DC/DC電路電感為什么產(chǎn)生嘯叫

穩(wěn)壓電源電路輸出的開(kāi)關(guān)電流的頻率，或周期性脈沖群的周期頻率，或毛刺的周期頻率落入20~20kHz的音頻范圍，且周期性變化的電流經(jīng)過(guò)電感線圈而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使得該電感線圈在交變磁場(chǎng)作用下像“喇叭”一樣在幾乎固定的頻率上產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)而發(fā)出嘯叫。

嘯叫聲音的大小與電感繞制的質(zhì)量有一定關(guān)系，繞制較松，其產(chǎn)生的嘯叫聲將較大。

引起DC/DC電路電感嘯叫的因素

1、負(fù)載電流過(guò)大。DC/DC芯片內(nèi)部有一個(gè)限流保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載超過(guò)IC內(nèi)部的開(kāi)關(guān)MOS管的最大電流時(shí)，限流電路檢測(cè)電路就會(huì)調(diào)整芯片內(nèi)部的占空比，或者停止工作，直到檢測(cè)負(fù)載電流在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí)，再重新啟動(dòng)正常的工作開(kāi)關(guān)。

如果從停止開(kāi)關(guān)到重啟開(kāi)關(guān)的時(shí)間周期正好是20~20kHz的頻率范圍內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致電感的的震動(dòng)頻率被人聽(tīng)到。

2、負(fù)載電壓過(guò)高。如果負(fù)載為空或輕負(fù)載，就會(huì)觸發(fā)過(guò)壓保護(hù)，停止開(kāi)關(guān)，如果電壓降下來(lái)，就會(huì)重啟工作，從停止到重啟的時(shí)間容易落在音頻范圍內(nèi)。

3、電路產(chǎn)生自激。電源電路在設(shè)計(jì)時(shí)，穩(wěn)定性不夠，當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生變化時(shí)，容易自激，當(dāng)自激的頻率落在音頻范圍內(nèi)，將引起嘯叫。

4、穿越頻率落在20~20kHz的頻率范圍內(nèi)。穿越頻率通常為開(kāi)關(guān)頻率的1/5至1/20，設(shè)計(jì)時(shí)需要撇開(kāi)音頻的頻率范圍，否則，將無(wú)法解決嘯叫問(wèn)題。

5、開(kāi)關(guān)切換過(guò)沖較大。DC/DC上管和下管切換的過(guò)程中，由于寄生電容、寄生電感的存在，將在上管開(kāi)啟的瞬間產(chǎn)生過(guò)沖，且幅度較大，導(dǎo)致在電感上施加周期性的過(guò)沖電壓，從而引起嘯叫聲變大。

3嘯叫的解決辦法

1、提高開(kāi)關(guān)頻率。使穿越頻率偏離音頻范圍，避免嘯叫；

2、確保電路工作穩(wěn)定。避免產(chǎn)生自激，涉及的參數(shù)多而復(fù)雜，如：

a）調(diào)整補(bǔ)償回路，通常調(diào)整比較難，但效果最好；

b）調(diào)整輸出電感值，但效果不是很明顯；

c）調(diào)整輸出電容值，效果較明顯；

d）調(diào)整輸出電容的ESR，效果比較明顯。

3、降低過(guò)沖電壓。在開(kāi)關(guān)的上下管之間增加緩沖電路，如上左圖的 R4 和 C2 電路，或右圖 D1 和 C2 電路，可以減弱嘯叫，但不能消除嘯叫。

4、減小寄生參數(shù)對(duì)電路的影響。合理布局布線，減小電源和地回路所引起的寄生電感和寄生電容，反饋回路盡可能遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)電路；

5、減小電感的機(jī)械振動(dòng)。選用品質(zhì)好的電感；

6、電源IC選型時(shí)，不要超過(guò)OCP、OLP、OTP和OVP，若存在超過(guò)的情況，其間隙頻率也避免落在音頻區(qū)，需要考慮裕量設(shè)計(jì)。