DC-DC電路嘯叫的調(diào)試思路

DC-DC電路嘯叫是工程師們經(jīng)常會遇到的問題，今天我們來分享遇到DC-DC電路嘯叫問題時的調(diào)試思路。 ? 嘯叫是板子上的器件發(fā)出了聲音，我們都知道，聲音是由物體振動產(chǎn)生的，且人耳能聽到的聲音頻段為20Hz~20kHz。也就是說有嘯叫，必然是有20Hz~20kHz的頻段，且引起了器件振動。 ? 那么我們便有了兩個方向：振動和頻段。 ?

一、振動

要讓物體產(chǎn)生振動，就需要一定的能量。這也就意味著嘯叫一般是在功率路徑上產(chǎn)生的。電流能力非常弱的電路，即使存在20Hz~20kHz的頻段，也不一定能使得器件產(chǎn)生振動，即使產(chǎn)生了振動也很微弱，不足以被人耳聽到。

在DC-DC電路中，通常有兩種器件可能會產(chǎn)生嘯叫：電容和電感。

電容：

在陶瓷電容器（MLCC）中，存在壓電效應(yīng)（逆壓電效應(yīng)），也就是給陶瓷電容施加電場時，其內(nèi)部的電介質(zhì)會發(fā)生形變，周期性的伸縮便產(chǎn)生了振動從而產(chǎn)生了嘯叫。通常來說，DC-DC電路的嘯叫主要是陶瓷電容產(chǎn)生的，且通常是輸出或者輸入電容。常規(guī)陶瓷電容內(nèi)部的多層結(jié)構(gòu)，比電解電容或固態(tài)電容更容易產(chǎn)生嘯叫。在無法避免嘯叫的情況下，可少用陶瓷電容作為輸入輸出電容，用電解電容或固態(tài)電容作為替代。

電感：

磁性元件具有磁致伸縮效應(yīng)，也就是在磁化過程中，由于外磁場的變化而發(fā)生幾何尺寸的變化，因而變化的電流可能會引起磁芯的振動產(chǎn)生嘯叫。同時變化的電流也可能會導(dǎo)致電感線圈產(chǎn)生振動。通常來說，一體成型電感內(nèi)部間隙更小，更不容易發(fā)出嘯叫，可優(yōu)化嘯叫問題。

二、20Hz~20kHz頻段

通常以下幾種情況可能會產(chǎn)生20Hz~20kHz的頻段。注意，以下情形只是可能產(chǎn)生20Hz~20kHz的頻段，并不意味著一定會引起嘯叫。

1、DC-DC工作不穩(wěn)定。這是嘯叫最為常見的情形。通常來說開關(guān)電源的開關(guān)頻率在100kHz以上，電路穩(wěn)定的情況下，即使有振動，人耳也聽不到嘯叫。如果DCDC電源產(chǎn)生了嘯叫，第一優(yōu)先就是確定電路工作是否穩(wěn)定。大多數(shù)時候解決了穩(wěn)定性問題，嘯叫問題也會得到解決。

2、抖頻。抖頻功能會使得開關(guān)頻率在一定范圍內(nèi)變化，從而降低EMI。抖頻功能有可能會引入20Hz~20kHz的頻段。

3、PWM調(diào)光。在進行PWM調(diào)光時，輸出電流一般和PWM信號同頻率。大多數(shù)調(diào)光芯片支持的PWM調(diào)光頻率會處在20Hz~20kHz的頻段。

4、AAM。AAM在輕載時通過降低開關(guān)頻率來降低開關(guān)損耗，提高輕載效率。一般負載越小開關(guān)頻率越低，在負載小到一定程度后，開關(guān)頻率就可能降低到20kHz以下。

5、負載變化。很多應(yīng)用的負載不是固定的，而是周期性變化的，某些負載有可能以20Hz~20kHz的頻率變化。

如果電路出現(xiàn)了嘯叫，優(yōu)先排查是何原因產(chǎn)生了20Hz~20kHz的頻段。如果該頻段可以避免，則優(yōu)先避免該頻段。如果無法避免，可通過采用一體成型電感、用電解電容或固態(tài)電容代替陶瓷電容等方式來抑制嘯叫。

審核編輯：黃飛

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