功率电感器的啸叫原因以及有效对策

功率电感器的啸叫原因以及有效对策
在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时，有时会听到"叽"的噪音。

该现象称为"啸叫"，导致该现象出现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件。

电容器与电感器的发生啸叫的原理不同，尤其是电感器的啸叫，其原因多种多样，十分复杂。

本文中将就DC-DC转换器等电源电路的主要元件——功率电感器的啸叫原因以及有效对策进行介绍。

功率电感器啸叫原因
间歇工作、频率可变模式、负荷变动等可能导致人耳可听频率振动
声波是在空气中传播的弹性波，人的听觉可听到大约20～20kHz频率范围的"声音"。

在DC-DC转换器的功率电感器中，当流过人耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时，电感器主体会发生振动，该现象称为"线圈噪音"，有时也会被听成啸叫现象(图1)。

图1：功率电感器啸叫机制
随着电子设备的功能不断强化，DC-DC转换器的功率电感器也成为了噪音发生源之一。

DC-DC转换器通过开关器件进行ON/OFF，由此产生脉冲状电流。

通过控制ON的时间长度(脉宽)，可得到电压恒定的稳定直流电流。

该方式称为PWM(脉冲调幅)，其作为DC-DC 转换器的主流方式获得广泛使用。

但DC-DC转换器的开关频率较高，达到数100kHz～数MHz，由于该频率振动超出了人耳可听范围，因此不会感受到噪音。

那么，为什么DC-DC转换器的功率电感器会发出"叽"的啸叫呢?
可能的原因有几个，首先可能的是以节省电池电力等为目的，让DC-DC转换器进行间歇工作的情况，或将DC-DC转换器从PWM方式切换为PFM(脉冲调频)方式，在频率可变模式下运行的情况。

图2所示为PWM方式与PFM方式的基本原理。

图2：PWM(脉冲调幅)方式与PFM(脉冲调频)方式。