电子设备运行时,有时会听到“吉”的声音。这种声音被称为“哨声”。出现这种现象的原因很可能是电容、电感等无源元件造成的。电感和电容的啸叫原理大不相同,尤其是电感的啸叫,原因是多方面的,非常复杂。下面介绍功率电感啸叫的原因,DC-DC转换器等电源电路的主要部件,以及有效的对策。
功率电感啸叫的可能原因有以下几种:
1、变频DC-DC转换器引起的啸叫
2、负载引起的啸叫
为了节省电池电量和电池寿命,电子移动设备中应用了各种省电技术,因此很容易导致电感尖叫。例如,为了兼顾低功耗和处理能力,移动电子设备的CPU具有周期性改变电流消耗的模式。当周期在20~20kHz频率范围内时,功率电感器可能会因这种效应而轰鸣。
DC-DC转换器中功率电感器的作用
电感器可以使直流电流顺利流动,而对于交流电流有变化的电流,它可以通过自感产生阻止变化方向的电动势,起到电阻的作用。此时,电感器将电能转化为磁能,将其积聚,转化为电能后释放。能量与电感器的电感成正比。
功率电感器又称功率线圈和功率扼流圈,是DC-DC转换器等开关电源电路中使用的主要元件。通过与电容器的配合,使开关器件的开/关产生的高频脉冲更加平滑。
因为电源电路的功率电感会流过大电流,所以绕线式是主流产品。这是因为通过在磁芯中使用高导磁率的磁性体(铁氧体或软磁金属),可以以较少的记录实现高电感值,从而使产品更加小型化。
功率电感器主体的振动会引起啸叫。产生振动和噪音的可能原因有多种。
功率电感器振动原因:
1、磁芯的磁致伸缩(磁应变)效应
2. 磁体和磁芯的磁化导致相互吸引
3、漏磁引起的绕组振动
4、噪声放大的原因
5. 与其他元素的接触
一般电感等产品中使用的小磁芯单体磁致伸缩引起的空气振动不会被识别为啸叫。但是,当电感器由多个元件组成并安装在基板上时,会产生多个人耳可听频率的固有振动数,振动放大后会形成轰鸣声。同时,如果与整个组件的多个固有振动数一致,则在组件中安装后可能会出现啸叫。
下面总结了DC-DC转换器功率电感啸叫的关键对策。
1:避免电流流过可听频率
2:周围没有放置磁性体
3:交错固有振动数
4:更换为金属一体型
对于这种功率电感啸叫问题,用金属一体式代替是最有效的解决方法。这是在软磁性金属磁粉中嵌入空心线圈而形成的功率电感器。因为没有间隙,磁芯不会相互吸引。同时,由于在固定线圈时线圈与磁体是一体的,也可以避免磁通引起绕组振动的问题。
Ellon 的金属集成功率电感器可以对啸叫产生影响。同时漏磁通很小,适合放置在信号线附近。
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