开关电源中电感啸叫的原因

电感是一种储能元件,用在LC振荡电路、中低频的滤波电路,DC-DC能量转换等等,其应用频率范围很少超过50MHz。

从阻抗频率曲线图可知,工作频率低于谐振频率时,电感器件表现出电感性,阻抗随着频率的升高而增大:当工作频率高于谐振频率时,电感器件表现出电容性,阻抗随着频率的升高而减小。因此,在应用中,应选择谐振频率点高于工作频率的电感为电源滤波选用电感时,需要注意以下几点。

①电感与电容组成低通滤波器时,电感值是一个很关键的参数。电感器件资料标称的电感值,是工作频率低于谐振频率点的值,如果工作频率高于谐振频率,则电感值将会随着工作频率的升高而急剧减小,逐步呈现电容性。

②电感用于电源滤波时,需要考虑由于其直流电阻而引起的压降。

③用于电源滤波时,电感的工作电流必须小于额定电流。如果工作电流大于额定电流,电感未必会损坏,但是电感值可能低于标称值。

几个主要有关参数

①电感值范围:1-470uH

②直流电阻:有多种直流电阻可供选择,电感值越大,对应的直流电阻也越大。一般信号用电感,其直流电阻比高频信号用电感和电源用电感大一些,最小的直流电阻一般为几毫欧,大的几欧

③自谐振频率:几十兆赫兹到几百兆赫兹。电感值越大,其对应的自谐振频率越小。

④额定电流:几毫安到几十毫安。电感值越大,其对应的额定电流越小。

工作频率低于谐振频率时,电感值基本保持稳定:但工作频率超过谐振频率后,电感值将会先增大,达到一定频率后,将迅速减小。

从阻抗频率曲线图可知,工作频率低于谐振频率时,电感器件表现出电感性,阻抗随着频率的升高而增大:当工作频率高于谐振频率时,电感器件表现出电容性,阻抗随着频率的升高而减小。因此,在应用中,应选择谐振频率点高于工作频率的电感为电源滤波选用电感时,需要注意以下几点。

①电感与电容组成低通滤波器时,电感值是一个很关键的参数。电感器件资料标称的电感值,是工作频率低于谐振频率点的值,如果工作频率高于谐振频率,则电感值将会随着工作频率的升高而急剧减小,逐步呈现电容性。

②电感用于电源滤波时,需要考虑由于其直流电阻而引起的压降。

③用于电源滤波时,电感的工作电流必须小于额定电流。如果工作电流大于额定电流,电感未必会损坏,但是电感值可能低于标称值。

电感啸叫原因

如果耳朵能听到啸叫(吱吱声),可以肯定电感两端存在一个20HZ-20KHZ(人耳范围)左右的开关电流。

例如DC-DC电路的电感啸叫,由于负载电流过大

DC内部有一个限流保护电路,当负载超过IC内部的开关(MOS)电流时,限流检测电路判断负载电流过大,会立即调整DAC内部开关占空比,或者立即停止开关工作,直到检测负载电流在标准范围内时,在重新启动正常的工作开关。从停止开关到重启开关的时间周期正好是几KHZ的频率,正因为这个周期的开关频率产生啸叫

改善对策:降低负载电流或更换功率稍大的DC-DC,更改输出电容等方法

负载电流或电压过大导致

电感引起的噪声问题:

电感--由于电流变化产生的感应电压引起传输线效应,突变,串扰,开关噪声,轨道塌陷,地弹和大大多数电磁干扰源(EMI)

例如:

数字电路具有噪声,饱和逻辑(例如TTL和CMOS)在开关过程中会短暂地从电源吸入大电流,从而在数字地上引起的噪声就会很大,但由于逻辑级的抗扰度可达数百毫伏以上(由于电感引起--电流变化产生的感应电压)

电感加入磁芯,主要目的是为了提高电感线圈的电感(或互感)量。

反动电势:

反电动势是指有反抗电流发生改变的趋势而产生电动势,其本质上属于感应电动势。

反动电势的由来:电流的变化引起磁场的变化。根据麦克斯韦的说法,变化磁场的周围会产生电场,电场对其中的电荷会有电场力,电场力是非静电力,产生电动势

当电流是从小增加到大时,产生的反向电动势的方向与原电压方向相同。当电流从大到小时,产生的反向电动势的方向与原电压方向相反。

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