CN106483348A - 一种纹波检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纹波检测电路，包括滤波跟随电路和减法运算电路。当对设备的纹波进行检测时，将滤波跟随电路的输入端和减法运算电路的正相输入端均与设备用于输出被测电压的输出端连接，由滤波跟随电路对输入的被测电压内的交流分量进行滤除，得到被测电压的检测参考电压，然后减法运算电路将被测电压和检测参考电压求差，去除被测电压内的直流分量，并对得到的电压进行比例放大，得到被测电压的纹波电压，从而实现了对设备的纹波检测，填补了对纹波检测电路设计的空白。

Description

一种纹波检测电路

技术领域

本发明涉及设备检测技术领域，更具体的说，涉及一种纹波检测电路。

背景技术

纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象。因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，从而不可避免的在直流稳定量中存在一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量被称之为纹波。

由于纹波对设备的危害较大，如纹波容易在设备上产生谐波，而谐波会对设备产生较多的危害；较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，容易导致设备烧毁等，因此通常会在设备设计前期对纹波进行限制。

但是，设备在后期的运行过程中，随着使用时间的延长，或是因工作在低温条件使电解电容器的容值发生变化，都会造成设备内部的纹波增大，使设备的可靠性变差，甚至无法正常工作，而针对纹波检测电路的设计还处于空白。因此，如何提供一种纹波检测电路实现对设备的纹波检测是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种纹波检测电路，以实现对设备的纹波检测。

一种纹波检测电路，包括：

滤波跟随电路，所述滤波跟随电路用于对输入的被测电压内的交流分量进行滤除，得到所述被测电压的检测参考电压；

减法运算电路，所述减法运算电路的同相输入端用于输入所述被测电压，所述减法运算电路的反相输入端与所述滤波跟随电路的输出端连接，用于获取所述滤波跟随电路输出的所述检测参考电压，所述减法运算电路用于将所述被测电压和所述检测参考电压求差，去除所述被测电压内的直流分量，并对得到的电压进行比例放大，得到所述被测电压的纹波电压。

优选的，所述滤波跟随电路包括：

运放跟随电路，所述运放跟随电路用于将输入的所述被测电压与所述被测电压的生成电路进行隔离；

输入端与所述运放跟随电路的输出端连接的滤波电路，所述滤波电路用于滤除所述运放跟随电路输出的所述被测电压内的交流分量，得到所述被测电压的检测参考电压。

优选的，所述运放跟随电路包括：第一电阻和第一运算放大器；

所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的另一端作为所述运放跟随电路的输入端，用于输入所述被测电压；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述滤波电路的输入端连接。

优选的，所述滤波电路包括：第二电阻、电解电容器和第一电容器；

所述第二电阻的一端作为所述滤波电路的输入端，与所述运放跟随电路的输出端连接，所述第二电阻的另一端连接所述电解电容器的正极，所述电解电容器的负极连接接地端；

所述第一电容器并联连接在所述电解电容器的两端，所述第二电阻、所述电解电容器和所述第一电容器的公共端作为所述滤波电路的输出端，用于输出所述检测参考电压。

优选的，所述减法运算电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二运算放大器；

所述第二运算放大器的同相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻的公共端，所述第三电阻的另一端连接接地端，所述第四电阻的另一端作为所述减法运算电路的同相输入端，用于输入所述被测电压；

所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第五电阻和所述第六电阻的公共端，所述第五电阻的另一端作为所述减法运算电路的反相输入端，与所述滤波跟随电路的输出端连接，用于获取所述检测参考电压，所述第六电阻的另一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端用于输出所述纹波电压。

优选的，还包括：保护电阻；

所述保护电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述保护电阻的另一端连接接地端，所述保护电阻用于对所述第二运算放大器进行短路保护。

优选的，还包括：交流滤波电路，所述交流滤波电路的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，用于滤除所述纹波电压内的谐波。

