电感啸叫如何处理

一．电感啸叫现象

电感啸叫是指在20Hz~20kHz的电流激励频率下，电感会发出人耳所能听见的吱吱声。周期性电流经过电感线圈产生交变磁场，电感现象在交变磁场作用下产生振动而发出声音，这种周期性频率如果落在人耳听觉范围内，则会产生啸叫。

二．电感啸叫发生原因

电感啸叫的三个关键因素：振动、振动周期和振动强弱；即电感要发生一定频率范围内且足够强度的振动，才能被识别为啸叫。

1.从振动发生机制分析电感啸叫产生原因

周期性电流经过电感线圈产生交变磁场，在磁场的作用下，电感发生振动。

1）磁致伸缩效应

对磁性体施加磁场使其磁化后，其外形会发生细微变化，该现象称为“磁致伸缩”或“磁应变”。以铁氧体等磁性体为磁芯的电感器中，绕组所产生的交流磁场会使磁性体磁芯发生伸缩，有时会检测到其振动声。

磁致伸缩导致的外形变化极其微小，约为原尺寸的万分之一~百万分之一，在功率电感器中，无法完全消除磁致伸缩所导致的磁性体磁芯振动。功率电感器单体振动水平较小，但当贴装至基板上，若其振动与基板的固有振动频率一直，则振动将会被放大，从而听到啸叫。

2）磁性体磁芯磁化导致相互吸引

磁性体被外部磁场磁化时将会表现出磁铁性质，从而与周围磁性体相互吸引。如下图为全屏蔽型功率电感器示例。此为闭合磁路结构的功率电感器，但鼓芯与屏蔽磁芯（环形磁芯）间设有间隙，噪音有时会从该处发出。绕组中流过交流电流时，因产生的磁场而被磁化的鼓芯与屏蔽磁芯将会因磁力而相互吸引，若该振动在人耳可听频率范围内，则会听到噪音。

鼓芯与屏蔽磁芯之间的间隙通过粘结剂进行封闭，但为了防止因应力产生开裂，因此不会使用较硬的材料，从而无法完全抑制因相互吸引所导致的振动。

3）漏磁通导致绕组振动

无屏蔽型功率电感器中，不会产生鼓芯和磁芯磁化导致的相互吸引而发生啸叫。但由于无屏蔽型电感器为开放磁路结构，因此漏磁通会对绕组产生作用。当交流电流流过绕组时，绕组本身会发生振动，从而产生啸叫。

2.从振动周期来分析电感啸叫产生原因

当负载不稳定、过载、空载或者轻载时，开关管会出现间歇性的全截止周期，当开关管全截止的周期数在总的周期数所占的比例达到一定占比时，电源的开关频率就从高频范围进入了音频范围，从而发出尖锐的啸叫。

1）负载过载

DC-DC内部电流保护电路，当检测到负载电流过大，会立即调整内部开关占空比，或者关闭开关，直到负载电流调整到标准范围内，再重新启动开关；如果这个从停止到启动的周期正好落在人耳可听范围内，就容易产生啸叫被人耳听到。

2）DC-DC间歇工作

一些应用，处于节能引入了DC-DC转换器间歇工作模式。比如液晶显示屏背光，采用了PWM调光模式，以200Hz左右频率使DC-DC转换器进行间歇工作，由于处于人耳可听频率中，当功率电感流过间歇工作的电流时，电感器发生周期性振动，从而导致啸叫。

3）负载较轻

在待机等轻载模式下，由于开关损耗与频率成正比，PWM调节方式效率会严重降低。有些DC-DC芯片引入PFM调节模式，当轻载时，会自动将PWM方式切换为PFM调节方式（脉冲调频）。PFM固定开关的打开时间，对开关频率进行调节。降低频率可以提高转换效率，但降低后的频率会落入人耳可听范围，因此功率电感会产生啸叫。