開關電源中電感嘯叫的原因

電感是一種儲能元件,用在LC振盪電路、中低頻的濾波電路,DC-DC能量轉換等等,其應用頻率範圍很少超過50MHz。

從阻抗頻率曲線圖可知,工作頻率低於諧振頻率時,電感器件表現出電感性,阻抗隨著頻率的升高而增大:當工作頻率高於諧振頻率時,電感器件表現出電容性,阻抗隨著頻率的升高而減小。因此,在應用中,應選擇諧振頻率點高於工作頻率的電感為電源濾波選用電感時,需要注意以下幾點。

①電感與電容組成低通濾波器時,電感值是一個很關鍵的參數。電感器件資料標稱的電感值,是工作頻率低於諧振頻率點的值,如果工作頻率高於諧振頻率,則電感值將會隨著工作頻率的升高而急劇減小,逐步呈現電容性。

②電感用於電源濾波時,需要考慮由於其直流電阻而引起的壓降。

③用於電源濾波時,電感的工作電流必須小於額定電流。如果工作電流大於額定電流,電感未必會損壞,但是電感值可能低於標稱值。

幾個主要有關參數

①電感值範圍:1-470uH

②直流電阻:有多種直流電阻可供選擇,電感值越大,對應的直流電阻也越大。一般信號用電感,其直流電阻比高頻信號用電感和電源用電感大一些,最小的直流電阻一般為幾毫歐,大的幾歐

③自諧振頻率:幾十兆赫茲到幾百兆赫茲。電感值越大,其對應的自諧振頻率越小。

④額定電流:幾毫安到幾十毫安。電感值越大,其對應的額定電流越小。

電感嘯叫原因

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(人耳範圍)左右的開關電流。

例如DC-DC電路的電感嘯叫,由於負載電流過大

DC內部有一個限流保護電路,當負載超過IC內部的開關(MOS)電流時,限流檢測電路判斷負載電流過大,會立即調整DAC內部開關佔空比,或者立即停止開關工作,直到檢測負載電流在標準範圍內時,在重新啟動正常的工作開關。從停止開關到重啟開關的時間週期正好是幾KHZ的頻率,正因為這個週期的開關頻率產生嘯叫

改善對策:降低負載電流或更換功率稍大的DC-DC,更改輸出電容等方法

負載電流或電壓過大導致

  電感引起的噪聲問題:

電感--由於電流變化產生的感應電壓引起傳輸線效應,突變,串擾,開關噪聲,軌道塌陷,地彈和大大多數電磁干擾源(EMI)

例如:

數字電路具有噪聲,飽和邏輯(例如TTL和CMOS)在開關過程中會短暫地從電源吸入大電流,從而在數字地上引起的噪聲就會很大,但由於邏輯級的抗擾度可達數百毫伏以上(由於電感引起--電流變化產生的感應電壓)

電感加入磁芯,主要目的是為了提高電感線圈的電感(或互感)量。

反動電勢:

反電動勢是指有反抗電流發生改變的趨勢而產生電動勢,其本質上屬於感應電動勢。

反動電勢的由來:電流的變化引起磁場的變化。根據麥克斯韋的說法,變化磁場的周圍會產生電場,電場對其中的電荷會有電場力,電場力是非靜電力,產生電動勢

當電流是從小增加到大時,產生的反向電動勢的方向與原電壓方向相同。當電流從大到小時,產生的反向電動勢的方向與原電壓方向相反。


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