【導讀】在測試開(kāi)關(guān)電源電路時(shí)，明明看到電路是工作正常，可是有時(shí)候電感總是會(huì )無(wú)故發(fā)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(lái)自哪里。要知道這些電感嘯叫如何產(chǎn)生，我們可以先了解電感的頻率特性入手。
電感為什么會(huì )嘯叫？
在低頻時(shí)，電感一般能蓄能，也有濾高頻的特性。在低頻應用時(shí), 電感工作頻率低于諧振頻率時(shí)，電感值基本上仍可以保持穩定。
但在高頻時(shí)，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(guò)諧振頻率后，電感值將會(huì )先增大，達到一定頻率后，突然迅速減小。如果耳朵能聽(tīng)到嘯叫（吱吱聲），可以肯定電感兩端存在一個(gè)20Hz-20kHz左右（人耳可聽(tīng)范圍內）的開(kāi)關(guān)電流。
圖1：Wurth Electronics電感744029001在工作頻率時(shí)的阻抗特性表現
開(kāi)關(guān)電源電路為了自身保護和開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源空載或過(guò)載的時(shí)候，限流保護電路會(huì )立即調整開(kāi)關(guān)占空比，或者立即停止開(kāi)關(guān)工作，直到檢測負載電流在標準范圍內時(shí)，才重新啟動(dòng)正常的工作開(kāi)關(guān)。這從停止開(kāi)關(guān)到重啟開(kāi)關(guān)的時(shí)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(kāi)關(guān)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(shí)候，電感就會(huì )嘯叫，人耳就能聽(tīng)見(jiàn)了。一般情況下，如果開(kāi)關(guān)電源工作在額定負載，其工作頻率高于與設計值(高于可聽(tīng)范圍)相同，人耳是聽(tīng)不到的。
如果聽(tīng)見(jiàn)電感嘯叫，可以嘗試改變開(kāi)關(guān)頻率，嘗試調節高于可聽(tīng)范圍（20Hz - 20kHz）的開(kāi)關(guān)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(guò)大的問(wèn)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(jīng)焊在電路板上，但是電感線(xiàn)圈沒(méi)用固定好，是可動(dòng)的，這樣或會(huì )引起電感嘯叫。要防止，可以利用液體清漆或RTV硅樹(shù)脂，涂在電感線(xiàn)圈上。
圖4： LOCTITE 5145 的RTV硅樹(shù)脂
如果電路板上將會(huì )用許多電感，可以先將鐵芯和繞組真空壓力上漆，把整個(gè)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(xiàn)圈隙中存有磁能時(shí)，會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)并產(chǎn)生噪聲。這種噪聲將來(lái)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(tīng)噪聲的數量會(huì )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(chēng)為錳鋅鐵氧體。環(huán)形鐵氧體磁芯由于沒(méi)有氣隙，且截面積一致，因此磁效應很高。一般幾百kHz的開(kāi)關(guān)頻率，鐵氧體磁芯電感是沒(méi)問(wèn)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(kāi)關(guān)電源電路，發(fā)現電感無(wú)故嘯叫，可以嘗試用以下方法消除：
1. 在應用中，改變開(kāi)關(guān)頻率，調節高于可聽(tīng)范圍（20Hz - 20kHz）的開(kāi)關(guān)頻率以降低噪聲。
2. 如果電感已經(jīng)焊接在電路板上，可以在線(xiàn)圈上涂上液態(tài)清漆或RTV硅樹(shù)脂，把電感粘牢。如果電路板上將會(huì )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(kāi)關(guān)頻率，鐵氧體磁芯電感是可以應用。
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作者：Barley Li
