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頤特技術(shù)大牛教你：電感“刺耳”的“嘯叫”聲的解決方法

文章出處：責(zé)任編輯：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2018-11-10 09:23【大中小】

【頤特電子】在筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)、電視機(jī)以及車載電子設(shè)備等運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會聽到"嘰"的噪音。該現(xiàn)象稱為"嘯叫"，導(dǎo)致該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能在于電容器、電感器等無源元件。電容器與電感器的發(fā)生嘯叫的原理不同，尤其是電感器的嘯叫，其原因多種多樣，十分復(fù)雜。頤特小編將就DC-DC轉(zhuǎn)換器等電源電路的主要元件——功率電感器的嘯叫原因以及有效對策進(jìn)行介紹。

功率電感器嘯叫原因

間歇工作、頻率可變模式、負(fù)荷變動等可能導(dǎo)致人耳可聽頻率振動

聲波是在空氣中傳播的彈性波，人的聽覺可聽到大約20～20kHz頻率范圍的"聲音"。在DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器中，當(dāng)流過人耳可聽范圍頻率的交流電流以及脈沖波時(shí)，電感器主體會發(fā)生振動，該現(xiàn)象稱為"線圈噪音"，有時(shí)也會被聽成嘯叫現(xiàn)象

隨著電子設(shè)備的功能不斷強(qiáng)化，DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器也成為了噪音發(fā)生源之一。DC-DC轉(zhuǎn)換器通過開關(guān)器件進(jìn)行ON/OFF，由此產(chǎn)生脈沖狀電流。通過控制ON的時(shí)間長度(脈寬)，可得到電壓恒定的穩(wěn)定直流電流。該方式稱為PWM(脈沖調(diào)幅)，其作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的主流方式獲得廣泛使用。

但DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率較高，達(dá)到數(shù)100kHz～數(shù)MHz，由于該頻率振動超出了人耳可聽范圍，因此不會感受到噪音。那么，為什么DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器會發(fā)出"嘰"的嘯叫呢？

可能的原因有幾個(gè)，首先可能的是以節(jié)省電池電力等為目的，讓DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行間歇工作的情況，或?qū)C-DC轉(zhuǎn)換器從PWM方式切換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式，在頻率可變模式下運(yùn)行的情況。

以下就DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器嘯叫對策重點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。

重點(diǎn)1：避免流過人耳可聽頻率電流

避免流過人耳可聽頻率電流是最為基本的對策。

但以節(jié)能等為目的的間歇工作以及頻率可變模式的DC-DC轉(zhuǎn)換器等無法避免人耳可聽頻率的通電時(shí)，請嘗試以下靜音化對策。

重點(diǎn)2：周圍不放置磁性體

不在電感器附近放置可能受漏磁通影響的磁性體(屏蔽罩等)。不得已需要接近時(shí)，則應(yīng)使用漏磁通較少的屏蔽型(閉合磁路結(jié)構(gòu))的電感器，同時(shí)還應(yīng)注意放置方向。

重點(diǎn)3：錯開固有振動數(shù)

有時(shí)通過錯開固有振動數(shù)或提高振動數(shù)可降低嘯叫。例如，通過變更電感器形狀、種類、布局、基板緊固等條件，包含基板的組件整體固有振動數(shù)將會發(fā)生變化。此外，嘯叫常見于7mm尺寸以上的大型功率電感器中。通過采用5mm以下的小型功率電感器，固有振動數(shù)將會提高，從而可降低嘯叫。

重點(diǎn)4：置換為合金粉材質(zhì)一體成型電感

如上所述，在全屏蔽型功率電感器中，鼓芯與屏蔽磁芯會因磁性相互吸引，從而在間隙部位會發(fā)生嘯叫。同時(shí)，在無屏蔽型功率電感器中，漏磁通引起的電線振動會導(dǎo)致產(chǎn)生嘯叫。

針對此類功率電感器嘯叫問題，置換為合金粉材質(zhì)一體成型電感是有效的解決方案。這是通過在軟磁性金屬磁粉中嵌入空心線圈后進(jìn)行一體成型的功率電感器。由于沒有間隙，因此磁芯之間不會相互吸引，同時(shí)，由于固定線圈時(shí)使其與磁性體形成一體化，因此還可避免因磁通造成繞組振動的問題。不僅如此頤特產(chǎn)品還采用了磁致伸縮較小的金屬磁性材料，因此可抑制因磁致伸縮導(dǎo)致的振動，通過置換無屏蔽型或全屏蔽型產(chǎn)品可有望降低嘯叫。

一體成型電感