電路為什么會(huì)出現(xiàn)電感嘯？該如何解決？

凡是做過開發(fā)工作的人員都有這樣的經(jīng)歷，測試開關(guān)電源或在實(shí)驗(yàn)中有聽到類似產(chǎn)品打高壓不良的漏電聲響或高壓拉弧的聲音不請自來：其聲響或大或小，或時(shí)有時(shí)無;其韻律或深沉或刺耳，或變化無常者皆有。

1、變壓器(Transformer)浸漆不良：包括未含浸凡立水(Varnish)。嘯叫并引起波形有尖刺，但一般帶載能力正常，特別說明：輸出功率越大者嘯叫越甚之,小功率者則表現(xiàn)不一定明顯。一款72W的充電器產(chǎn)品中就有過帶載不良的經(jīng)驗(yàn)，并在此產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)對磁芯的材質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。(此款產(chǎn)品客戶要求較為嚴(yán)格)補(bǔ)充一點(diǎn)，當(dāng)變壓器的設(shè)計(jì)欠佳也有可能工作時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生異響。

2、 PWM IC接地走線失誤：通常產(chǎn)品表現(xiàn)為會(huì)有部分能正常工作，但有部分產(chǎn)品卻無法帶載并有可能無法起振的故障，特別是應(yīng)用某些低功耗IC時(shí)，更有可能無法正常工作。

3、光耦(Opto Coupler)工作電流點(diǎn)走線失誤：當(dāng)光耦的工作電流電阻的位置連接在次級濾波電容之前時(shí)也會(huì)有嘯叫的可能，特別是當(dāng)帶載越多時(shí)更甚。

4、基準(zhǔn)穩(wěn)壓(Regulator)IC TL431的接地線失誤：同樣的次級的基準(zhǔn)穩(wěn)壓IC的接地和初級IC的接地一樣有著類似的要求，那就是都不能直接和變壓器的冷地?zé)岬叵噙B接。如果連在一起的后果就是帶載能力下降并且嘯叫聲和輸出功率的大小呈正比。

當(dāng)輸出負(fù)載較大，接近電源功率極限時(shí)，開關(guān)變壓器可能會(huì)進(jìn)入一種不穩(wěn)定狀態(tài)：前一周期開關(guān)管占空比過大，導(dǎo)通時(shí)間過長,通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲(chǔ)能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放，經(jīng)PWM判斷在下一個(gè)周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號或占空比過小;開關(guān)管在之后的整個(gè)周期內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài)，或者導(dǎo)通時(shí)間過短;儲(chǔ)能電感經(jīng)過多于一整個(gè)周期的能量釋放，輸出電壓下降，開關(guān)管下一個(gè)周期內(nèi)的占空比又會(huì)大……如此周而復(fù)始，使變壓器發(fā)生較低頻率(有規(guī)律的間歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動(dòng)，發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。同時(shí)，輸出電壓波動(dòng)也會(huì)較正常工作增大。

當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)間歇性全截止周期數(shù)量達(dá)到總周期數(shù)的一個(gè)可觀比例時(shí)，甚至?xí)钤竟ぷ髟诔曨l段的變壓器振動(dòng)頻率降低，進(jìn)入人耳可聞的頻率范圍，發(fā)出尖銳的高頻“嘯叫”。此時(shí)的開關(guān)變壓器工作在嚴(yán)重的超載狀態(tài)，時(shí)刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前“慘叫”的由來，相信有些用戶曾經(jīng)有過類似的經(jīng)歷。

5、空載

或者負(fù)載很輕時(shí)開關(guān)管也有可能出現(xiàn)間歇性的全截止周期，開關(guān)變壓器同樣工作在超載狀態(tài)，同樣非常危險(xiǎn)。針對此問題，可通過在輸出端預(yù)置假負(fù)載的方法解決，但在一些“節(jié)省”的或大功率電源中仍偶有發(fā)生。當(dāng)不帶載或者負(fù)載太輕時(shí)，變壓器在工作時(shí)所產(chǎn)生的反電勢不能很好的被吸收。這樣變壓器就會(huì)耦合很多雜波信號到你的1.2繞組。

