淺析電感噪音以及解決辦法

噪聲的是由物體振動產(chǎn)生的，下面我們以揚聲器為例了解下振動原理。揚聲器不是將電能直接轉(zhuǎn)換成聲能，而是利用載體電流（音圈或線圈）在磁鐵之間相互作用，使音圈振動而帶動針膜振動：

噪音產(chǎn)生的原理

噪聲的是由物體振動產(chǎn)生的，下面我們以揚聲器為例了解下振動原理。

揚聲器不是將電能直接轉(zhuǎn)換成聲能，而是利用載體電流（音圈或線圈）在磁鐵之間相互作用，使音圈振動而帶動針膜振動：

電能——機械能——聲能。

揚聲器：當(dāng)線圈兩端電流方向發(fā)生變化時，在永久磁體的磁場直接相互作用，使音圈振動而帶動振動膜振動。電能——機械能——聲能。

揚聲器是利用線圈兩端電流變化時會生產(chǎn)機械動能而發(fā)出聲音，電感可以制做成揚聲器嗎？

假設(shè)是把電感的線圈加上振動膜，且做一個小的音腔，電感就變成了一個喇叭了其實即便不在電感線圈上加振動膜和音腔，在電感兩端加上足夠大的驅(qū)動電流，電感也可以發(fā)出聲音開，只是機械能轉(zhuǎn)換為聲能的效率很低，聲音很小，發(fā)出的音量很低，不易聽見！

 電感會不會也生產(chǎn)噪音？

如果耳朵能聽到嘯叫（吱吱聲），可以肯定電感兩端存在一個20HZ-20KHZ（人耳范圍）左右的開關(guān)電流。

例如DC-DC的電感嘯叫，由于負載電流過大DC內(nèi)部有一個限流保護電路，當(dāng)負載超過IC內(nèi)部的開關(guān)（MOS）電流時，限流檢測電路判斷負載電流過大，會立即調(diào)整DAC內(nèi)部開關(guān)站空比，或者立即停止開關(guān)工作，直到檢測負載電流在標(biāo)準范圍內(nèi)時，在重新啟動正常的工作開關(guān)。從停止開關(guān)到重啟開關(guān)的時間周期正好是幾KHZ的頻率，正因為這個周期的開關(guān)頻率生產(chǎn)嘯叫。

嘯叫噪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)生的嘯叫聲將越大。

 電感發(fā)出聲音條件：

1、通過電感的電流生產(chǎn)大小的變化→這會引起磁通量的變化。

2、電感周圍存在導(dǎo)體，使其足以發(fā)生楞次效應(yīng) →導(dǎo)體感應(yīng)到電感的磁通，而生產(chǎn)了相斥的磁場→燈具的鋁轂 /電容提供了這個條件 。  

我們都知道磁鐵同性相斥異性相吸，電感/變壓器在工作時內(nèi)部會產(chǎn)生較強的交變磁場，處于這個磁場中的磁芯、線圈都會受到磁場的作用力，如果在力的作用下發(fā)生了周期性的振動、摩擦、材料變形等，便會產(chǎn)生噪聲，高頻激勵源和復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)形成的振動系統(tǒng)可能導(dǎo)致人耳可聞的噪音出現(xiàn)。

線圈振動引起電感噪音 

電感線圈匝與匝之間間隙較大，排列不夠緊密，若膠水沒有完全滲透到線圈縫隙之間使其固定，很容易引起噪音。

交流電流的方向是隨頻率在不斷改變，正因為如此，使得線圈匝與匝之間產(chǎn)生相互吸斥現(xiàn)象，隨著頻率的升高，這種吸斥現(xiàn)象演變?yōu)檎駝?，倘若振動頻率在20HZ-20KHZ之間（音頻：人耳朵能聽到的頻率范圍），就形成了噪音。

