發布日期：2022-10-09 點擊率：361
【導讀】在測試開關電源電路時，明明看到電路是工作正常，可是有時候電感總是會無故發出討厭的滋滋聲。通常這些電感嘯叫很難追蹤，不知道如何確定它來自哪里。要知道這些電感嘯叫如何產生，我們可以先了解電感的頻率特性入手。
電感為什么會嘯叫？
在低頻時，電感一般能蓄能，也有濾高頻的特性。在低頻應用時, 電感工作頻率低于諧振頻率時，電感值基本上仍可以保持穩定。
但在高頻時，它的阻抗特性表現很明顯。 (請留意不同的電感的高頻特性可能不一樣。) 如圖一的Wurth Electronics電感744029001，特別是工作頻率超過諧振頻率后，電感值將會先增大，達到一定頻率后，突然迅速減小。如果耳朵能聽到嘯叫（吱吱聲），可以肯定電感兩端存在一個20Hz-20kHz左右（人耳可聽范圍內）的開關電流。
圖1：Wurth Electronics電感744029001在工作頻率時的阻抗特性表現
開關電源電路為了自身保護和開關電源的可靠性，大多都有 “限流保護電路”，如圖2降壓轉換器使用限流保護電路。當開關電源空載或過載的時候，限流保護電路會立即調整開關占空比，或者立即停止開關工作，直到檢測負載電流在標準范圍內時，才重新啟動正常的工作開關。這從停止開關到重啟開關的時間周期正好是幾kHz的頻率，導致工作頻率改變，低于設計值。
圖2：降壓轉換器使用限流保護電路
第一招兒：改變開關電源頻率
如果電感的諧振頻率在20Hz-20KHz之間，而工作頻率在這范圍內的時候，電感就會嘯叫，人耳就能聽見了。一般情況下，如果開關電源工作在額定負載，其工作頻率高于與設計值(高于可聽范圍)相同，人耳是聽不到的。
如果聽見電感嘯叫，可以嘗試改變開關頻率，嘗試調節高于可聽范圍（20Hz - 20kHz）的開關頻率以降低噪聲。另外，亦可嘗試降低負載電流或更換功率稍微大些的DC-DC轉換器，改善負載電流過大的問題。
圖3：在Digi-Key 搜索器可以找到不同固定值電感的諧振頻率 (頻率-自諧振)
第二招兒：固定電路板上的電感
如果電感已經焊在電路板上，但是電感線圈沒用固定好，是可動的，這樣或會引起電感嘯叫。要防止，可以利用液體清漆或RTV硅樹脂，涂在電感線圈上。
圖4： LOCTITE 5145 的RTV硅樹脂
如果電路板上將會用許多電感，可以先將鐵芯和繞組真空壓力上漆，把整個鐵芯和繞圈都在漆里面，再固定在電路板上，這樣都可以降低噪聲。
第三招兒：采用鐵氧體磁芯
當電感線圈隙中存有磁能時，會產生振動并產生噪聲。這種噪聲將來自電感器的氣隙材料和磁路幾何形狀。根據負載情況，頻率和部件變化，可聽噪聲的數量會有所不同。
如果是這情況，可考慮改用鐵氧體磁芯。鐵氧體磁芯是主要由鐵(Fe)、錳(Mn)和鋅(Zn)三種金屬元素組成，通常被稱為錳鋅鐵氧體。環形鐵氧體磁芯由于沒有氣隙，且截面積一致，因此磁效應很高。一般幾百kHz的開關頻率，鐵氧體磁芯電感是沒問題的。
圖5：在Digi-Key 搜索器可以找到不同鐵氧體磁芯
結論
在開關電源電路，發現電感無故嘯叫，可以嘗試用以下方法消除：
1. 在應用中，改變開關頻率，調節高于可聽范圍（20Hz - 20kHz）的開關頻率以降低噪聲。
2. 如果電感已經焊接在電路板上，可以在線圈上涂上液態清漆或RTV硅樹脂，把電感粘牢。如果電路板上將會有用許多電感，可以先將鐵芯和繞組真空上漆，這樣都可以降低噪聲。
3. 可考慮用鐵氧體磁芯電感，一般幾百kHz的開關頻率，鐵氧體磁芯電感是可以應用。
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作者：Barley Li
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