DC/DC電路電感嘯叫的原因以及解決辦法

一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)過電感線圈而產(chǎn)生交變磁場，使得該電感線圈在交變磁場作用下像“喇叭”一樣在幾乎固定的頻率上產(chǎn)生機械振動而發(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。

二引起DC/DC電路電感嘯叫的因素

1、負載電流過大。DC/DC芯片內(nèi)部有一個限流保護電路，當負載超過IC內(nèi)部的開關(guān)MOS管的最大電流時，限流電路檢測電路就會調(diào)整芯片內(nèi)部的占空比，或者停止工作，直到檢測負載電流在標準范圍內(nèi)時，再重新啟動正常的工作開關(guān)。

如果從停止開關(guān)到重啟開關(guān)的時間周期正好是20~20kHz的頻率范圍內(nèi)，就會導(dǎo)致電感的的震動頻率被人聽到。

2、負載電壓過高。如果負載為空或輕負載，就會觸發(fā)過壓保護，停止開關(guān)，如果電壓降下來，就會重啟工作，從停止到重啟的時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)計時，穩(wěn)定性不夠，當負載產(chǎn)生變化時，容易自激，當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)。穿越頻率通常為開關(guān)頻率的1/5至1/20，設(shè)計時需要撇開音頻的頻率范圍，否則，將無法解決嘯叫問題。

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

3嘯叫的解決辦法

1、提高開關(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、降低過沖電壓。在開關(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，反饋回路盡可能遠離開關(guān)電路；

5、減小電感的機械振動。選用品質(zhì)好的電感；

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