DC-DC電路嘯叫調(diào)試經(jīng)驗分享
發(fā)布時間:2024-07-11作者:admin點擊:384
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(逆壓電效應),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,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,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。通常來說開關電源的開關頻率在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頻率來降低開關損耗,提高輕載效率。一般負載越小開關頻率越低,在負載小到一定程度后,開關頻率就可能降低到20kHz以下。
5、負載變化。很多應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。