开关电源中电感电容的啸叫

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人耳能听到的“啸叫”声波振动频率范围在20~30kHz。开关电源中的储能元件都有可能会是啸叫的发生源。本文包含电感以及电容啸叫本质原因与解决方案，适合亟待解决啸叫的硬件研发人员阅读。

一、电感啸叫

电感啸叫原因：

1.负载周期变化：DCDC带有轻载高效的PSM/PFM模式，当负载正常带载与轻载之间周期变化（如呼吸灯，液晶显示器背光自动调光），降低后的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围，此时功率电感器将会发生啸叫。以铁氧体等磁性体为磁芯的电感器中，绕组所产生的交流磁场会使磁性体磁芯发生伸缩，有时会检测到其振动声。7mm以上的大型功率电感器在功率电感器贴装至基板上时，其振动容易与基板的固有振动数一致，则振动将会被放大，从而会听到啸叫。

2.屏蔽磁芯与磁化鼓芯相互吸引：对于全屏蔽型功率电感器，鼓芯与屏蔽磁芯(环形磁芯)间设有间隙，绕组中流过交流电流，鼓芯被磁化与屏蔽磁芯将因磁场力吸引产生震振动，振动频率可能会被人耳听到。

3.漏磁通导致绕组振动：绕组之间耦合不够紧密，漏磁过大，漏磁通会对绕组产生磁场力，绕组本身会发生振动，从而产生啸叫。

解决方案：

1.选择FPWM 工作模式的DCDC转换器。

2. 采用5mm以下小型功率电感器，固有振动频率超出人耳可听到的频率范围。

3. 对于2，3带来的啸叫，采用金属一体成型的功率电感。由于没有间隙，因此磁芯之间不会相互吸引，同时，由于固定线圈时使其与磁性体形成一体化，因此还可避免因磁通造成绕组振动的问题。

二、电容啸叫

电容啸叫原因：

     “啸叫”是由于电容器在施加交流电之后在纵向伸缩变形，多层陶瓷电容MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor) 与电路板平行的方向也会发生伸缩，其结果导致PCB板发生形变（1pm~1nm）,PCB板的振动频率落入20~20kHz的范围，从而产生“啸叫”，因此电容啸叫的本质是电容形变导致基板的振动。

1.一般在AC Adaptor 到DCDC之间的MLCC最容易产生电容啸叫，因在此处的电容电压变动较大，可以用示波器看电容两端的电压波形是否有20-20kHz的纹波。

2. 轻载模式的PSM/PFM模式下输出电压的纹波电压会比较大，同时流过电容的交流电的频率也比较离散容易发生电容啸叫事件。

解决方案：

1. 采用低介电常数材料MLCC， LD (Low Distortion)系列等可降低啸叫的产品系列。

2. 在PCB正反面同位置对称放置相同MLCC，实现振动的作用力相互抵消。

3. 如果二级电源并且对轻载效率的要求不是特别严苛，可以选择FPWM模式控制。

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