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【瑞森課堂】如何應對開關電源音頻的噪聲?

【瑞森課堂】又與大家見面啦!本篇,瑞森半導體的工程師就“開關電源音頻噪聲”這個話題,來講一講這類噪聲產生的原因及噪聲的抑制對策。
 
      開關電源的可聞音頻噪聲離不開聲波的傳輸,所以其噪聲的傳播也離不開振動。關于振動,在電子線路中元器件分兩大類:一種是單個元件因流過自身電壓或者電流的變化,導致內部材料的震動或者摩擦產生聲波;另一種是單元線路或者多個元器件之間引起震蕩或者摩擦。比如震蕩線路或者元器件結構結合不夠緊密的器件。
      這里就產生一個問題——如果變壓器、電感,還有瓷片電容、MLCC電容等元器件結合的和晶體管一樣的話,是否還會有噪聲?理論上元件渾然一體,震蕩線路自身交變能量無法使其摩擦的話,開關電源就沒有可聞的音頻聲音。
      在實際的電路中,當引起震蕩的線路和交變的信號如果可以使得一個元器件內部發生震動,那么一定有聲波發生,如果此聲波在人朵判定的范圍,且震幅足夠大,那么我們就可以聽到。實際應用中的變壓器、電感器、瓷片電容、聚酯膜電容器因為交變電流或者電壓導致震動發生,最終開關電源中出現了可聞的音頻噪聲。

那么,我們應用工程師要怎么應對呢?
第一,增加元器件不同成分和結構的緊密結合,比如變壓器與電感的浸油、點膠、抽真空等等,都是讓不同物質有效結合。
第二,減小交變電流引起的震蕩或者避免人耳可以聽到的震蕩,這個就要求IC設計師盡量避免控制IC工作在人耳敏感的工作頻率段,應用工程師要做好反饋環路的調試和穩定,以避免音頻段正反饋環路的發生。
第三,從目前開關電源的頻率來看,45K、65K、100K、200K應該都無法避免人耳可以聽到的聲音。這是一個載波問題,即低頻波形通過高頻載波又形成了一個低頻波形的輸送,最終導致音頻噪聲的產生,可調整合適的反饋參數來避免低頻載波傳送。
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