【導讀】穩壓電源電路輸出的開關電流的頻率,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過電感線圈而產生交變磁場,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生機械振動而發出嘯叫。
嘯叫聲音的大小與電感繞制的質量有一定關系,繞制較松,其產生的嘯叫聲將較大。
引起DC/DC電路電感嘯叫的因素
1、負載電流過大。DC/DC芯片內部有一個限流保護電路,當負載超過IC內部的開關MOS管的最大電流時,限流電路檢測電路就會調整芯片內部的占空比,或者停止工作,直到檢測負載電流在標準范圍內時,再重新啟動正常的工作開關。
如果從停止開關到重啟開關的時間周期正好是20~20kHz的頻率范圍內,就會導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,就會觸發過壓保護,停止開關,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。
3、電路產生自激。電源電路在設計時,穩定性不夠,當負載產生變化時,容易自激,當自激的頻率落在音頻范圍內,將引起嘯叫。
4、穿越頻率落在20~20kHz的頻率范圍內。穿越頻率通常為開關頻率的1/5至1/20,設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生過沖,且幅度較大,導致在電感上施加周期性的過沖電壓,從而引起嘯叫聲變大。
嘯叫的解決辦法
1、提高開關頻率。使穿越頻率偏離音頻范圍,避免嘯叫;
2、確保電路工作穩定。避免產生自激,涉及的參數多而復雜,如:
a)調整補償回路,通常調整比較難,但效果最好;
b)調整輸出電感值,但效果不是很明顯;
c)調整輸出電容值,效果較明顯;
d)調整輸出電容的ESR,效果比較明顯。
3、降低過沖電壓。在開關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電路;
5、減小電感的機械振動。選用品質好的電感;
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,需要考慮裕量設計。
(來源:EDA365論壇)