淺析電感噪音以及解決辦法
噪聲的是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的,下面我們以揚(yáng)聲器為例了解下振動(dòng)原理。揚(yáng)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(dòng)而帶動(dòng)針膜振動(dòng):
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202210/438946.htm噪音產(chǎn)生的原理
噪聲的是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的,下面我們以揚(yáng)聲器為例了解下振動(dòng)原理。
揚(yáng)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(dòng)而帶動(dòng)針膜振動(dòng):
電能——機(jī)械能——聲能。
揚(yáng)聲器:當(dāng)線圈兩端電流方向發(fā)生變化時(shí),在永久磁體的磁場(chǎng)直接相互作用,使音圈振動(dòng)而帶動(dòng)振動(dòng)膜振動(dòng)。電能——機(jī)械能——聲能。
揚(yáng)聲器是利用線圈兩端電流變化時(shí)會(huì)生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)能而發(fā)出聲音,電感可以制做成揚(yáng)聲器嗎?
假設(shè)是把電感的線圈加上振動(dòng)膜,且做一個(gè)小的音腔,電感就變成了一個(gè)喇叭了其實(shí)即便不在電感線圈上加振動(dòng)膜和音腔,在電感兩端加上足夠大的驅(qū)動(dòng)電流,電感也可以發(fā)出聲音開,只是機(jī)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(huì)不會(huì)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(gè)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(fù)載電流過大DC內(nèi)部有一個(gè)限流保護(hù)電路,當(dāng)負(fù)載超過IC內(nèi)部的開關(guān)(MOS)電流時(shí),限流檢測(cè)電路判斷負(fù)載電流過大,會(huì)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(cè)負(fù)載電流在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí),在重新啟動(dòng)正常的工作開關(guān)。從停止開關(guān)到重啟開關(guān)的時(shí)間周期正好是幾KHZ的頻率,正因?yàn)檫@個(gè)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(huì)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(chǎng)→燈具的鋁轂 /電容提供了這個(gè)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(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的交變磁場(chǎng),處于這個(gè)磁場(chǎng)中的磁芯、線圈都會(huì)受到磁場(chǎng)的作用力,如果在力的作用下發(fā)生了周期性的振動(dòng)、摩擦、材料變形等,便會(huì)產(chǎn)生噪聲,高頻激勵(lì)源和復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)形成的振動(dòng)系統(tǒng)可能導(dǎo)致人耳可聞的噪音出現(xiàn)。
線圈振動(dòng)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?yàn)槿绱?,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?dòng),倘若振動(dòng)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(qiáng)固定線包,以限制其移動(dòng)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(lái)固定,限制其可移動(dòng)的空間來(lái)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(shí),材料的體積會(huì)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(huì)越來(lái)越激烈,最終發(fā)展成為振動(dòng),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(shí)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(dòng)小,能有效的減小噪音。
3、換磁芯粉末細(xì)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(dòng)頻率超出一般聽力20KHz的范圍。
注:將振動(dòng)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(huì)有寄生電容的存在,當(dāng)電源頻率達(dá)到和非常接近電路本身LC固有頻率時(shí)發(fā)生諧振,而恰好諧振頻率點(diǎn)剛好落在音頻的范圍之內(nèi)
時(shí),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(diǎn)。
2、調(diào)整電感值,避開諧振頻率點(diǎn)。(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(duì)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(qiáng)線圈的絕緣性能。
2、更換品質(zhì)更好的漆包線材。
電感超負(fù)荷工作
實(shí)際工作電流太大,達(dá)到或超出額定電流1/3以上有可能會(huì)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(huì)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(shí),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(qiáng)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(lái)做填充之用。
PCB走線的設(shè)計(jì),附近磁場(chǎng)的輻射
PCB板走線設(shè)計(jì)不合理,比如說走線構(gòu)成閉環(huán),造成很強(qiáng)的EMI輻射強(qiáng)度,干擾電感。走線設(shè)計(jì)不合理,造成電路諧振等都會(huì)使噪音產(chǎn)生。
另外附近磁場(chǎng)輻射也會(huì)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(jì)。
2、調(diào)整電感的位置,遠(yuǎn)離干擾,遠(yuǎn)離輻射。
以上只是對(duì)一些常見的電感噪音問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析說明,大家都知道振動(dòng)才會(huì)發(fā)出聲音,電感噪音的產(chǎn)生也是同樣的道理,我們?cè)谔幚磉@類問題的時(shí)候只有找到振動(dòng)發(fā)聲的源頭,才能采取科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施來(lái)解決問題。
評(píng)論