信號(hào)及其諧波產(chǎn)生，所以當(dāng)直流電壓電源為線性電源時(shí)，采用直接從市電中得到的 工頻信號(hào)，經(jīng)過一系列變換處理后得到與工頻完全同頻的、且所述測(cè)量電路可用的信號(hào)作為參考信號(hào)，這樣后續(xù)測(cè)量電路可準(zhǔn)確的測(cè)量出紋波中的工頻信號(hào)，并準(zhǔn)確的分離出其余紋波信號(hào)。

進(jìn)一步：所述直流穩(wěn)壓電源為線性電源或開關(guān)電源。

進(jìn)一步：所述參考信號(hào)電路還包括第二參考信號(hào)調(diào)理電路，待測(cè)直流穩(wěn)壓電源中高頻振蕩器的輸出端與所述第二參考信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接，所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路和第二參考信號(hào)調(diào)理電路的輸出端通過選擇開關(guān)K與所述測(cè)量電路的參考輸入端連接，所述穩(wěn)壓供電電路與所述第二參考信號(hào)調(diào)理電路連接并為其提供電源。

上述進(jìn)一步方案的有益效果是：由于直流開關(guān)電源的紋波由其內(nèi)部開關(guān)器產(chǎn)生，所以要得到內(nèi)部開關(guān)電路的頻率，再轉(zhuǎn)換成為測(cè)量電路可用的參考信號(hào)，才能從紋波信號(hào)中檢測(cè)出開關(guān)電源的紋波。通過從所述開關(guān)電源的高頻振蕩器取出并經(jīng)過所述第二參考信號(hào)調(diào)整電路調(diào)整和處理，并通過所述開關(guān)K切換，就可以從待測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出的信號(hào)中檢測(cè)出開關(guān)電源的紋波或者從待測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出的信號(hào)中檢測(cè)出工頻信號(hào)的紋波。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種直流穩(wěn)壓電源微弱紋波及諧波電壓檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的紋波信號(hào)提取電路的電路圖；

圖3為本實(shí)用新型的測(cè)量電路的電路圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一的參考信號(hào)電路的電路圖；

圖5為本實(shí)用新型的第一參考信號(hào)調(diào)理電路的電路圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例二的參考信號(hào)電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，一種直流穩(wěn)壓電源微弱紋波及諧波電壓檢測(cè)裝置，包括紋波信號(hào)提取電路、參考信號(hào)電路和測(cè)量電路，所述紋波信號(hào)提取電路和參考信號(hào)電路分別與所述測(cè)量電路連接。

其中，所述紋波信號(hào)提取電路用于提取直流穩(wěn)壓電源的輸出的交變信號(hào)，并將其作為被測(cè)信號(hào)；所述參考信號(hào)電路用于為所述測(cè)量電路提供特定頻率的參考信號(hào)；所述測(cè)量電路用于檢測(cè)所述被測(cè)信號(hào)中與所述參考信號(hào)頻率相同的紋波信號(hào)以及頻率為所述參考信號(hào)頻率整數(shù)倍的諧波信號(hào)。

本實(shí)施例中，所述紋波信號(hào)提取電路采用隔直電路，其高通頻率低于50Hz。

如圖2所示，本實(shí)施例中，所述隔直電路包括電阻R1、電阻R2和電容C1，所述電阻R1的兩端分別與直流穩(wěn)壓電源的兩端一一對(duì)應(yīng)連接，所述電阻R2和電容C1串聯(lián)后再并聯(lián)在所述電阻R1的兩端，且所述電阻R2的兩端作為被測(cè)信號(hào)的輸出端與所述測(cè)量電路連接。通過所述電阻R1去除直流穩(wěn)壓電源輸出的電壓，并通過所述電容C1可以對(duì)直流穩(wěn)壓電源輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除其中的直流成分，最后通過所述電阻R2輸出被測(cè)信號(hào)，提高輸出信號(hào)的質(zhì)量，便于后續(xù)提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

如圖3所示，本實(shí)施例中，所述測(cè)量電路采用鎖相放大電路，其包括前置放大器、相敏檢波器、低通濾波器、直流放大器和相移器，所述紋波信號(hào)提取電路與所述前置放大器連接，所述前置放大器、相敏檢波器、低通濾波器和直流放大器順次連接，所述參考信號(hào)電路與所述相移器連接。通過上述自構(gòu)的所述鎖相放大電路，一方面可以降低成本，另一方面所述鎖相放大電路具有極佳的靈敏度和抗干擾能力。

