解析開關(guān)電源的音頻噪聲

開關(guān)電源，又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。民熔開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式及全閉模式之間切換，這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn)，切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散，但時(shí)間很短，所以民熔開關(guān)電源比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。民熔開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn)，而民熔開關(guān)電源工作頻率高，也可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，民熔開關(guān)電源重量也會(huì)比較輕。民熔開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明等領(lǐng)域。

音頻噪聲一般是指開關(guān)電源本身在工作過程中產(chǎn)生的音頻信號(hào)，其頻率為20～20KHz，人耳能聽到。當(dāng)電子元件和磁性元件的振蕩頻率在人的聽覺范圍內(nèi)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生聽覺信號(hào)。這種現(xiàn)象在功率轉(zhuǎn)換研究的早期階段就已經(jīng)知道了。在50和60赫茲工頻下運(yùn)行的變壓器通常會(huì)產(chǎn)生令人討厭的交流噪聲。如果負(fù)載由音頻元件調(diào)制，在恒定超聲頻率下工作的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器也會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲。

在過去的研究中，經(jīng)常使用高級(jí)音頻工程設(shè)備來研究開關(guān)電源的聲輻射。該裝置可以非常精確地測(cè)量絕對(duì)聲壓級(jí)和聲譜，但人對(duì)聲音的感知是非常主觀的。很難說能聽到多少聲音，而更難確定的是，在具體應(yīng)用中，有多少聲音會(huì)被視為難以忍受的噪音。下面小課堂就來談?wù)勯_關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生源，好的開關(guān)電源噪音處理的是非常到位的，比如下方的開關(guān)電源。

1、變壓器產(chǎn)生的音頻噪聲

在大多數(shù)反激變換器應(yīng)用中，變壓器是音頻噪聲的主要來源。測(cè)試面板上第一臺(tái)變壓器原型產(chǎn)生的噪音通常令人驚訝。使用眾所周知和適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)技術(shù)將基本上消除噪音，而不會(huì)增加成本。組裝原型變壓器時(shí)應(yīng)注意成品性能的可重復(fù)性。

2、電容產(chǎn)生的音頻噪聲

所有絕緣材料在電場(chǎng)的壓力下都會(huì)變形。電致伸縮效應(yīng)與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比。一些絕緣介質(zhì)也表現(xiàn)出壓電效應(yīng)，即線性位移與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。壓電效應(yīng)通常是電容產(chǎn)生噪聲的主要途徑。

廉價(jià)小型陶瓷電容中的非線性絕緣材料通常含有大量的鈦酸鋇，在正常工作溫度下會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。因此，這些部件將產(chǎn)生比線性絕緣部件更大的噪聲。在開關(guān)電源中，箝位電路中電壓偏移量最大的電容器最容易產(chǎn)生音頻噪聲。

3、電路振蕩產(chǎn)生的音頻噪聲

當(dāng)電源工作過程中出現(xiàn)間歇性振蕩時(shí)，線圈鐵芯會(huì)間歇性振動(dòng)。當(dāng)振蕩頻率接近繞組變壓器的固有振蕩頻率時(shí)，容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，產(chǎn)生人耳能聽到的音頻噪聲。

4、階躍負(fù)載引起的音頻噪聲

一些開關(guān)電源在負(fù)載測(cè)試時(shí)會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲。例如，在通信行業(yè)開關(guān)電源測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，將動(dòng)態(tài)負(fù)載定義為周期1ms，斜率0.1a/s，按25%-50%--25%和75%&50%-75%的正激變換器為例，輸出電感電流由輸出紋波電流和階躍電流兩部分組成。脈動(dòng)電流的頻率與電源的工作頻率相同，因此沒有音頻噪聲。階躍電流的周期與給定階躍負(fù)載的周期相同。當(dāng)輸出電容較小時(shí)，階躍電流DT/DI的變化率很小，如果過高，會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲。

5、大功率開關(guān)電源短路嘯叫

相信大家遇到過這種情況，當(dāng)開關(guān)電源滿載后突然短路時(shí)，有時(shí)會(huì)聽到電源的嘯叫；或者在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)，當(dāng)電流調(diào)整到某一段時(shí)，會(huì)有嘯叫，嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫。

上面就是小課堂今天分享的，關(guān)于開關(guān)電源噪聲產(chǎn)生的原因解析。在民熔小課堂的分享之后，大家應(yīng)該都有一定的深入了解。
責(zé)編AJX