這個(gè)雜波信號包括了許多不同頻譜的交流分量。其中也有許多低頻波，當(dāng)?shù)皖l波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí)，那么電路就會(huì)形成低頻自激。變壓器的磁芯不會(huì)發(fā)出聲音。我們知道，人的聽覺范圍是20--20KHZ。所以我們在設(shè)計(jì)電路時(shí)，一般都加上選頻回路。以濾除低頻成份。從你的原理圖來看，你最好是在反饋回路上加一個(gè)帶通電路，以防止低頻自激.或者是將你的開關(guān)電源做成固定頻率的即可。

6、大功率開關(guān)電源短路嘯叫

相信大家遇到過這種情況，開關(guān)電源在滿載后突然將電源短路測試，有時(shí)候會(huì)聽到電源有嘯叫的情況;或者是在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)，當(dāng)電流調(diào)試到某一段位，會(huì)有嘯叫，其嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫，甚是煩人，究其原因主要為以下：

當(dāng)輸出負(fù)載較大,接近電源功率極限時(shí),開關(guān)變壓器可能會(huì)進(jìn)入一種不穩(wěn)定狀態(tài):前一周期開關(guān)管占空比過大,導(dǎo)通時(shí)間過長,通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲(chǔ)能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放,經(jīng)PWM判斷,在下一個(gè)周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號或占空比過小;開關(guān)管在之后的整個(gè)周期內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài),或者導(dǎo)通時(shí)間過短;儲(chǔ)能電感經(jīng)過多于一整個(gè)周期的能量釋放,輸出電壓下降,開關(guān)管下一個(gè)周期內(nèi)的占空比又會(huì)大……

如此周而復(fù)始,使變壓器發(fā)生較低頻率(有規(guī)律的間歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動(dòng),發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音. 同時(shí),輸出電壓波動(dòng)也會(huì)較正常工作增大.當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)間歇性全截止周期數(shù)量達(dá)到總周期數(shù)的一個(gè)可觀比例時(shí),甚至?xí)钤竟ぷ髟诔曨l段的變壓器振動(dòng)頻率降低,進(jìn)入人耳可聞 的頻率范圍,發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”。此時(shí)的開關(guān)變壓器工作在嚴(yán)重的超載狀態(tài),時(shí)刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前“慘叫”的由來,相信有些用戶曾經(jīng)有過類似的經(jīng)歷. 空載,或者負(fù)載很輕時(shí)開關(guān)管也有可能出現(xiàn)間歇性的全截止周期,開關(guān)變壓器同樣工作在超載狀態(tài),同樣非常危險(xiǎn)。

針對此問題,可通過在輸出端預(yù)置假負(fù)載的方法解決,但在一些“節(jié)省”的或大功率電源中仍偶有發(fā)生.當(dāng)不帶載或者負(fù)載太輕時(shí),變壓器在工作時(shí)所產(chǎn)生的反電勢不能很好的被吸收.這樣變壓器就會(huì)耦合很多雜波信號到你的1.2繞組。

這個(gè)雜波信號包括了許多不同頻譜的交流分量.其中也有許多低頻波,當(dāng)?shù)皖l波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí),那么電路就會(huì)形成低頻自激.變壓器的磁芯不會(huì)發(fā)出聲音.我們知道,人的聽覺范圍是20--20KHZ.所以我們在設(shè)計(jì)電路時(shí),一般都加上選頻回路.以濾除低頻成份.從你的原理圖來看,你最好是在反饋回路上加一個(gè)帶通電路,以防止低頻自激.或者是將你的開關(guān)電源做成固定頻率的即可。

實(shí)例：

我們現(xiàn)在就來分析下此電路關(guān)鍵器件對性能參數(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。

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，決定了最低輸入電壓，而芯片的耐壓決定了最高輸入電壓，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。

解決方法

提高輸出開關(guān)電流的頻率。

當(dāng)“輸入輸出比”較大時(shí)，對于會(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，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。