优选的，所述交流滤波电路包括：第八电阻和第二电容器；

所述第八电阻的一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第八电阻的另一端通过所述第二电容器连接接地端，所述第八电阻和所述第二电容器的公共端作为所述减法运算电路的输出端。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种纹波检测电路，包括滤波跟随电路和减法运算电路。当对设备的纹波进行检测时，将滤波跟随电路的输入端和减法运算电路的正相输入端均与设备用于输出被测电压的输出端连接，由滤波跟随电路对输入的被测电压内的交流分量进行滤除，得到被测电压的检测参考电压，然后减法运算电路将被测电压和检测参考电压求差，去除被测电压内的直流分量，并对得到的电压进行比例放大，得到被测电压的纹波电压，从而实现了对设备的纹波检测，填补了对纹波检测电路设计的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种纹波检测电路的电路图；

图2为本发明实施例公开的另一种纹波检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种纹波检测电路，以实现对设备的纹波检测。

参见图1，本发明实施例公开的一种纹波检测电路的电路图，该检测电路包括：滤波跟随电路10和减法运算电路20；

其中，滤波跟随电路10用于对输入的被测电压U₁内的交流分量进行滤除，得到被测电压U1的检测参考电压VB；

减法运算电路20的同相输入端用于输入被测电压U1，减法运算电路20的反相输入端与滤波跟随电路10的输出端连接，用于获取滤波跟随电路10输出的检测参考电压VB，减法运算电路20用于将被测电压U1和检测参考电压VB求差，去除被测电压U1内的直流分量，并对得到的电压进行比例放大，得到被测电压U1的纹波电压U_OUT。

具体的，当利用本发明公开的纹波检测电路对设备的纹波进行检测时，首先将滤波跟随电路10的输入端和减法运算电路20的正相输入端均与设备用于输出被测电压U1的输出端连接；其次滤波跟随电路10对输入的被测电压U1内的交流分量进行滤除，得到被测电压U1的检测参考电压VB；然后减法运算电路20将被测电压U1和检测参考电压VB求差，去除被测电压U1内的直流分量，并对得到的电压进行比例放大，得到被测电压U1的纹波电压U_OUT。

综上可知，本发明公开的纹波检测电路实现了对设备的纹波检测，从而填补了对纹波检测电路设计的空白。

另外，本发明公开的检测电路能够对不同电压值的电压进行纹波检测，尤其适用于电压值会随着设备的工作情况不断变化的设备。设备可以利用该检测电路实时检测自身的纹波电压，以便根据纹波电压及时调节自身的运行情况，保证自身电路的可靠运行。

为进一步优化上述实施例，本发明还公开了滤波跟随电路10和减法运算电路20的具体组成，其中：

滤波跟随电路10包括：运放跟随电路和滤波电路；

运放跟随电路用于将输入的被测电压U1与被测电压U1的生成电路进行隔离。

具体的，运放跟随电路可以选用电压跟随器。电压跟随器是实现输出电压跟随输入电压变化的一类电子元件。也就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器的显著特点是输入阻抗高，而输出阻抗低。一般来说，输入阻抗可以达到几兆欧姆，而输出阻抗通常只有几欧姆，甚至更低。电压跟随器的一个作用就是隔离。本实施例中，就是利用电压跟随器的隔离作用，将被测电压U1与被测电压U1的生成电路进行隔离。

如图1所示，运放跟随电路具体可以包括：第一电阻R1和第一运算放大器UA1；

第一电阻R1的一端与第一运算放大器UA1的同相输入端连接，第一电阻R1的另一端作为运放跟随电路的输入端，用于输入被测电压U1；

第一运算放大器UA1的反相输入端与第一运算放大器UA1的输出端连接，第一运算放大器UA1的输出端与滤波电路的输入端连接。

滤波电路的输入端与运放跟随电路的输出端连接，滤波电路用于滤除运放跟随电路输出的被测电压U1内的交流分量，得到被测电压U1的检测参考电压VB。

具体的，滤波电路可以包括：第二电阻R2、电解电容器C1和第一电容器C2；

第二电阻R2的一端作为滤波电路的输入端，与运放跟随电路的输出端连接，第二电阻R2的另一端连接电解电容器C1的正极，电解电容器C1的负极连接接地端；

第一电容器C2并联连接在电解电容器C1的两端，第二电阻R2、电解电容器C1和第一电容器C2的公共端作为滤波电路的输出端，用于输出检测参考电压VB。

需要说明的是，滤波电路的实现方式包括但不局限于图1所示的第二电阻R2、电解电容器C1和第一电容器C2，滤波电路还可以采用其它的实现方式，如由电容和电感组成的复式滤波电路。

