3.電感器件出現(xiàn)噪音;在電子產(chǎn)品中我以BUCK為例進(jìn)行分析;
根據(jù)BUCK控制IC芯片的不同和外圍電路的不同,解決方法也各不相同,本文檔的宗旨是分析電感噪音的根本原因,并綜合各種不同的解決方法,供學(xué)習(xí)參考和借鑒。
�、� 上端BUCK的控制設(shè)計(jì)-LED背光驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)電路
我們先來(lái)分析電路關(guān)鍵器件對(duì)性能參數(shù)的影響;
采樣電阻R=R923//R922//R941//R942;該電阻的作用是檢測(cè)輸出電流,當(dāng)輸出電流超過(guò)閥值時(shí),將控制輸出PWM脈沖寬度進(jìn)行調(diào)整,保持輸出電流恒定。IC-7Pin & 8Pin通過(guò)外部的PWM(150HZ-300HZ)來(lái)進(jìn)行PWM調(diào)光控制;IC-14Pin-RT為內(nèi)部震蕩電路的頻率調(diào)整電阻,電阻變小,則頻率升高,一般情況,輸出方波頻率等于該震蕩頻率。頻率越高輸出紋波越小。
L901電感量越大,則輸出紋波越小,紋波的大小還會(huì)影響到輸出調(diào)整的靈敏度,紋波越小,靈敏度越高,輸出越穩(wěn)定。受BUCK回路超快恢復(fù)續(xù)流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間的影響,過(guò)大的電感器件其分布電容增大在電感上的開(kāi)關(guān)電流尖峰電流也越大,會(huì)使L901電感容易產(chǎn)生噪音。如下測(cè)試Data:
測(cè)試過(guò)大的電感尖峰電流。
調(diào)整電感分布電容參數(shù)后的電感尖峰電流。
②電感噪音的原因所在及解決方法
A.電感噪音原因之一:周期性電流經(jīng)過(guò)電感線圈,產(chǎn)生交變磁場(chǎng),該電感線圈在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出聲音。
B.PWM-Dimming時(shí)BUCK電路輸出的開(kāi)關(guān)電流的頻率接近或落入音頻范圍,或周期性方波群的周期頻率接近或落入音頻范圍。
C.非屏蔽性電感器件位置布局在金屬導(dǎo)體周圍,其開(kāi)放性磁場(chǎng)的切割磁力線運(yùn)動(dòng);在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出聲音;如下圖設(shè)計(jì):
850uH的工字型電感放置在板邊緣與金屬殼體高度距離過(guò)近<5mm;通過(guò)調(diào)整位置或增加絕緣距離后,產(chǎn)品噪音消除!
�、� 電感噪音的解決方法
A.提高輸出開(kāi)關(guān)電流的頻率。通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率保持紋波電流可以減小電感的感量,從而優(yōu)化電感器件的分布電容。
B.通過(guò)改善電感的繞制方法減小電感分布電容;電感改善工藝,減小振動(dòng)噪音,如要求供應(yīng)商增加浸漆及空隙點(diǎn)膠的工序等。
C. 通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)控制電感在峰值電流的磁通密度<2300高斯以下;參考上述的公式通用適應(yīng)用電感
其中Lm為設(shè)計(jì)電感量,Ibp是電感工作時(shí)峰值電流,Ae是磁芯橫斷面面積,NP是線圈圈數(shù)。在公式中可以得到,電感磁通量變化擺動(dòng)減少:可調(diào)整Np,Ae,Lm,可減少音頻噪聲的結(jié)果。
調(diào)整合適的工作頻率及電感參數(shù)后;電子產(chǎn)品系統(tǒng)有的效果!如下:
CH1:MOS-DRV CH4:BUCK-L(電流)。
4.注意變壓器&電感等感性器件其電感線圈品質(zhì)因數(shù)Q也比較關(guān)鍵的
Q值是衡量電感器件的主要參數(shù).
Q值是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí),所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比.電感器的Q值越高,其損耗越小,效率越高.
品質(zhì)因數(shù)Q是反映線圈質(zhì)量的重要參數(shù),提高線圈的Q值,
可以說(shuō)是繞制線圈要注意的重點(diǎn);高的Q值也會(huì)有更低的噪音問(wèn)題!
對(duì)于感性器件提供給大家?guī)追N方法:同時(shí)對(duì)感性器件的噪音消除也有幫助!
A.根據(jù)工作頻率,選用線圈的導(dǎo)線及線徑
工作于低頻段的電感線圈,一般采用漆包線等帶絕緣的導(dǎo)線繞制。
工作頻率高于幾十KHZ,而低于1MHz的電路中,可采用多股絕緣的導(dǎo)線繞制線圈;這樣,可有效地增加導(dǎo)體的表面積,從而可以克服集膚效應(yīng)的影響,使Q值比相同截面積的單根導(dǎo)線繞制的線圈提高30%-50%。
在高頻電路中如果使用工字型電感的電路中,電感線圈應(yīng)采用單根導(dǎo)線繞制,導(dǎo)線的直徑一般為0.2mm-1.5mm。
采用間繞的電感線圈,常用鍍銀銅線繞制,以增加導(dǎo)線表面的導(dǎo)電性。
這時(shí)不宜選用多股導(dǎo)線繞制,否則線圈絕緣介質(zhì)及分布電容將引起額外的損耗,其效果反不如單根導(dǎo)線好。
B.選用的線圈骨架,減少介質(zhì)損耗
在頻率較高的場(chǎng)合,如為普通的線圈骨架,其介質(zhì)損耗顯著增加,因此應(yīng)選用高頻介質(zhì)材料,如高頻瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作為骨架,并采用間繞法繞制。
C.選擇合理的線圈尺寸
基本參數(shù):繞組厚度t、繞組長(zhǎng)度L和外徑D
外徑一定的單層線圈(φ20mm-30mm),當(dāng)繞組長(zhǎng)度 L與外徑 D的比值 L/D=0.7時(shí),其損耗��;
外徑一定的多層線圈L/ D=0.2-0.5,用t/D=0.25-0.1時(shí),其損耗小。
繞組厚度t、繞組長(zhǎng)度L和外徑D之間
滿足3t+2L=D的情況下,損耗也小。
采用屏蔽罩的線圈,其L/D=0.8-1.2時(shí)。
D.選定合理屏蔽罩的直徑
用屏蔽罩,會(huì)增加線圈的損耗,使Q值降低,因此屏蔽罩的尺寸不宜過(guò)小。
然而屏蔽罩的尺寸過(guò)大,會(huì)增大體積,因而要選定合理屏蔽罩的直徑尺寸。
當(dāng)屏蔽罩直徑Ds與線圈直徑 D之比滿足如下數(shù)值
即 Ds/D=1.6-2.5時(shí),Q值降低不大于10%。
E.采用合適的磁芯可使線圈圈數(shù)顯著減少
線圈中采用合適的磁芯,減少了線圈的圈數(shù),可以減小線圈的電阻值及分布電容,有利Q值的提高,還可以縮小線圈的體積。