電感嘯叫產(chǎn)生的原因和解決方法

環(huán)形電感或者工形電感嘯叫問題，在穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到，根據(jù)穩(wěn)壓電源芯片的不同和外圍電路的不同，解決方法也各不相同，本文的宗旨是分析電感嘯叫的根本原因，并綜合各種不同的解決方法，供學(xué)習(xí)參考和借鑒。

1.? 引言

H7710加密DTU 在摸底測試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)過電感嘯叫的現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)我們的處理方法是更換穩(wěn)壓電源電路輸出部分的電感。在實(shí)際的應(yīng)用中，我們處理的方法可以有多種多樣，現(xiàn)在就專門針對(duì)此類問題，探討和匯總電感嘯叫的根本原因及處理嘯叫的方法。

2.? 穩(wěn)壓電源電路的一般設(shè)計(jì)

2.1 降壓穩(wěn)壓電路

我們以較典型的34063減壓穩(wěn)壓芯片電路設(shè)計(jì)的典型電路來舉例，一一分析如下：

不同品牌的34063最大工作頻率不同，同樣的外圍電路，震蕩頻率也可能有差別，輸出脈沖也有差異。

上圖為34063 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖例。

我們現(xiàn)在就來分析下此電路關(guān)鍵器件對(duì)性能參數(shù)的影響，限流電阻R=R110//R111//R112//R113//R114.

該電阻的作用是檢測輸出電流，當(dāng)輸出電流超過閥值時(shí)，將關(guān)閉輸出電流。根據(jù)負(fù)載瞬態(tài)最大電流的要求來調(diào)整限流電阻的取值，使最大輸出電流不小于瞬態(tài)最大電流。

R115，R116調(diào)整輸出電壓Vo=1.25*（1+R116/R115）。

C112為內(nèi)部震蕩電路的頻率調(diào)整電容，電容變小，則頻率升高，一般情況，輸出方波頻率等于該震蕩頻率。頻率越高輸出紋波越小。

L110電感量越大，則輸出紋波越小，紋波的大小還會(huì)影響到輸出電壓調(diào)整的靈敏度，紋波越小，靈敏度越高，輸出電壓越穩(wěn)定。但是芯片的SE腳將出現(xiàn)雜亂的窄脈沖開關(guān)電流波形，L110電感容易嘯叫。紋波越大，輸出靈敏度越低，輸出電壓穩(wěn)定度降低，SE腳出現(xiàn)開關(guān)電流頻率較穩(wěn)定，L110電感不會(huì)嘯叫。

C115的ESR越小，則允許流經(jīng)電容的紋波電流越大，保證電容使用壽命的同時(shí)，紋波電壓也越小。同樣電容的容量越大，紋波電壓也越小。

R117為反饋電阻，把輸出方波疊加在鋸齒波上，可以降低電壓調(diào)整靈敏度，穩(wěn)定輸出方波電流，避免電感嘯叫。

3.? 電感嘯叫的原因所在及解決方法

3.1 嘯叫的原因

穩(wěn)壓電源電路輸出的開關(guān)電流的頻率接近或落入音頻范圍，或周期性方波群的周期頻率接近或落入音頻范圍。周期性電流經(jīng)過電感線圈，產(chǎn)生交變磁場，該電感線圈在交變磁場作用下產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出聲音。34063的輸出穩(wěn)壓是以PWM方式實(shí)現(xiàn)的，芯片的最大占空比的限制以及輸出電壓，決定了很低輸入電壓，而芯片的耐壓決定了額定輸入電壓，在電壓調(diào)整靈敏度適當(dāng)?shù)那闆r下，輸入電壓變高，則輸出方波脈寬變窄，即占空比變小，當(dāng)輸入電壓高到某個(gè)數(shù)值時(shí)，占空比無法再小，為了繼續(xù)穩(wěn)壓，不同的芯片有不同的處理方式，有的降低頻率，有的則周期性的丟棄一些脈沖。周期性丟棄的脈沖群如果周期頻率接近或落入音頻范圍，就會(huì)發(fā)生電感嘯叫的情況，而如果降頻處理后的開關(guān)電流的頻率接近或落入音頻范圍，也會(huì)引起電感的嘯叫。

3.2 嘯叫的解決辦法

提高輸出開關(guān)電流的頻率。綜合考慮芯片增加的成本，以及平率增高可引起的電感和上述C115電容參數(shù)可適當(dāng)降低，引起的成本減少。

當(dāng)輸入輸出比較大時(shí)，對(duì)于會(huì)周期性丟棄脈沖的芯片來講，可調(diào)整如上圖所示C112，降低頻率，來獲取更大的占空比調(diào)整范圍，避免出現(xiàn)周期性的方波群落入音頻的范圍，從而避免電感的嘯叫。

調(diào)整R117反饋電阻，即改變電壓調(diào)整靈敏度，避免開關(guān)電流頻率出現(xiàn)接近或落入音頻周期范圍內(nèi)的周期性方波群。從而避免電感的嘯叫。

添加C111電容，增加紋波反饋，降低電壓調(diào)整靈敏度，避免開關(guān)電流頻率出現(xiàn)接近或落入音頻周期范圍內(nèi)的周期性方波群。從而避免電感的嘯叫。

在紋波允許范圍內(nèi)，適當(dāng)加大紋波幅度，必要的話多加一級(jí)濾波。

L110 電感改善工藝，減小振動(dòng)嘯叫，如要求供應(yīng)商增加浸漆工序等。

3.3 實(shí)際測試開關(guān)電源電路波形

4.? 總結(jié)

本文重點(diǎn)介紹了電感嘯叫產(chǎn)生的根本原因，以及不同的解決方法及解決原理。并針對(duì)34063穩(wěn)壓電源電路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖例，進(jìn)行了詳細(xì)的分析解釋。對(duì)于電感嘯叫的問題，可以舉一反三，應(yīng)用于其他電路中。總之，處理問題的方法和技巧思路是大同小異的，具體的應(yīng)用參考對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓電源電路和電源芯片的datasheet，了解對(duì)應(yīng)參數(shù)的意義即可。本文的推出，希望可以給大家一個(gè)詳細(xì)的對(duì)電感嘯叫問題的認(rèn)識(shí)和理解，以及希望對(duì)此類問題的處理思路有個(gè)清晰的了解。