3.電感器件出現(xiàn)噪音;在電子產(chǎn)品中我以BUCK為例進行分析;
根據(jù)BUCK控制IC芯片的不同和外圍電路的不同,解決方法也各不相同,本文檔的宗旨是分析電感噪音的根本原因,并綜合各種不同的解決方法,供學習參考和借鑒。
、 上端BUCK的控制設(shè)計-LED背光驅(qū)動設(shè)計電路
我們先來分析電路關(guān)鍵器件對性能參數(shù)的影響;
采樣電阻R=R923//R922//R941//R942;該電阻的作用是檢測輸出電流,當輸出電流超過閥值時,將控制輸出PWM脈沖寬度進行調(diào)整,保持輸出電流恒定。IC-7Pin & 8Pin通過外部的PWM(150HZ-300HZ)來進行PWM調(diào)光控制;IC-14Pin-RT為內(nèi)部震蕩電路的頻率調(diào)整電阻,電阻變小,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。
L901電感量越大,則輸出紋波越小,紋波的大小還會影響到輸出調(diào)整的靈敏度,紋波越小,靈敏度越高,輸出越穩(wěn)定。受BUCK回路超快恢復續(xù)流二極管的反向恢復時間的影響,過大的電感器件其分布電容增大在電感上的開關(guān)電流尖峰電流也越大,會使L901電感容易產(chǎn)生噪音。如下測試Data:
測試過大的電感尖峰電流。
調(diào)整電感分布電容參數(shù)后的電感尖峰電流。
、陔姼性胍舻脑蛩诩敖鉀Q方法
A.電感噪音原因之一: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)生振動而發(fā)出聲音。
B.PWM-Dimming時BUCK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。
C.非屏蔽性電感器件位置布局在金屬導體周圍,其開放性磁場的切割磁力線運動;在交變磁場作用下產(chǎn)生振動而發(fā)出聲音;如下圖設(shè)計:
850uH的工字型電感放置在板邊緣與金屬殼體高度距離過近<5mm;通過調(diào)整位置或增加絕緣距離后,產(chǎn)品噪音消除!
、 電感噪音的解決方法
A.提高輸出開關(guān)電流的頻率。通過提高開關(guān)頻率保持紋波電流可以減小電感的感量,從而優(yōu)化電感器件的分布電容。
B.通過改善電感的繞制方法減小電感分布電容;電感改善工藝,減小振動噪音,如要求供應商增加浸漆及空隙點膠的工序等。
C. 通過優(yōu)化設(shè)計控制電感在峰值電流的磁通密度<2300高斯以下;參考上述的公式通用適應用電感
其中Lm為設(shè)計電感量,Ibp是電感工作時峰值電流,Ae是磁芯橫斷面面積,NP是線圈圈數(shù)。在公式中可以得到,電感磁通量變化擺動減少:可調(diào)整Np,Ae,Lm,可減少音頻噪聲的結(jié)果。
調(diào)整合適的工作頻率及電感參數(shù)后;電子產(chǎn)品系統(tǒng)有的效果!如下:
CH1:MOS-DRV CH4:BUCK-L(電流)。
4.注意變壓器&電感等感性器件其電感線圈品質(zhì)因數(shù)Q也比較關(guān)鍵的
Q值是衡量電感器件的主要參數(shù).
Q值是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時,所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比.電感器的Q值越高,其損耗越小,效率越高.
品質(zhì)因數(shù)Q是反映線圈質(zhì)量的重要參數(shù),提高線圈的Q值,
可以說是繞制線圈要注意的重點;高的Q值也會有更低的噪音問題!
對于感性器件提供給大家?guī)追N方法:同時對感性器件的噪音消除也有幫助!
A.根據(jù)工作頻率,選用線圈的導線及線徑
工作于低頻段的電感線圈,一般采用漆包線等帶絕緣的導線繞制。
工作頻率高于幾十KHZ,而低于1MHz的電路中,可采用多股絕緣的導線繞制線圈;這樣,可有效地增加導體的表面積,從而可以克服集膚效應的影響,使Q值比相同截面積的單根導線繞制的線圈提高30%-50%。
在高頻電路中如果使用工字型電感的電路中,電感線圈應采用單根導線繞制,導線的直徑一般為0.2mm-1.5mm。
采用間繞的電感線圈,常用鍍銀銅線繞制,以增加導線表面的導電性。
這時不宜選用多股導線繞制,否則線圈絕緣介質(zhì)及分布電容將引起額外的損耗,其效果反不如單根導線好。
B.選用的線圈骨架,減少介質(zhì)損耗
在頻率較高的場合,如為普通的線圈骨架,其介質(zhì)損耗顯著增加,因此應選用高頻介質(zhì)材料,如高頻瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作為骨架,并采用間繞法繞制。
C.選擇合理的線圈尺寸
基本參數(shù):繞組厚度t、繞組長度L和外徑D
外徑一定的單層線圈(φ20mm-30mm),當繞組長度 L與外徑 D的比值 L/D=0.7時,其損耗;
外徑一定的多層線圈L/ D=0.2-0.5,用t/D=0.25-0.1時,其損耗小。
繞組厚度t、繞組長度L和外徑D之間
滿足3t+2L=D的情況下,損耗也小。
采用屏蔽罩的線圈,其L/D=0.8-1.2時。
D.選定合理屏蔽罩的直徑
用屏蔽罩,會增加線圈的損耗,使Q值降低,因此屏蔽罩的尺寸不宜過小。
然而屏蔽罩的尺寸過大,會增大體積,因而要選定合理屏蔽罩的直徑尺寸。
當屏蔽罩直徑Ds與線圈直徑 D之比滿足如下數(shù)值
即 Ds/D=1.6-2.5時,Q值降低不大于10%。
E.采用合適的磁芯可使線圈圈數(shù)顯著減少
線圈中采用合適的磁芯,減少了線圈的圈數(shù),可以減小線圈的電阻值及分布電容,有利Q值的提高,還可以縮小線圈的體積。