如图1所示，减法运算电路20具体包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二运算放大器UA2；

第二运算放大器UA2的同相输入端连接第三电阻R3和第四电阻R4的公共端，第三电阻R3的另一端连接接地端，第四电阻R4的另一端作为减法运算电路20的同相输入端，用于输入被测电压U1；

第二运算放大器UA2的反相输入端连接第五电阻R5和第六电阻R6的公共端，第五电阻R5的另一端作为减法运算电路20的反相输入端，与滤波跟随电路10的输出端连接，用于获取检测参考电压VB，第六电阻R6的另一端连接第二运算放大器UA2的输出端，第二运算放大器UA2的输出端用于输出纹波电压U_OUT。

具体的，减法运算电路20又称为差动输入运算电路，其输出端电压等于两个输入电压之差。

本实施例中，被测电压U1通过第四电阻R4输出至第二运算放大器UA2的同相输入端，检测参考电压VB通过第五电阻R5输出至第二运算放大器UA2的反相输入端，第二运算放大器UA2通过对同相输入端电压和反相输入端求差，得到被测电压U1的纹波电压U_OUT。

其中，根据公式(1)可得到同相输入端电压U+，公式(1)具体如下：

式中，R3为第三电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值，R5为第五电阻的阻值，R6为第六电阻的阻值。

根据公式(2)可得到反相输入端电压U-，公式(2)具体如下：

将公式(1)和公式(2)均带入公式(3)，得到纹波电压U_OUT，公式(3)具体如下：

如果R3＝R6且R4＝R5，则根据公式(3)得到纹波电压U_OUT的公式具体如公式(4)所示，公式(4)具体如下：

根据公式(4)可知，通过调节R3和R4的比例关系，可以调节对纹波电压U_OUT的测量精度。

需要说明的是，不管被测电压U1的数值如何变化，减法运算电路20均能准确的检测到被测电压U1的的纹波电压U_OUT，从而设备可以根据该纹波电压U_OUT进行相应状态的调节，提高设备运行的可靠性。

综上可知，本发明公开的纹波检测电路通过简单的硬件电路实现，能够使纹波电压快速有效的输出，同时还有效避免了纹波电压检测滞后的问题。

为进一步优化上述实施例，如图2所示，本发明另一实施例公开的一种纹波检测电路的电路图，在图1所示实施例的基础上，纹波检测电路还可以包括：保护电阻R7；

保护电阻R7的一端与第二运算放大器UA2的输出端连接，保护电阻R7的另一端连接接地端，保护电阻R7用于对第二运算放大器UA2进行短路保护。

需要说明的是，本实施例中的保护电阻R7用于限制第二运算放大器UA2的输出端电流，可以在第二运算放大器UA2发生短路时，防止第二运算放大器UA2遭受破坏，对第二运算放大器UA2进行短路保护。这样，即使第二运算放大器UA2一直处于短路状态，只要第二运算放大器UA2处于额定功耗范围内，就不会对第二运算放大器UA2的性能造成影响。

为进一步优化上述实施例，纹波检测电路还可以包括：交流滤波电路30；

交流滤波电路30的输入端与第二运算放大器UA2的输出端连接，用于滤除第二运算放大器UA2输出的纹波电压U_OUT内的谐波。

其中，交流滤波电路30具体可以包括：

第八电阻R8和第二电容器C3；

第八电阻R8的一端连接第二运算放大器UA2的输出端，第八电阻R8的另一端通过第二电容器C3连接接地端，第八电阻R8和第二电容器C3的公共端作为减法运算电路20的输出端。