如圖4所示，優(yōu)選地，所述參考信號(hào)電路包括變壓器T1、穩(wěn)壓供電電路和第一參考信號(hào)調(diào)理電路，所述變壓器T1的初級(jí)線圈的兩端與外部市電連接，且初級(jí)線圈的兩端還與待測(cè)直流穩(wěn)壓電源的兩個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，待測(cè)直流穩(wěn)壓電源的輸出端通過所述紋波信號(hào)提取電路與所述測(cè)量電路的輸入端連接，所述變壓器T1的次級(jí)線圈的兩端與所述穩(wěn)壓供電電路的交流供電輸入端連接，次級(jí)線圈的兩端還與所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路的兩個(gè)信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述穩(wěn)壓供電電路與所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路連接并為其提供電源，所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與所述測(cè)量電路的參考輸入端連接。

優(yōu)選地，所述直流穩(wěn)壓電源為線性電源，用于為第一參考信號(hào)調(diào)理電路和/或第二參考信號(hào)調(diào)理電路供電。線性電源的工作原理是先將220V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓交流電，比如交流12V，經(jīng)橋式整流、電容濾波和7805穩(wěn)壓后得到5V直流。

由于待測(cè)線性穩(wěn)壓電源的紋波由工頻產(chǎn)生，所以當(dāng)待測(cè)直流穩(wěn)壓電源為線性電源時(shí)，采用直接從同一供電線路的市電中得到的工頻信號(hào)，經(jīng)過一系列變換處理后得到與工頻完全同步的、且所述測(cè)量電路可用的信號(hào)作為參考信號(hào)，這樣后續(xù)測(cè)量電路可準(zhǔn)確的測(cè)量出待測(cè)穩(wěn)壓電源的工頻同步紋波及其諧波。

如圖5所示，本實(shí)施例中，所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路包括電位器RP、限流電阻R3、光電偶合管U3、電阻R4、施密特觸發(fā)器U4、電阻R5和電容C6，所述電位器RP和限流電阻R3順次串聯(lián)在所述變壓器T1次級(jí)線圈的一端與所述光電偶合管U3的2號(hào)引腳之間，所述變壓器T1次級(jí)線圈的另一端直接與所述光電偶合管U3的3號(hào)引腳連接，所述光電偶合管U3的5號(hào)引腳接地，6號(hào)引腳與所述施密特觸發(fā)器U4的1號(hào)引腳連接，8號(hào)引腳與所述5V穩(wěn)壓供電電路的輸出端連接，且6號(hào)引腳和8號(hào)引腳之間連接有所述電阻R4； 所述施密特觸發(fā)器U4的2號(hào)引腳與3號(hào)引腳連接，4號(hào)引腳通過所述電阻R5接地，且4號(hào)引腳還通過所述電容C6與測(cè)量電路的輸入端連接，7號(hào)引腳接地，14號(hào)引腳與所述5V穩(wěn)壓供電電路的輸出端連接。通過所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路可以將取自變壓器T1的工頻參考信號(hào)調(diào)理整形成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，作為鎖相放大電路的參考信號(hào)。

其中，所述光電偶合管采用型號(hào)為6N136的高速光電偶合管，所述施密特觸發(fā)器的型號(hào)為CD40106。

如圖6所示，優(yōu)選地，所述參考信號(hào)電路還包括第二參考信號(hào)調(diào)理電路，待測(cè)直流穩(wěn)壓電源中高頻振蕩器的輸出端與所述第二參考信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接，所述第一參考信號(hào)調(diào)理電路和第二參考信號(hào)調(diào)理電路的輸出端通過選擇開關(guān)K與所述測(cè)量電路的參考輸入端連接，所述穩(wěn)壓供電電路與所述第二參考信號(hào)調(diào)理電路連接并為其提供電源。

優(yōu)選地，所述待測(cè)直流穩(wěn)壓電源為線性電源或開關(guān)電源。

由于開關(guān)電源的紋波由其內(nèi)部開關(guān)產(chǎn)生，所以要得到內(nèi)部開關(guān)電路的頻率，再轉(zhuǎn)換成為測(cè)量電路可用的參考信號(hào)，才能從紋波信號(hào)中檢測(cè)出開關(guān)電源的紋波。通過從所述開關(guān)電源的高頻振蕩器取出并經(jīng)過所述第二參考信號(hào)調(diào)理電路調(diào)整和處理，并通過所述開關(guān)K切換，就可以從待測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出的信號(hào)中檢測(cè)出開關(guān)電源的紋波或者從待測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出的信號(hào)中檢測(cè)出工頻信號(hào)的紋波。

當(dāng)采用開關(guān)電源時(shí)，其與線性電源的的工作原理類似，區(qū)別在于參考信號(hào)從開關(guān)電源的振蕩器取出，便于從紋波信號(hào)中檢測(cè)出開關(guān)電源的紋波。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。