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聲音能被人耳聽到頻率為20-20kHz的音頻信號,電源模塊音頻噪聲指在工作的過程中產(chǎn)生,電子和磁性元件的震蕩頻率在人耳聽到范圍內(nèi)就會產(chǎn)生能聽見的信號。下面淺談下電源模塊在工作時產(chǎn)生聲音的主要原因。
在大多數(shù)反激式電源轉(zhuǎn)換器應用中,變壓器是主要的音頻噪聲源。主要原因有以下幾種:
變壓器的工藝問題:
1、浸漆烘干不到位,導致磁芯不牢固引起機械振動而產(chǎn)生響聲。
2、氣隙的長度不適合,導致變壓器的工作狀態(tài)不穩(wěn)定而產(chǎn)生響聲。
3、線包沒有繞緊,導致產(chǎn)生響聲。
4、磁芯組合有氣隙存在,高頻時引起空氣振動而產(chǎn)生響聲,變壓器如果經(jīng)過真空全浸一般不會發(fā)聲。
變壓器的環(huán)路問題:
1、電路板布線不當,造成干擾引發(fā)振蕩而導致產(chǎn)生響聲。
2、反饋回路參數(shù)設置不當,導致環(huán)路不穩(wěn)定以致產(chǎn)生振蕩而產(chǎn)生響聲。
3、環(huán)路中元器件的質(zhì)量問題,如輸入濾波電容容量不足,輸出整流快恢復二極管質(zhì)量不好,功率MOS管質(zhì)量不好,電感質(zhì)量不好,RCD反沖吸收回路的高壓電容或二極管質(zhì)量不好等等,導致震蕩從而產(chǎn)生響聲。
變壓器的鐵心問題:
在變壓器鐵心發(fā)生飽和時,線圈中電流增大,變壓器發(fā)熱并產(chǎn)生自激震蕩,線圈的振蕩引起周圍空氣的振動從而產(chǎn)生響聲。
電源模塊在空載或輕負載的情況下,在某些工作點處會發(fā)生振蕩現(xiàn)象,表現(xiàn)為變壓器的嘯叫和輸出的不穩(wěn)定。由于空載或輕負載時,開關瞬時開通時間過大從而造成輸出能量太大,進而電壓過沖也很大,需要較長的時間去恢復到正常電壓。因此,開關需停止工作一段時間,這樣開關就工作于間歇性工作模式,會使變壓器發(fā)生較低頻率的振動而產(chǎn)生響聲。一般可在輸出端預置假負載的方法解決此問題。
所有的絕緣材料在電場的壓力下均會變形,這種電致伸縮效應與電場強度的平方成正比。有些絕緣介質(zhì)還呈現(xiàn)壓電效應(即與電場強度成正比的線性位移),壓電效應是電容產(chǎn)生噪聲的主要途徑。
為了抑制電磁干擾和減小器件電壓應力,電源模塊一般采用RC、RCD等吸收電路,吸收電容常常選用高壓陶瓷電容,而高壓陶瓷電容是由非線性電介質(zhì)鈦酸鋇等材料制成,電致伸縮效應比較明顯,在周期性尖峰電壓的作用下,電介質(zhì)不斷發(fā)生形變從而產(chǎn)生響聲。
通常把吸收回路用的高壓陶瓷電容換成電致伸縮效應很小的聚脂薄膜電容可以消除電容噪聲。要確定電容是否主要噪聲源可以用不同絕緣體的電容來替換測試,但是需要注意替換品是否能經(jīng)受得住反復的尖峰電流和電壓應力。