高压器件学习——电感啸叫的原因和解决办法（2023.12.02）_升压电感啸叫原因-程序员宅基地
参考链接1: 电感啸叫的原因和解决办法
参考链接2: 电感啸叫原因与应对措施
在此感谢各位前辈大佬的总结，写这个只是为了记录学习大佬资料的过程，内容基本都是搬运的大佬博客，觉着有用自己搞过来自己记一下，如果有大佬觉着我搬过来不好，联系我删。
电路疑难杂症——电感啸叫的原因和解决办法（2023.12.02）
一、电感啸叫
1.1、电感啸叫原理
电感啸叫就是指在20Hz-200Hz的电流激励频率下，电感会发出人耳能听见的吱吱声。电感啸叫的原因之一是电感不固定形成空腔噪声。
周期性电流经过电感线圈产生交变磁场，该电感线圈在交变磁场作用下产生振动而发出声音，这种周期频率如果是人耳听觉范围内，则会产生啸叫。
人耳的听觉频率范围是20—20KHz，DCDC的开关频率一般在100k—1MHz之间。
1.2、原因
由于负载不稳定、轻载过载或者感值容值不合适等因素，开关电源自我调节，不同芯片有不同处理方式：有的降低频率，有的周期性丢脉冲即表现为间歇工作；导致电感的phase不稳定，输出开关电流的频率落入音频范围，或者周期性方波群的周期频率落入音频范围，形成啸叫。
1.2.1、轻载导致DCDC降低频率
PWM方式特点在于普通工作中效率很高大于80%，但是待机等轻载模式下，由于开关损耗与频率成正比，所以效率会严重降低。为了改善该问题，在轻载情况下使用自动将PWM方式替换为PFM(脉冲调频)方式的DC-DC转换器。
PFM方式是配合负荷减轻，在固定ON时间的情况下，对开关频率进行控制的方式。降低频率可以实现能量转换高效化，但降低后的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围，此时功率电感器将会发生啸叫。
1.2.2、节能导致DCDC间歇工作
出于节能等目的，移动设备液晶显示器背光自动调光功能等引进了DC-DC转换器间歇工作。调光方式有多种，其中PWM方式优点是色度变化小。
PWM调光通过200Hz左右的较低频率使DC-DC转换器进行间歇工作，由于其处于人耳可听频率中，因此当基板上贴装的功率电感器中流过间歇工作的电流时，电感器主体将会因频率影响而发生振动，从而导致出现啸叫。
1.2.3、大功率开关电源短路啸叫
当输出负载较大，接近电源功率极限时，开关变压器可能会进入一种不稳定状态：前一周期开关管占空比过大，导通时间过长，通过高频变压器传输了过多的能量；直流整流的储能电感本周期内能量未充分释放，经PWM判断，在下一个周期内没有产生令开关管导通的驱动信号或占空比过小；开关管在之后的整个周期内为截止状态，或者导通时间过短；储能电感经过多于一整个周期的能量释放,输出电压下降，开关管下一个周期内的占空比又会大。。。如此周而复始，使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期或占空比剧烈变化的频率)的振动，发出人耳可以听到的较低频率的声音。
1.2.4、过载导致DCDC间歇工作
DCDC内部限流保护电路，当检测到负载电流过大，会立即调整DAC内部开关占空比，或者停止开关工作，直到检测到负载电流在标准范围内，再重新启动开关工作；如果这个从停止到启动的周期正好是K级频率，容易产生啸叫被人耳听到。
1.2.5、负载间歇变化
出于节能目的，移动设备中运用有各类省电技术，为此可能会导致电感器发生啸叫。
例如，出于兼顾低耗电量以及处理能力的目的，笔记本电脑CPU中带有周期性变更消耗电流模式，当该周期处于人耳可听频率范围时功率电感器可能会因该影响而产生啸叫。
1.3、解决方案
1、降低负载电流或更换功率稍微大些的DC-DC。
2、从根本上解决占空比的不稳定，一般是控制环路的小信号被噪声干扰，DC/DC的占空比需要调节到很稳定。
3、更换电感，调节电容，也会改善，但绝对消除不易。
1.4、调试思路
1、找到啸叫电感：通过观察，排除等方法，找到具体啸叫的电感和对应电路模块；
2、查询DCDC手册：重点查看DCDC功率与负载是否匹配；DCDC是否具有节能模式，节能模式一般分为DCM（Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式和CCM（Continuous Conduction Mode)连续导通模式。如果有需要将IC的模式设置为PWM only，然后去看电感phase端的波形。
3、检查电路和参数：计算感值和容值参数是否合适，电路是否与模式匹配；提高输入开关电流的频率；频率提高，电感和电容的参数可适当降低；当输入输出差值较大，周期性丢弃脉冲的芯片来说，可以降低频率；反馈电阻并联电容，调整零点极点；确定电感的饱和电流和热电流足够应付负载功率，超过的话电感值会下降；降低负载电流或者更换大功率电源；稳定占空比，确保控制环路小信号不被干扰，占空比在正常范围；
4、改善电感工艺：选择带屏蔽，浸漆功率电感。
1.5、实例
将之前DCM（低功耗）应用良好的电路，直接搭建在负载为30mA的电路中，出现4.7mH电感啸叫现象（示波器测试PWM发现出现周期性丢脉冲现象）；
检查发现是DCDC两种电路（DCM和CCM）的LC值要求不一样，调整L电感为220uH、或者电容调整为100uF后啸叫消失。
低功耗应用：
正常功耗应用：
对比两种模式下，外围电路差别：
1）调制频率不一样，CCM（连续模式）较高，DCM（临界模式）较低；
2）LC值不一样，CCM较低，DCM较高；
3）补偿电路参数不一样；
（经验：需要针对不同负载场景搭建不同电路，内部调制模式DCM（低功耗）和CCM（正常）的切换是依靠负载来定，不是外围电路决定的；）
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