|
3．电感器件出现噪音；在电子产品中我以BUCK为例进行分析；
根据BUCK控制IC芯片的不同和外围电路的不同，解决方法也各不相同，本文档的宗旨是分析电感噪音的根本原因，并综合各种不同的解决方法，供学习参考和借鉴。
① 上端BUCK的控制设计－LED背光驱动设计电路
我们先来分析电路关键器件对性能参数的影响；
采样电阻R＝R923／／R922／／R941／／R942；该电阻的作用是检测输出电流，当输出电流超过阀值时，将控制输出PWM脉冲宽度进行调整，保持输出电流恒定。IC－7Pin ＆ 8Pin通过外部的PWM（150HZ－300HZ）来进行PWM调光控制；IC－14Pin－RT为内部震荡电路的频率调整电阻，电阻变小，则频率升高，一般情况，输出方波频率等于该震荡频率。频率越高输出纹波越小。
L901电感量越大，则输出纹波越小，纹波的大小还会影响到输出调整的灵敏度，纹波越小，灵敏度越高，输出越稳定。受BUCK回路超快恢复续流二极管的反向恢复时间的影响，过大的电感器件其分布电容增大在电感上的开关电流尖峰电流也越大，会使L901电感容易产生噪音。如下测试Data：
测试过大的电感尖峰电流。
调整电感分布电容参数后的电感尖峰电流。
②电感噪音的原因所在及解决方法
A．电感噪音原因之一：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。
B．PWM－Dimming时BUCK电路输出的开关电流的频率接近或落入音频范围，或周期性方波群的周期频率接近或落入音频范围。
C．非屏蔽性电感器件位置布局在金属导体周围，其开放性磁场的切割磁力线运动；在交变磁场作用下产生振动而发出声音；如下图设计：
850uH的工字型电感放置在板边缘与金属壳体高度距离过近＜5mm；通过调整位置或增加绝缘距离后，产品噪音消除！
① 电感噪音的解决方法
A．提高输出开关电流的频率。通过提高开关频率保持纹波电流可以减小电感的感量，从而优化电感器件的分布电容。
B．通过改善电感的绕制方法减小电感分布电容；电感改善工艺，减小振动噪音，如要求供应商增加浸漆及空隙点胶的工序等。
C． 通过优化设计控制电感在峰值电流的磁通密度＜2300高斯以下；参考上述的公式通用适应用电感
其中Lm为设计电感量，Ibp是电感工作时峰值电流，Ae是磁芯横断面面积，NP是线圈圈数。在公式中可以得到，电感磁通量变化摆动减少：可调整Np，Ae，Lm，可减少音频噪声的结果。
调整合适的工作频率及电感参数后；电子产品系统有最佳的效果！如下：
CH1：MOS－DRV CH4：BUCK－L（电流）。
4．注意变压器＆电感等感性器件其电感线圈品质因数Q也比较关键的
Q值是衡量电感器件的主要参数．
Q值是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比．电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高．
品质因数Q是反映线圈质量的重要参数，提高线圈的Q值，
可以说是绕制线圈要注意的重点；高的Q值也会有更低的噪音问题！
对于感性器件提供给大家几种方法：同时对感性器件的噪音消除也有帮助！
A．根据工作频率，选用线圈的导线及线径
工作于低频段的电感线圈，一般采用漆包线等带绝缘的导线绕制。
工作频率高于几十KHZ，而低于1MHz的电路中，可采用多股绝缘的导线绕制线圈；这样，可有效地增加导体的表面积，从而可以克服集肤效应的影响，使Q值比相同截面积的单根导线绕制的线圈提高30％－50％。
在高频电路中如果使用工字型电感的电路中，电感线圈应采用单根导线绕制，导线的直径一般为0．2mm－1．5mm。
采用间绕的电感线圈，常用镀银铜线绕制，以增加导线表面的导电性。
这时不宜选用多股导线绕制，否则线圈绝缘介质及分布电容将引起额外的损耗，其效果反不如单根导线好。
B．选用优质的线圈骨架，减少介质损耗
在频率较高的场合，如为普通的线圈骨架，其介质损耗显著增加，因此应选用高频介质材料，如高频瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作为骨架，并采用间绕法绕制。
C．选择合理的线圈尺寸
基本参数：绕组厚度t、绕组长度L和外径D
外径一定的单层线圈（φ20mm－30mm），当绕组长度 L与外径 D的比值 L／D＝0．7时，其损耗最小；
外径一定的多层线圈L／ D＝0．2－0．5，用t／D＝0．25－0．1时，其损耗最小。
绕组厚度t、绕组长度L和外径D之间
满足3t＋2L＝D的情况下，损耗也最小。
采用屏蔽罩的线圈，其L／D＝0．8－1．2时最佳。
D．选定合理屏蔽罩的直径
用屏蔽罩，会增加线圈的损耗，使Q值降低，因此屏蔽罩的尺寸不宜过小。
然而屏蔽罩的尺寸过大，会增大体积，因而要选定合理屏蔽罩的直径尺寸。
当屏蔽罩直径Ds与线圈直径 D之比满足如下数值
即 Ds／D＝1．6－2．5时，Q值降低不大于10％。
E．采用合适的磁芯可使线圈圈数显著减少
线圈中采用合适的磁芯，减少了线圈的圈数，可以减小线圈的电阻值及分布电容，有利Q值的提高，还可以缩小线圈的体积。
|
