開關(guān)電源為啥有時(shí)候會(huì)叫?如何消除?
發(fā)布時(shí)間:2019-09-02 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】穩(wěn)壓電源電路輸出的開關(guān)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(jīng)過電感線圈而產(chǎn)生交變磁場(chǎng),使得該電感線圈在交變磁場(chǎng)作用下像“喇叭”一樣在幾乎固定的頻率上產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)而發(fā)出嘯叫。
嘯叫聲音的大小與電感繞制的質(zhì)量有一定關(guān)系,繞制較松,其產(chǎn)生的嘯叫聲將較大。
引起DC/DC電路電感嘯叫的因素
1、負(fù)載電流過大。DC/DC芯片內(nèi)部有一個(gè)限流保護(hù)電路,當(dāng)負(fù)載超過IC內(nèi)部的開關(guān)MOS管的最大電流時(shí),限流電路檢測(cè)電路就會(huì)調(diào)整芯片內(nèi)部的占空比,或者停止工作,直到檢測(cè)負(fù)載電流在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí),再重新啟動(dòng)正常的工作開關(guān)。
如果從停止開關(guān)到重啟開關(guān)的時(shí)間周期正好是20~20kHz的頻率范圍內(nèi),就會(huì)導(dǎo)致電感的的震動(dòng)頻率被人聽到。
2、負(fù)載電壓過高。如果負(fù)載為空或輕負(fù)載,就會(huì)觸發(fā)過壓保護(hù),停止開關(guān),如果電壓降下來,就會(huì)重啟工作,從停止到重啟的時(shí)間容易落在音頻范圍內(nèi)。
3、電路產(chǎn)生自激。電源電路在設(shè)計(jì)時(shí),穩(wěn)定性不夠,當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生變化時(shí),容易自激,當(dāng)自激的頻率落在音頻范圍內(nèi),將引起嘯叫。
4、穿越頻率落在20~20kHz的頻率范圍內(nèi)。穿越頻率通常為開關(guān)頻率的1/5至1/20,設(shè)計(jì)時(shí)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(guān)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(chǎn)生過沖,且幅度較大,導(dǎo)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(guān)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(wěn)定。避免產(chǎn)生自激,涉及的參數(shù)多而復(fù)雜,如:
a)調(diào)整補(bǔ)償回路,通常調(diào)整比較難,但效果最好;
b)調(diào)整輸出電感值,但效果不是很明顯;
c)調(diào)整輸出電容值,效果較明顯;
d)調(diào)整輸出電容的ESR,效果比較明顯。
3、降低過沖電壓。在開關(guān)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(shù)對(duì)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(yuǎn)離開關(guān)電路;
5、減小電感的機(jī)械振動(dòng)。選用品質(zhì)好的電感;
6、電源IC選型時(shí),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(qū),需要考慮裕量設(shè)計(jì)。
(來源:EDA365論壇)
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