功率电感有噪音（啸叫）的解决方案

笔记本、平板、智能机、电视、汽车电子机器运行时，有时会发出“吱吱”的噪声。这种情况称为噪音，可能是电容、电感等无源元件造成的。与电容和电感的噪音原理不同，特别是电感的啸叫，原因是多方面的，也是繁杂的。间歇运作、变频方式、负荷变化等。可能引起人耳的声频震动。

声波是空气中传递的弹性波。人的听觉在20~20kHz左右工作频段内可以听到“响声”。在DC-DC转化器的功率电感中，当频率在人耳可听范围之内交流电和脉冲波流过时，电感本感受震动。这种情况称为“线圈噪音”，有时会听见噪音状况。

功率电感有噪音

功率电感怎么解决噪音？
1、防止可听频率电流流过，防止可听频率电流流过电感，是最基本的对策。可是，当以节能为目的的间歇工作与变频方式的DC-DC转化器无法避免给人耳可听频率通电时，请试着下列静音对策。

2、周边不摆放磁场，不要摆放带磁物件(屏蔽等。可能遭受电感附近的漏磁通的影响。必须贴近时，应选用漏磁较小的屏蔽电感(关闭磁路构造)，摆放方位也要注意。

3、错开固有振动数、有时能通过错开固有振动数或增加震动数来降低噪音。比如，根据改变电感的形态、种类、布局、基板拧紧和其他条件，包含基板在内的部件的总体固有振动数将会改变。此外，噪音在规格超出7mm的大功率电感中很常见。根据使用低于5mm的小功率电感，自然震动数将提升，从而降低噪音。

4、更换为金属一体成型型功率电感，如上所述，在全屏蔽功率电感中，鼓形磁芯和屏蔽磁芯会彼此带磁吸引，进而在空隙处产生噪音。同时，在无屏蔽的功率电感中，漏磁通引起的导线振动会导致噪音。

要解决这种功率电感的噪音难题，用金属总体成形取代是一种有效的解决方案。这是一种通过在软磁金属磁粉中置入空心线圈而集成的功率电感。因为没有空隙，磁芯不会互相吸引。同时，因为线圈与磁场是固定一体的，能够避免磁通引起的绕阻震动难题。不仅如此，TDK商品还选用磁致伸缩小金属磁性材料，因此磁致伸缩引起的震动可以获得抑止。有望根据更换无屏蔽或全屏蔽商品来降低噪音。

下列全屏蔽和半屏蔽功率电感(TDK商品，规格约为6mm)和全屏蔽和金属集通过率电感(TDK商品，规格约为12mm)被用作测量样版，以调研噪音的产生。在消音箱里安装一个传声器，以0A~额定电压的正弦波电流对安装于基板上的测量样品通电60秒，以20Hz~20kHz的可听频率扫频，期内纪录峰值声压。比照全屏蔽型和半屏蔽型后，不难发现声压级随频率而改变。

当较为全屏蔽商品和金属一体化产品时，差别是明显的。在全屏蔽型中，在宽频带中获得大概30~50dB的噪音。但在金属一体成型型中，在宽频带内与背景噪声处在同一低水平，即便在峰值部位，也比全屏蔽型抑止20dB上下。20dB的抑止代表着只是水准的1/10。因此，用金属总体成形电感是一种有效的对策。

一般情况下，板子上面都是会有DC-DC电路的，而这种如果各方面参数选的不好，就有可能引起电感啸叫。

正常人的一个听觉频率范围：20Hz-20KHz

我们一般DC-DC的开关频率为100KHz-1MHz.

正常的话，这个开关频率是不可能被人耳察觉到的。

因为负载不稳，开关电源自我调节中，占空比的调节里，会有与这个频段重叠的频率成分。

更浅显的说法就是：电感的phase端波形不稳定：

DC to DC电感的phase端 - 波形1

DC to DC电感的phase端 - 波形2

那么什么是解决方法呢？
注意：务必要把电感phase端的波形给调好为止。

怎么才算是调好？
无载，轻载，中度负载与满负载的情况下：phase端波形看起来都是比较规律的。（此处大家可留言，怎样才是好的波形）

DC to DC电感的phase端 - 波形3

涉及到调试phase端的波形，当然是有电子负载仪最好，如果手头没有，也可以让板子静置或者运行老化程序，这样子来调试也行。

典型DC to DC 电路

典型DC to DC 电路

下面说下怎样调试：

A：首先应该确认是哪一颗或者哪几颗电感会叫：

方法一：可以采用拆掉电感的方法。

方法二：直接用示波器量phase端的波形。

B：DC-DC的电路，一般都是有节能模式的，何为节能模式？

类似于：DCM（Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式,与CCM（Continuous Conduction Mode)连续导通模式。

一定要先看下此颗IC是否有类似于这种的节能模式，如果有，请先把ic的模式设置为PWM only，然后去看电感phase端的波形。

C：环路不稳定导致的phase端波形紊乱：

这种一般可以通过调节补偿来解决：（下面通过往期的文章RT8120的电路来展示）

经验法：可以直接把Cp电容改为22pf，然后看下电感phase端的波形，如果还不行的话，再把Rc电阻调小一半看下。

Datasheet计算法：芯片的 datasheet里面一般有补偿电路的计算方法，或者FAE有相应的计算工具，这样子去算补偿电路的电阻电容的值。

例如：（注意：不同IC的计算方法有差别）（补偿电路参数计算以后再讲）

环路不稳定 - 调节补偿

The final step is to design fZ1 and fP2 to allow the loop sufficient phase margin. fZ1 is designed to cancel one of the double poles of modulator.

Usually, place fZ1 before fLC. fP2 is usually placed below the switching frequency (typically, 0.5 to 1 times the switching frequency) to cancel high frequency noise.

D：如果通过调整补偿电路的参数实现不了，那么应该把目标转移到电感：

一般电感不匹配会导致环路不稳定，比较常出现的现象是因为改变了输出大电容的值，而导致这种情况出现。

经验法：先换个大一些的电感看下phase端的波形，不行再换个小点的电感看下phase端的波形。

Datasheet计算法：直接运用datasheet里面的电感选型方法来计算所需的电感值大小，这个电感值的大小一般受输入电压，输出电压，输出电容，Ipp的影响。

例如：（注意：不同IC的计算方法有点差别）

环路不稳定 - 调节补偿 L 电感

一般经过了上面三个步骤，电感的啸叫声早就已经解决了，但是phase端的波形可能还是有点瑕疵的话，你可以找芯片对应的FAE帮忙看下，当然，后面讲到如何去优化。