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功率电感器啸叫原因

2020年06月30日16:15 

  功率电感器啸叫原因
在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时,有时会听到"叽"的噪音。该现象称为"啸叫",导致该现象出现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件。电容器与电感器的发生啸叫的原理不同,DC-DC转换器等电源电路的主要元件——功率电感器的啸叫原因以及有效对策。
功率电感器啸叫原因
1.间歇工作、频率可变模式、负荷变动等可能导致人耳可听频率振动
声波是在空气中传播的弹性波,人的听觉可听到大约20~20kHz频率范围的"声音"。在DC-DC转换器的功率电感器中,当流过人耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时,电感器主体会发生振动,该现象称为"线圈噪音",有时也会被听成啸叫现象。

功率电感
2.频率可变模式DC-DC转换器导致的啸叫
PWM方式DC-DC转换器的特点在于,在普通工作中,其效率可高达大约80~90%以上。但待机时间等轻负荷情况下,效率将会严重降低。开关造成的损耗与频率成正比。为此,在轻负荷情况下会发生恒定开关损耗,因此会使效率降低。
因此,为了改善该问题,在轻负荷情况下使用自动将PWM方式替换为PFM(脉冲调频)方式的DC-DC转换器。PFM方式是配合负荷减轻,在固定ON时间的情况下,对开关频率进行控制的方式。由于ON时间恒定,因此通过延长OFF时间,开关频率将会渐渐降低。由于开关损耗与频率成正比,因此通过降低频率可在轻负荷情况下实现高效化。但降低后的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围,此时功率电感器将会发生啸叫。
3.负荷导致的啸叫
出于节省电池电力的目的,笔记本电脑等移动设备中运用有各类省电技术,为此可能会导致电感器发生啸叫。例如,出于兼顾低耗电量以及处理能力的目的,笔记本电脑CPU中带有周期性变更消耗电流的模式,当该周期处于人耳可听频率范围时,功率电感器可能会因该影响而产生啸叫。
功率电感器主体发生的振动会引起啸叫。其振动原因以及噪音原因有以下几种可能。
振动原因
?磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)作用;
?磁性体磁芯磁化导致相互吸引。
噪音放大原因
?与其他元件接触;
?漏磁通导致对周边磁性体产生作用;
?与包括基板在内的组件整体固有振动数一致。

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