CN107037255B - 一种电压波纹检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压波纹检测电路，包括：转换电路，用于将待测信号转换成脉冲信号；第一滤波电路，用于对脉冲信号进行滤波以生成参考信号；减法电路，用于将所述待测信号与所述参考信号相减以得到纹波电压信号。由此，实现了在设备运行时对电压纹波进行实施检测。
Description
技术领域
本发明涉及电子测量技术领域，具体涉及一种电压波纹检测电路。
背景技术
目前各种电气设备对电源纹波的要求越来越严格，但目前的设备基本上只在设计前期对纹波进行限制。在这种情况下，一些对纹波要求高的设备，随着使用时间的延长，或者是工作于低温等情况下电解电容容值变化，造成电路内部纹波增大，导致设备的可靠性变差，甚至设备不能正常工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，目前各种电气设备只在设计前期对纹波进行限制，而后期设备工作时内部波纹可能变化，从而导致设备可靠性下降甚至不能正常工作。
为此，本发明实施例提供了一种电压波纹检测电路，包括：转换电路，用于将待测信号转换成脉冲信号；第一滤波电路，用于对所述脉冲信号进行滤波以生成参考信号；减法电路，用于将所述待测信号与所述参考信号相减以得到纹波电压信号。
可选的，所述第一滤波电路是整流滤波电路。
可选的，所述电压波纹检测电路还包括第二滤波电路，用于对所述待测信号进行滤波，并将滤波后的待测信号输入到所述转换电路。
可选的，所述第二滤波电路是RC滤波电路。
可选的，所述减法电路包括：运算放大器；第一电阻，连接在所述运算放大器的同相输入端与地之间；第二电阻，所述待测信号通过所述第二电阻接入所述同相输入端；其中，所述第一电阻和所述第二电阻用于调节纹波测量精度。
可选的，所述减法电路还包括：第三电阻，所述参考信号通过所述第三电阻接入所述运算放大器的反相输入端；第四电阻，连接在所述运算放大器的输出端和所述反相输入端之间。
可选的，在所述减法电路中，所述第一电阻和所述第四电阻的阻值相等，所述第二电阻和所述第三电阻的阻值相等。
可选的，所述电压波纹检测电路还包括反馈电路，用于将所述参考信号反馈到所述转换电路，以使得所述转换电路能够根据所述参考信号调节所述脉冲信号的占空比，使得所述参考信号的电压值接近所述待测信号的电压值。
可选的，所述反馈电路是运放跟随反馈电路。
本发明实施例的电压波纹检测电路，通过将待测信号转换成脉冲信号后再滤波以生成参考信号(待测信号的直流部分)，然后通过减法电路从待测信号中减去参考信号得到波纹电压信号(待测信号的交流部分)，从而实现了在设备运行时对电压纹波进行实施检测。
另一方面，通过所述反馈电路将所述参考信号反馈给所述转换电路，所述转换电路再根据所述参考信号调节所述脉冲信号的占空比，以使所述参考信号的电压接近所述待测信号的电压，确保所述参考信号真实反映所述待测信号的直流部分。
另一方面，通过两级滤波电路(即第一滤波电路和第二滤波电路)，提高了滤波效果。
另一方面，通过在减法电路中的运放放大器的同相输入端设置所述第一电阻和第二电阻，可以调节纹波测量精度，使得不管待测信号的电压如何变化，都能准确的测量测试该时刻的纹波电压值。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明实施例的电压波纹检测电路的示意图；
图2是本发明实施例的另一种电压波纹检测电路的示意图；
图3是本发明实施例的另一种电压波纹检测电路的示意图；
图4是本发明实施例的一种电压波纹检测电路的部分电路图；
图5是图4所示电压波纹检测电路的其余部分电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作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。
图1是本发明一实施例提供的电压波纹检测电路的示意图，如图1所示，该电路包括：
转换电路1，用于将待测信号转换成脉冲信号；该待测信号例如是直流稳定电源的输出信号，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，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波；脉冲信号的调制一般包括脉冲宽度调制和脉冲频率调制，前者频率不变，由占空比决定输出电压，后者由频率决定输出电压，在本实施例中，脉冲宽度调制为优选。进一步的，该脉冲信号的频率越高，对于后续的滤波更容易，越容易输出平滑的电压。
第一滤波电路2，用于对该脉冲信号进行滤波以生成参考信号，该参考信号应当能够比较理想的反映该待测信号的直流部分。
减法电路3，用于将该待测信号与该参考信号相减以得到纹波电压信号。
