关于电源纹波电压的一些实验

Liuzhou · 发表于 2022-3-25 23:29

本帖最后由 Liuzhou 于 2022-3-25 23:30 编辑

最近几天在论坛上与一位朋友发生了一些争执，实在不该。
今天想了想，还是要以理服人，不要呈口舌之快。

那位朋友提出一个观点，功放电源的主滤波电容不是越多越好，因为在那个争论贴里面，他是这样表达的。
但是我替他考虑了一下，应该是想表达滤波电容到一定容量后，不是越多越好。
这个容量值是多少，争论贴中没有提到。
以贴中出现的功放图片为参考的话，那位朋友大概认为在 10000uf 左右是合适值。
贴中出现的那台DIY功放，滤波电容为 22000uf X5 ，即 110000uf ，是那位朋友认为的10倍左右，那位朋友嘲笑电容太多是败笔。

当然，这个贴不是为了再争论什么，只是想通过一些实验，得到一些数据，希望对各位朋友有帮助。

测试电路很简单，就是整流滤波后接负载。
变压器输出 AC 18V，
滤波电容为 35V 6800uf，

负载为一个电子负载，
示波器CH1（黄色）观察电源纹波电压，示波器CH2（蓝色）观察电源直流电压，示波器探头经过2个电阻分压，所以示波器上的读数全部要 X2 才是真实数值。

如图，分别是搭建好的测试电路，和没有上负载时的电压波形。

补充内容 (2022-4-6 19:16):
各位，我今天发现一个情况，我帖子里面一开始的测试，有点问题，请先忽略我的测试结果。
问题的主要原因为：
信号发生器的带载能力有限，在重载时，信号发生器输出的信号本身可能就已经畸变了。

我想应该需要先...

Liuzhou · 发表于 2022-3-25 23:32

测试1，
电子负载为定电流模式，拉电流0.5A，测试结果如图。

Liuzhou · 发表于 2022-3-25 23:34

测试2，
电子负载为定电流模式，拉电流1A，测试结果如图。

Liuzhou · 发表于 2022-3-25 23:35

测试3，
电子负载为定电流模式，拉电流2A，测试结果如图。

Liuzhou · 发表于 2022-3-25 23:41

本帖最后由 Liuzhou 于 2022-3-26 00:04 编辑

3个测试完毕，现在来讨论一下结果。

以8欧音箱为例，在2A电流下，获得功率32W，此时电源纹波电压为2.3Vpp。
以4欧音箱为例，在2A电流下，获得功率16W。

可想而知，功放电源滤波电容小于10000uf的情况，输出功率大一些，电源波动就十分厉害。
那些只用几千uf的功放，多么不堪。
当然，电容性能也有差别，这里可以认为是普通电容，一些高档电容可能数据更好看一些。

测试未完，这两天有空的话会接着完成测试。
接下来的测试是验证滤波电容增加的情况。

补充内容 (2022-4-6 19:17):
各位，我今天发现一个情况，我帖子里面一开始的测试，有点问题，请先忽略我的测试结果。
问题的主要原因为：
信号发生器的带载能力有限，在重载时，信号发生器输出的信号本身可能就已经畸变了。

我想应该需要先...

new1510 · 发表于 2022-3-25 23:58

建议上功放再测个结果

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 00:05

new1510 发表于 2022-3-25 23:58
建议上功放再测个结果

可以的，后面试试

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 00:42

经new版提醒，
当前测试，负载为静态的，电流不变（甲类功放）。

后面需要测试负载为动态的，电流波动（甲乙类功放）。
有2种方案，
1是直接上功放，接假负载，信号发生器输入信号，得到对应功率电压波形。
2是继续用电子负载，设定电子负载的电流波动变化率，得到波动功率。

测试完静态负载后，看看过两天实际情况，选择用什么方式实验动态负载。我先看看有没有合适的功率电阻。

丹麦王子 · 发表于 2022-3-26 10:42

常见的线路主滤波2x10000uf基本够用，盲目加大电容值而不讲素质没什么意义

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 13:34

丹麦王子发表于 2022-3-26 10:42
常见的线路主滤波2x10000uf基本够用，盲目加大电容值而不讲素质没什么意义

所谓素质，是否指听感？

电源而言，能够量化的最基本指标还是纹波电压了吧。

capa · 发表于 2022-3-26 13:56

不考虑成本体积等，只考虑输出的电流当然是越多越好。有前提还是没有前提的争辩，要和理想模型争辩好像没什么意义

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 14:25

是的，无论是恒定负载，还是动态负载，理论上，一律是电容的容量越大越好。

这个实验，只是想得到一些实际数据。
主要是想看看在恒定负载下，和动态负载下，电源纹波的变化规律。

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 14:29

测试条件不变，将滤波电容变更为 6800uf X2

测试4，恒定拉0.5A电流；
测试5，恒定拉1A电流；
测试6，恒定拉2A电流；

测试结果如图。

补充内容 (2022-4-6 19:17):
各位，我今天发现一个情况，我帖子里面一开始的测试，有点问题，请先忽略我的测试结果。
问题的主要原因为：
信号发生器的带载能力有限，在重载时，信号发生器输出的信号本身可能就已经畸变了。

我想应该需要先...

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 14:32

测试条件不变，将滤波电容变更为 33000uf。

同样电流条件下，测试7，测试8，测试9，结果如图。

补充内容 (2022-4-6 19:17):
各位，我今天发现一个情况，我帖子里面一开始的测试，有点问题，请先忽略我的测试结果。
问题的主要原因为：
信号发生器的带载能力有限，在重载时，信号发生器输出的信号本身可能就已经畸变了。

我想应该需要先...

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 14:33

测试条件不变，将滤波电容变更为 67000uf，

同样电流条件下，测试10，测试11，测试12，结果如图。

补充内容 (2022-4-6 19:17):
各位，我今天发现一个情况，我帖子里面一开始的测试，有点问题，请先忽略我的测试结果。
问题的主要原因为：
信号发生器的带载能力有限，在重载时，信号发生器输出的信号本身可能就已经畸变了。

我想应该需要先...

Liuzhou · 发表于 2022-3-26 14:40

本帖最后由 Liuzhou 于 2022-3-26 14:43 编辑

以上测试结果，可以看到，无论滤波电容如何增大，在空载时，纹波电压都会在40mVpp左右，当然受实验条件所限，如果再进一步加大电容容量，是否可以消除（接近消除）这个纹波值？

由于边际效益，后面滤波电容容量的增大，同样负载电流下，电源的纹波电压改善率变化较小，属于性价比不高的阶段。

没有开关电源对比，不知道实际上普通的开关电源在这个情况下，电源的纹波变化是怎么样的，一些朋友说开关电源有力，是否可以从电源纹波电压变化上求证？

后面会找时机测试动态负载下，这个电源纹波电压的变化规律。
理论上，应该是与当前恒定负载下的规律有差异，比如在50Hz信号下，与20KHz信号下，这个纹波电压是如何变化？

补充内容 (2022-4-6 19:18):
各位，我今天发现一个情况，我帖子里面一开始的测试，有点问题，请先忽略我的测试结果。
问题的主要原因为：
信号发生器的带载能力有限，在重载时，信号发生器输出的信号本身可能就已经畸变了。

我想应该需要先...