淺析電感嘯叫的原因及解決方法

1. 引言

H7710加密DTU 在摸底測試的時候發現過電感嘯叫的現象，當時我們的處理方法是更換穩壓電源電路輸出部分的電感。在實際的應用中，我們處理的方法可以有多種多樣，現在就專門針對此類問題，探討和匯總電感嘯叫的根本原因及處理嘯叫的方法。

2. 穩壓電源電路的一般設計

2.1 降壓穩壓電路

我們以較典型的34063減壓穩壓芯片電路設計的典型電路來舉例，一一分析如下：

不同品牌的34063最大工作頻率不同，同樣的外圍電路，震蕩頻率也可能有差別，輸出脈沖也有差異。

上圖為34063 的標準設計圖例。

我們現在就來分析下此電路關鍵器件對性能參數的影響，限流電阻R=R110//R111//R112//R113//R114。

該電阻的作用是檢測輸出電流，當輸出電流超過閥值時，將關閉輸出電流。根據負載瞬態最大電流的要求來調整限流電阻的取值，使最大輸出電流不小于瞬態最大電流。

R115，R116調整輸出電壓Vo=1.25*（1+R116/R115）。

C112為內部震蕩電路的頻率調整電容，電容變小，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。

L110電感量越大，則輸出紋波越小，紋波的大小還會影響到輸出電壓調整的靈敏度，紋波越小，靈敏度越高，輸出電壓越穩定。但是芯片的SE腳將出現雜亂的窄脈沖開關電流波形，L110電感容易嘯叫。紋波越大，輸出靈敏度越低，輸出電壓穩定度降低，SE腳出現開關電流頻率較穩定，L110電感不會嘯叫。

C115的ESR越小，則允許流經電容的紋波電流越大，保證電容使用壽命的同時，紋波電壓也越小。同樣電容的容量越大，紋波電壓也越小。

R117為反饋電阻，把輸出方波疊加在鋸齒波上，可以降低電壓調整靈敏度，穩定輸出方波電流，避免電感嘯叫。

3. 電感嘯叫的原因所在及解決方法

3.1 嘯叫的原因

穩壓電源電路輸出的開關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。周期性電流經過電感線圈，產生交變磁場，該電感線圈在交變磁場作用下產生振動而發出聲音。34063的輸出穩壓是以PWM方式實現的，芯片的最大占空比的限制以及輸出電壓，決定了最低輸入電壓，而芯片的耐壓決定了最高輸入電壓，在電壓調整靈敏度適當的情況下，輸入電壓變高，則輸出方波脈寬變窄，即占空比變小，當輸入電壓高到某個數值時，占空比無法再小，為了繼續穩壓，不同的芯片有不同的處理方式，有的降低頻率，有的則周期性的丟棄一些脈沖。周期性丟棄的脈沖群如果周期頻率接近或落入音頻范圍，就會發生電感嘯叫的情況，而如果降頻處理后的開關電流的頻率接近或落入音頻范圍，也會引起電感的嘯叫。

3.2 嘯叫的解決辦法

提高輸出開關電流的頻率。綜合考慮芯片增加的成本，以及平率增高可引起的電感和上述C115電容參數可適當降低，引起的成本減少。

當輸入輸出比較大時，對于會周期性丟棄脈沖的芯片來講，可調整如上圖所示C112，降低頻率，來獲取更大的占空比調整范圍，避免出現周期性的方波群落入音頻的范圍，從而避免電感的嘯叫。

調整R117反饋電阻，即改變電壓調整靈敏度，避免開關電流頻率出現接近或落入音頻周期范圍內的周期性方波群。從而避免電感的嘯叫。

添加C111電容，增加紋波反饋，降低電壓調整靈敏度，避免開關電流頻率出現接近或落入音頻周期范圍內的周期性方波群。從而避免電感的嘯叫。

在紋波允許范圍內，適當加大紋波幅度，必要的話多加一級濾波。

L110 電感改善工藝，減小振動嘯叫，如要求供應商增加浸漆工序等。

3.3 實際測試開關電源電路波形

4. 總結

本文重點介紹了電感嘯叫產生的根本原因，以及不同的解決方法及解決原理。并針對34063穩壓電源電路的標準設計圖例，進行了詳細的分析解釋。對于電感嘯叫的問題，可以舉一反三，應用于其他電路中。

總之，處理問題的方法和技巧思路是大同小異的，具體的應用參考對應的穩壓電源電路和電源芯片的datasheet，了解對應參數的意義即可。本文的推出，希望可以給大家一個詳細的對電感嘯叫問題的認識和理解，以及希望對此類問題的處理思路有個清晰的了解。