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电子元气件的啸叫

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啸叫是板子上的器件发出了声音,我们都知道,声音是由物体振动产生的,且人耳能听到的声音频段为20Hz~20kHz。也就是说有啸叫,必然是有20Hz~20kHz的频段,且引起了器件振动。

那么我们便有了两个方向:振动和频段。

一、振动


要让物体产生振动,就需要一定的能量。这也就意味着啸叫一般是在功率路径上产生的。电流能力非常弱的电路,即使存在20Hz~20kHz的频段,也不一定能使得器件产生振动,即使产生了振动也很微弱,不足以被人耳听到。



在DC-DC电路中,通常有两种器件可能会产生啸叫:电容和电感。



电容:

在陶瓷电容器(MLCC)中,存在压电效应(逆压电效应),也就是给陶瓷电容施加电场时,其内部的电介质会发生形变,周期性的伸缩便产生了振动从而产生了啸叫。通常来说,DC-DC电路的啸叫主要是陶瓷电容产生的,且通常是输出或者输入电容。常规陶瓷电容内部的多层结构,比电解电容或固态电容更容易产生啸叫。在无法避免啸叫的情况下,可少用陶瓷电容作为输入输出电容,用电解电容或固态电容作为替代。



电感:

磁性元件具有磁致伸缩效应,也就是在磁化过程中,由于外磁场的变化而发生几何尺寸的变化,因而变化的电流可能会引起磁芯的振动产生啸叫。同时变化的电流也可能会导致电感线圈产生振动。通常来说,一体成型电感内部间隙更小,更不容易发出啸叫,可优化啸叫问题。



二、20Hz~20kHz频段


通常以下几种情况可能会产生20Hz~20kHz的频段。注意,以下情形只是可能产生20Hz~20kHz的频段,并不意味着一定会引起啸叫。



1、DC-DC工作不稳定。这是啸叫最为常见的情形。通常来说开关电源的开关频率在100kHz以上,电路稳定的情况下,即使有振动,人耳也听不到啸叫。如果DCDC电源产生了啸叫,第一优先就是确定电路工作是否稳定。大多数时候解决了稳定性问题,啸叫问题也会得到解决。



2、抖频。抖频功能会使得开关频率在一定范围内变化,从而降低EMI。抖频功能有可能会引入20Hz~20kHz的频段。



3、PWM调光。在进行PWM调光时,输出电流一般和PWM信号同频率。大多数调光芯片支持的PWM调光频率会处在20Hz~20kHz的频段。



4、AAM。AAM在轻载时通过降低开关频率来降低开关损耗,提高轻载效率。一般负载越小开关频率越低,在负载小到一定程度后,开关频率就可能降低到20kHz以下。



5、负载变化。很多应用的负载不是固定的,而是周期性变化的,某些负载有可能以20Hz~20kHz的频率变化。



如果电路出现了啸叫,优先排查是何原因产生了20Hz~20kHz的频段。如果该频段可以避免,则优先避免该频段。如果无法避免,可通过采用一体成型电感、用电解电容或固态电容代替陶瓷电容等方式来抑制啸叫。

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沙发
lidi911| | 2024-5-24 07:58 | 只看该作者
啸叫在开关电源模块中很常见

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