 解決辦法：

1.線包與磁芯間的楞次定律→加強固定線包，以限制其移動的空間。含浸線圈，或加粗線徑。

2.磁芯跟磁芯間的楞次定律 →透過使用膠來固定，限制其可移動的空間來解決 。

 磁伸縮（磁畸變）引起電感噪音 

電感所用的磁芯材料基本都屬于軟磁性材料，磁性材料的原料磁粉，有磁力格化現(xiàn)象（磁伸縮），即當(dāng)磁芯內(nèi)部的磁粉被磁化時，材料的體積會發(fā)生輕微的變化，隨著電壓的提高，頻率的增加，這種變化會越來越激烈，最終發(fā)展成為振動，倘若磁芯與磁芯結(jié)合部分存在間隙，很容易產(chǎn)生共鳴發(fā)出噪音。

 解決辦法：

1、組裝時候盡量減小磁芯與磁芯粘接面之間的間隙，夾子的力度適當(dāng)均勻，務(wù)必要做到磁芯與磁芯之間接觸緊密，另外磁芯中柱氣隙處的間隙空間往往最容易產(chǎn)生共振，最好的方法是將其用膠水完全填充。

2、換磁畸變量小的高磁通密度磁芯材質(zhì)：畸變小，振動小，能有效的減小噪音。

3、換磁芯粉末細的材料，我們可以使用粒徑更小的鐵粉,以降低顆粒間Gap距離,增加Gap數(shù)量.其作用是導(dǎo)致磁壁間摩擦所產(chǎn)生的振動頻率超出一般聽力20KHz的范圍。

注：將振動頻率超出20KHZ以上人耳朵就聽不到了

電路諧振引起的噪音 

電路會有寄生電容的存在，當(dāng)電源頻率達到和非常接近電路本身LC固有頻率時發(fā)生諧振，而恰好諧振頻率點剛好落在音頻的范圍之內(nèi)

時，形成噪音。

解決辦法：

1、調(diào)整電源管理IC的輸出頻率以避開諧振頻率點。

2、調(diào)整電感值，避開諧振頻率點。（如取感值的上,下限,其意義是改變諧振頻率）

電暈效應(yīng)引起噪音 

材料因絕緣不良所產(chǎn)生局部放電，主要表現(xiàn)為，漆包線絕緣不良，匝與匝之間的漆包膜有破損，劃傷，針孔等，在某些高壓情況下對周邊環(huán)境產(chǎn)生了放電現(xiàn)象，激蕩周邊空腔形成共振。

解決辦法：

1、線圈含浸處理，通過含浸的方法，加強線圈的絕緣性能。

2、更換品質(zhì)更好的漆包線材。

電感超負荷工作 

實際工作電流太大，達到或超出額定電流1/3以上有可能會引起電感發(fā)出噪音。

解決辦法：

1、降低磁芯的有效導(dǎo)磁率，增加線圈匝數(shù)。

2、增加磁芯的窗口有效截面積。

磁芯研磨不平引起噪音 

在生產(chǎn)過程中，一般大電流電感的磁芯都需要研磨氣隙，倘若氣隙研磨不夠平整（尤其是中柱的氣隙），附近的磁通方向便會發(fā)生扭曲，造成磁通擁擠的情況，很有可能導(dǎo)致噪音產(chǎn)生。

解決辦法：

磁芯氣隙研磨平整。

磁芯材料破損 

成品磁芯破裂，中柱斷裂，磁芯內(nèi)部的磁粉被磁化時，由于存在磁伸縮現(xiàn)象（磁畸變：前面已經(jīng)有做講解），產(chǎn)生噪音。

解決辦法：

1、選用強度好的磁芯材料生產(chǎn)。

2、選用柔性的膨脹系數(shù)小的膠水來做填充之用。

PCB走線的設(shè)計，附近磁場的輻射 

PCB板走線設(shè)計不合理，比如說走線構(gòu)成閉環(huán)，造成很強的EMI輻射強度，干擾電感。走線設(shè)計不合理，造成電路諧振等都會使噪音產(chǎn)生。

另外附近磁場輻射也會造成電感發(fā)出噪音。

解決辦法：

1、與客戶溝通協(xié)商，調(diào)整電路設(shè)計。

2、調(diào)整電感的位置，遠離干擾，遠離輻射。

以上只是對一些常見的電感噪音問題進行簡單的分析說明，大家都知道振動才會發(fā)出聲音，電感噪音的產(chǎn)生也是同樣的道理，我們在處理這類問題的時候只有找到振動發(fā)聲的源頭，才能采取科學(xué)合理的應(yīng)對措施來解決問題。