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新聞資訊

開關(guān)電源系統(tǒng)的噪音分析上

2019/5/22

  1. 反激系統(tǒng)中的高壓瓷片電容-通常的壓電效應(yīng)產(chǎn)生的主導(dǎo)機(jī)制,出現(xiàn)電容器噪音;如下圖示位置:

  在電子產(chǎn)品的開關(guān)電源系統(tǒng)中,電容鉗位電路在大電壓場合有可能產(chǎn)生可聞噪聲。要確定是否陶瓷電容器是一種噪音的主要來源,更換一個(gè)具有不同介質(zhì)的。塑料薄膜電容器是具成本效益的替代品。注意,以確保更換經(jīng)得起重復(fù)峰值電流和電壓應(yīng)力。電容器還可以產(chǎn)生可聞噪音,因?yàn)樗麄兊膲弘娞卣。取代了陶瓷電容器薄膜電容器,如下圖所示,可聽噪聲可減少!簡單的方法是替換法!

  2.變壓器工作出現(xiàn)的噪音,在電子產(chǎn)品中無論使用哪種開關(guān)拓?fù)涞墓ぷ鞣绞;無論工作在哪種狀態(tài),變壓器噪音均會(huì)存在!對(duì)于開關(guān)電源系統(tǒng)的產(chǎn)品:

  主要是由于變壓器的激磁成分中含有低頻振蕩,使得磁芯的磁分子在這個(gè)低頻磁場下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),從而引起周圍空氣的振動(dòng)。

  由于人耳的可聞?lì)l率大約在20Hz到20kHz,如果這個(gè)空氣的振動(dòng)在此范圍內(nèi),終傳到人耳朵而被聽見。

  電子產(chǎn)品中電源變壓器發(fā)生噪音的原因主要有四個(gè)方面:

  變壓器的工藝問題、變壓器的環(huán)路問題、變壓器的鐵心問題以及開關(guān)電源的負(fù)載問題,下面一一分析。

 。1)變壓器的工藝問題

 、俳岷娓刹坏轿,導(dǎo)致磁芯不牢固引起機(jī)械振動(dòng)而發(fā)出響聲;

  ②氣隙的長度不適合,導(dǎo)致變壓器的工作狀態(tài)不穩(wěn)定而發(fā)出響聲;

 、劬包沒有繞緊也可能導(dǎo)致響聲;

 、艽判窘M合有氣隙存在,高頻時(shí)引起空氣振動(dòng)而發(fā)出響聲(變壓器如果經(jīng)過完全含浸,一般不會(huì)發(fā)聲)。

 、蔹c(diǎn)膠和含浸,中柱點(diǎn)膠,磁芯結(jié)合處與骨架或線包必須連接!點(diǎn)膠量及烘烤時(shí)間控制。

 。2)變壓器的環(huán)路問題

  變壓器的環(huán)路問題即指變壓器的環(huán)路發(fā)生振蕩從而引起變壓器發(fā)生嘯叫。

 、匐娐钒宀季不當(dāng),從而造成干擾引發(fā)振蕩,導(dǎo)致響聲;

 、诜答伝芈穮(shù)設(shè)置不當(dāng),導(dǎo)致環(huán)路不穩(wěn)定以致產(chǎn)生振蕩而發(fā)出響聲;

 、郗h(huán)路中元器件的質(zhì)量問題,如輸入濾波電容容量不足,輸出整流快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時(shí)間太長,功率MOS開關(guān)速度設(shè)計(jì)出現(xiàn)掉溝現(xiàn)象等等,這些問題都有可能導(dǎo)致震蕩而引起噪音。

  以FLY為例:參考PCB設(shè)計(jì)圖如下:

  初級(jí)接地規(guī)則:

  A.連接方法為所有小信號(hào)GND與控制IC的GND相連后,與輔助繞組的輸出電容地相連,然后與輔助繞組的地相連,再連接到Power GND(即大信號(hào)GND);

  注意不好的設(shè)計(jì)容易出現(xiàn)EMS-Surge及系統(tǒng)噪音的問題!

  B.反饋信號(hào)要獨(dú)立走到IC,反饋信號(hào)的GND與IC的GND 相連。

  次級(jí)接地規(guī)則:

  a. 輸出小信號(hào)地與相連后,與輸出電容的的負(fù)極相連;

  b. 輸出采樣電阻的地要與基準(zhǔn)源(TL431)的地相連。

  (3)變壓器的鐵芯問題;

  變壓器鐵心發(fā)生飽和時(shí),線圈中電流增大,變壓器發(fā)熱并產(chǎn)生自激震蕩,線圈的振蕩引起周圍空氣的振動(dòng)從而發(fā)出噪音。

  通常的做法:增強(qiáng)設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù),以減少發(fā)聲噪音

  選擇合適的磁芯,合適的控制IC技術(shù),設(shè)計(jì)合適的磁通擺幅即:設(shè)計(jì)變壓器的機(jī)械振動(dòng)的振幅密切相關(guān)的磁通擺動(dòng)。高峰磁通密度從3000高斯到2500高斯以下對(duì)噪音提供一個(gè)明顯的好處;參考如下計(jì)算公式:

  其中Lm為變壓器電感,Ibp是工作時(shí)峰值開關(guān)電流,Ae是磁芯橫斷面面積,NP是變壓器初級(jí)設(shè)計(jì)圈數(shù)。在公式中可以看到,變壓器磁通量變化擺動(dòng)減少:可調(diào)整Np,Ae,Lm,可減少音頻噪聲的結(jié)果。

  如需設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)可參考我的:《開關(guān)電源關(guān)鍵器件及EMC設(shè)計(jì)》

 。4)開關(guān)電源的負(fù)載問題

  ①開關(guān)電源在空載或輕載的情況下,在某些工作點(diǎn)處會(huì)發(fā)生振蕩現(xiàn)象,表現(xiàn)為變壓器的噪音和輸出的不穩(wěn)定。

  發(fā)生這種現(xiàn)象是由于空載/輕載時(shí),開關(guān)瞬時(shí)開通時(shí)間過大從而造成輸出能量太大,進(jìn)而電壓過沖也很大,需要較長的時(shí)間去恢復(fù)到正常電壓,因此開關(guān)需停止工作一段時(shí)間,這樣開關(guān)就工作于間歇性工作模式,使變壓器工作在較低頻率(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)。選擇合適的IC是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵!

 、谧儔浩鞴ぷ髟谳^深的過載情況,如果沒有保護(hù)措施;會(huì)有燒毀的情況!

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