你的DC-DC电感在响?

原创 硬件之路学习笔记 2024-06-11 11:05

-----本文简介-----

主要内容包括:

  • DC-DC中功率电感啸叫产生的原因及应对措施


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----- 正文 -----

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一、电感啸叫的原因   
    1. DC-DC进入轻载模式
        参考前文:低负载高效率的BUCK是如何实现的?,阅读前文可以了解到,低功耗的DC-DC在低功耗的工作模式下会降低工作频率,如下图,在0.1A负载时已经降低到约25kHz的频率,而人耳能听到的频率范围在20~20kHz,因此负载继续降低很可能进入人耳听力范围内造成电感啸叫。
    2. 系统控制的低频工作
        不同于上面的DC-DC控制芯片自动进入低功耗模式,有时候需要刻意让其工作在低频下,例如对于LED恒流驱动芯片,为了调节其亮度,经常通过PWM调整占空比的方式控制LED驱动芯片的使能引脚。而为了省功耗,一般其都会工作在较低频下。但如果设置的频率过低,就很可能进入人耳的听觉范围内。       

    3. 电感自身性能原因
        如果采用的是常规绕线电感,且其内部空隙没有填充,由于工作时产生磁场使内部绕组震动就可能发出人耳能听到的声音。
    4. 电感周围有磁性元件
        电感周围如果有磁性元件,两者在工作时可能互相吸引而产生震动。            
二、如何减少电感啸叫      
    1. 避免DC-DC进入轻载模式
        知道了产生啸叫的原理,解决这个问题就不难,如果是并不严格要求功耗的系统,可以在DC-DC输出串联一定值的假负载,避免让DC-DC进入轻载模式即可避免此类问题
    2. 增大PWM频率  
        类似LED驱动IC导致的啸叫,也可以通过增大PWM频率的方式来解决啸叫。一般此类芯片的PWM容纳范围比较广,只要在功耗及负载允许的情况下尽可能避开人耳听力频率范围即可

    3. 换高质量的电感
        既然电感会震动导致人耳听到,那么首先可以直接尝试固定电感,在上面打胶来避免其震动。
        另外采用一体成型电感可以避免由于线圈震动导致的啸叫,一体成型电感其内部做了填充,线圈不容易发生振动。

    4. 避免电感周围出现磁性元件
        电感周围避免防止磁性元件,多个功率电感在板面积允许的情况下尽可能互相远离,屏蔽罩等金属原件也应该远离电感放置。 
三、电容引起的啸叫    
        其实DC-DC电路引起啸叫的不止电感,电容也是啸叫的成因,可以阅读以下文章了解。

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