電感嘯叫的原因及電感選型

上周同事遇到了電感嘯叫的問題，他問我是什么原因。我看他單板空載，判斷是DC-DC進(jìn)入輕載模式，電感上的電流交變頻率在20KHz以下，所以會(huì)聽到聲音。

于是我建議他測一下SW管腳的波形，測出來是5KHz。剛好證明了我的猜想是正確的。接著就讓他嘗試去換了一個(gè)感值更大的電感，換好以后，上電測試，聽不到電感嘯叫了。

在工作中經(jīng)常會(huì)遇到的電感嘯叫的問題，正常來說，DC-DC的開關(guān)頻率一般在100KHz~2MHz，遠(yuǎn)超人耳的可聽范圍20Hz~20KHz，但是在輕載或者電感選型不合理的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致DC-DC處在“降頻”工作的模式上，此時(shí)流過電感的電流波動(dòng)周期就不是100KHz~2MHz，而是由負(fù)載的大小和DC-DC芯片的內(nèi)部電路決定此時(shí)的工作頻率。當(dāng)流過電感的電流頻率在20~20KHz的范圍內(nèi)時(shí)，我們就能聽到刺耳的“嗞”的聲音。

電感嘯叫是電感工作不正常的外在表現(xiàn)，而嘯叫的本質(zhì)原因是振動(dòng)，振動(dòng)的原因總結(jié)起來有三種類型：

（1）磁性體磁芯磁致伸縮作用

圖片來源于TDK

（2）磁性體磁芯磁化導(dǎo)致相互吸引

圖片來源于TDK

?（3）漏磁通導(dǎo)致繞組振動(dòng)

圖片來源于TDK

上面三張圖片資料詳細(xì)分析了電感嘯叫的本質(zhì)原因。不再轉(zhuǎn)述。

電感是高速電路設(shè)計(jì)中常用器件之一，按照電感在電路中起到的作用分類，電感在電路的作用主要有三類：

（1）濾波

電感和電容配合形成LC濾波器或者是π型濾波器。在設(shè)計(jì)濾波器截止頻率時(shí)，需要關(guān)注LC電路會(huì)存在自諧振的問題，如果自諧振的頻率在濾波頻率范圍內(nèi)，那么可能會(huì)導(dǎo)致濾波后紋波增大。另外，電感的直流電阻會(huì)導(dǎo)致一定的壓降存在。

（2）阻礙電流變化

共模電感，差模電感使用的原理就是通過電流流經(jīng)線圈時(shí)，電感形成的磁場阻礙電流的變化。由于共模電感的同名端同向，電流流過時(shí)，電感線圈的磁場增強(qiáng)，對(duì)共模電流表現(xiàn)出巨大的阻礙作用。

（3）通直流，阻交流

電感阻抗的公示Z=jwL，當(dāng)通過電感電流的交流分量頻率越大，電感對(duì)電流阻礙作用越強(qiáng)，而對(duì)直流電流變現(xiàn)出來的阻抗就很小。

按照其在功能電路場合的使用，也可以分為三類：

（1）射頻電感

（2）信號(hào)電感

（3）電源電感

在選擇電感時(shí)，最基本是需要關(guān)注四個(gè)參數(shù)：

（1）電感值

（2）直流電阻

（3）自諧振頻率

（4）額定電流

其中在自諧振頻率中，電感的Q值是一個(gè)很重要的參數(shù)，Q值越大，電感的損耗越小。在額定電流中，要注意電感的飽和電流和溫升電流這個(gè)兩個(gè)參數(shù)。

電感在封裝形式上主要有兩種：

（1）屏蔽型

（2）非屏蔽型

非屏蔽電感的漆包線都是裸露在外部的，一般可以肉眼觀察到線圈，沒有磁屏蔽罩；屏蔽電感外面帶有磁屏蔽罩，EMI效果好，能減小電感對(duì)外界的電磁干擾。在高速電路的電源設(shè)計(jì)中一般都是選用帶屏蔽的電感，并且敏感的信號(hào)遠(yuǎn)離電感放置。