综上可知看出，本发明公开的检测电路，当对设备的纹波进行检测时，将滤波跟随电路10的输入端和减法运算电路20的正相输入端均与设备用于输出被测电压的输出端连接，由滤波跟随电路10对输入的被测电压内的交流分量进行滤除，得到被测电压的检测参考电压，然后减法运算电路20将被测电压和检测参考电压求差，去除被测电压内的直流分量，抵消直流分量对检测的影响，并对得到的电压进行比例放大，得到被测电压的纹波电压，实现对设备的纹波检测。本发明公开的检测电路结构简单，并能够对不同电压值的电压进行纹波检测，尤其适用于电压值会随着设备的工作情况不断变化的设备。设备可以利用该检测电路实时检测自身的纹波电压，以便根据纹波电压及时调节自身的运行情况，保证自身电路的可靠运行。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种纹波检测电路，其特征在于，包括：

滤波跟随电路，所述滤波跟随电路用于对输入的被测电压内的交流分量进行滤除，得到所述被测电压的检测参考电压；

减法运算电路，所述减法运算电路的同相输入端用于输入所述被测电压，所述减法运算电路的反相输入端与所述滤波跟随电路的输出端连接，用于获取所述滤波跟随电路输出的所述检测参考电压，所述减法运算电路用于将所述被测电压和所述检测参考电压求差，去除所述被测电压内的直流分量，并对得到的电压进行比例放大，得到所述被测电压的纹波电压。

2.根据权利要求1所述的纹波检测电路，其特征在于，所述滤波跟随电路包括：

运放跟随电路，所述运放跟随电路用于将输入的所述被测电压与所述被测电压的生成电路进行隔离；

输入端与所述运放跟随电路的输出端连接的滤波电路，所述滤波电路用于滤除所述运放跟随电路输出的所述被测电压内的交流分量，得到所述被测电压的检测参考电压。

3.根据权利要求2所述的纹波检测电路，其特征在于，所述运放跟随电路包括：第一电阻和第一运算放大器；

所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的另一端作为所述运放跟随电路的输入端，用于输入所述被测电压；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述滤波电路的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的纹波检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括：第二电阻、电解电容器和第一电容器；

所述第二电阻的一端作为所述滤波电路的输入端，与所述运放跟随电路的输出端连接，所述第二电阻的另一端连接所述电解电容器的正极，所述电解电容器的负极连接接地端；

所述第一电容器并联连接在所述电解电容器的两端，所述第二电阻、所述电解电容器和所述第一电容器的公共端作为所述滤波电路的输出端，用于输出所述检测参考电压。

5.根据权利要求1所述的纹波检测电路，其特征在于，所述减法运算电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二运算放大器；

所述第二运算放大器的同相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻的公共端，所述第三电阻的另一端连接接地端，所述第四电阻的另一端作为所述减法运算电路的同相输入端，用于输入所述被测电压；

所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第五电阻和所述第六电阻的公共端，所述第五电阻的另一端作为所述减法运算电路的反相输入端，与所述滤波跟随电路的输出端连接，用于获取所述检测参考电压，所述第六电阻的另一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端用于输出所述纹波电压。

6.根据权利要求5所述的纹波检测电路，其特征在于，还包括：保护电阻；

所述保护电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述保护电阻的另一端连接接地端，所述保护电阻用于对所述第二运算放大器进行短路保护。

7.根据权利要求5所述的纹波检测电路，其特征在于，还包括：交流滤波电路，所述交流滤波电路的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，用于滤除所述纹波电压内的谐波。

8.根据权利要求7所述的纹波检测电路，其特征在于，所述交流滤波电路包括：第八电阻和第二电容器；

所述第八电阻的一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第八电阻的另一端通过所述第二电容器连接接地端，所述第八电阻和所述第二电容器的公共端作为所述减法运算电路的输出端。