本发明实施例中的电压波纹检测电路，通过将待测信号转换成脉冲信号后再滤波以生成参考信号(待测信号的直流部分)，然后通过减法电路从待测信号中减去参考信号得到波纹电压信号(待测信号的交流部分)，从而实现了在设备运行时对电压纹波进行实施检测。
可选的，该第一滤波电路例如是整流滤波电路。
图2是在图1所示实施例的基础上进行改进得到的另一电压波纹检测电路，相同的附图标记代表相同的部件，不再赘述，如图2所示，该电路还包括：第二滤波电路4，用于对该待测信号进行滤波，并将滤波后的待测信号输入到该转换电路。通过由该第一滤波电路和第二滤波电路构成的多级滤波，改善了滤波效果，使得输出的参考信号更能体现该待测信号中的直流部分。
可选的，该第二滤波电路是RC滤波电路，与第一滤波电路的整流滤波相结合，更好地起到了滤波的效果。
图3是在图2所示实施例的基础上进行改进得到的另一电压波纹检测电路，相同的附图标记代表相同的部件，不再赘述，该电路还包括：
反馈电路5，用于将参考信号反馈到转换电路1，以使得转换电路能够根据该参考信号调节脉冲信号的占空比，使得该参考信号的电压值接近该待测信号的电压值。由于滤波可能会导致电压的失真，因此增加反馈电路以抑制滤波导致的失真。
此外，图3中的第二滤波电路也可以根据实际情况进行取舍。
以下以一个具体的电路为例继续说明本发明实施例。
参见图4和图5，其中图4和图5各展示该电路的一部分。
首先，如图4所示，采样滤波电路(相应于前述的第二滤波电路)对待测信号UIN进行第一级滤波，其通过电阻R12、R13分压与电容C6滤波，输出初级参考信号UREF。
其次，该初级参考信号UREF输入到单片机(MCU，未图示，相应于前述的转换电路)中，通过单片机的计算，输出脉冲信号UPWM。
然后，如图5所示，整流滤波电路(相当于前述的第一滤波电路)对该脉冲信号UPWM进行滤波，输出参考信号VB到运放跟随反馈电路(相应于上述的反馈电路)和减法电路差分方法电路(相应于上述的减法电路)。具体地，该整流滤波电路包括电阻R1(用于分压)和并联的电阻R2、电容C5和C1。
接下来，如图5所示，运放跟随反馈电路接收整流滤波电路输出的参考信号VB，输出反馈信号UFB到上述单片机中，该单片机读取该反馈信号，经过运算，实时调节PWM的占空比，使得此时VB值等效于此时被测纹波电压的平均值UREF，从而使得此时的纹波输出值无限接近实际纹波值。
最后，如图4所示，待测信号UIN经过减法差分放大电路，经过电阻R3、R4、R5、R6和运放与参考信号VB做差，实时消除掉直流分量，再通过R3、R4、R5、R6比例放大，从而得到波纹信号。对纹波情况进行实时检测时，令R3＝R6，R4＝R5，通过减法电路原理得到：
因此，通过调节电阻R4、R3的比例关系可以调节纹波测量精度，使得不管输入电压如何变化都能准确的测量测试该时刻的纹波电压值。
另外，运放的输入端还连接有电阻R8和R7和一电容，以进一步提高输出波纹信号的质量。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种电压波纹检测电路，其特征在于，包括：
转换电路，用于将待测信号转换成脉冲信号；
第一滤波电路，用于对所述脉冲信号进行滤波以生成参考信号；
减法电路，用于将所述待测信号与所述参考信号相减以得到纹波电压信号；
反馈电路，用于将所述参考信号反馈到所述转换电路，以使得所述转换电路能够根据所述参考信号调节所述脉冲信号的占空比，使得所述参考信号的电压值接近所述待测信号的电压值。
2.根据权利要求1所述的电压波纹检测电路，其特征在于，所述第一滤波电路是整流滤波电路。
3.根据权利要求1所述的电压波纹检测电路，其特征在于，还包括：第二滤波电路，用于对所述待测信号进行滤波，并将滤波后的待测信号输入到所述转换电路。
4.根据权利要求3所述的电压波纹检测电路，其特征在于，所述第二滤波电路是RC滤波电路。
5.根据权利要求1所述的电压波纹检测电路，其特征在于，所述减法电路包括：
运算放大器；
第一电阻，连接在所述运算放大器的同相输入端与地之间；
第二电阻，所述待测信号通过所述第二电阻接入所述同相输入端；
其中，所述第一电阻和所述第二电阻用于调节纹波测量精度。
6.根据权利要求5所述的电压波纹检测电路，其特征在于，所述减法电路包括：
第三电阻，所述参考信号通过所述第三电阻接入所述运算放大器的反相输入端；
第四电阻，连接在所述运算放大器的输出端和所述反相输入端之间。
7.根据权利要求6所述的电压波纹检测电路，其特征在于，在所述减法电路中，所述第一电阻和所述第四电阻的阻值相等，所述第二电阻和所述第三电阻的阻值相等。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电压波纹检测电路，其特征在于，所述反馈电路是运放跟随反馈电路。
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