文/刘福禄，重庆工贸职业技术学院

在测试开关电源电路时，明明看到电路是工作正常，可是有时候电感总是会无故发出讨厌的滋滋声。通常这些电感啸叫很难追踪，不知道如何确定它来自哪里。要知道这些电感啸叫如何产生，我们可以先了解电感的频率特性入手。源空载或过载的时候，限流保护电路会立即调整开关占空比，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，才重新启动正常的工作开关。这从停止开关到重启开关的时间周期正好是几kHz的频率，导致工作频率改变，低于设计值。

1 电感啸叫产生原因

人耳能听到的声音频率在20HZ-20KHZ左右，如果产生了人耳可以听到的声音，那激励频率基本可以锁定。

声音的本质是一种噪声，由振动引起。噪声又分结构噪声和空腔噪声，最终传到耳朵里来的是结构振动而压缩空气或空腔噪声里的压缩空气振动耳膜形成。

电感在工作时，上面会通过脉动电流，如果有20Hz-20kHz这个频段的开关激励电流，电流流过线圈，线圈的匝与匝之间上的电流因为同向而磁场相斥，会导致线圈发生轻微的间距偏移，开关电流消失时，线圈位置又会恢复原状，如此一来一往之间，如果线圈导线未固定，则线圈抖动振动压缩空气，就会形成空腔噪声导致啸叫。磁芯材料的磁滞伸缩也会引起类似问题。

有时候，即使开关频率似乎远离此频段，也会引起啸叫，是因为负载不稳，开关电源自我调节中，占空比的调节里，会有与这个频段重叠的频率成分。

在低频时，电感一般能蓄能，也有滤高频的特性。在低频应用时, 电感工作频率低于谐振频率时，电感值基本上仍可以保持稳定。

但在高频时，它的阻抗特性表现很明显。如图1的Wurth Electr onics电感744029001，特别是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，突然迅速减小。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左右（人耳可听范围内）的开关电流。

图1 Wurth Electronics电感744029001在工作频率时的阻抗特性表现

图2 降压转换器使用限流保护电路

2 开关电源频率设计

开关电源电路为了自身保护和开关电源的可靠性，大多都有“限流保护电路”，如图2降压转换器使用限流保护电路。当开关电

3 电感啸叫的消除

3.1 改变开关电源频率

如果电感的谐振频率在20Hz-20KHz之间，而工作频率在这范围内的时候，电感就会啸叫，人耳就能听见了。一般情况下，如果开关电源工作在额定负载，其工作频率高于与设计值（高于可听范围）相同，人耳是听不到的。

如果听见电感啸叫，可以尝试改变开关频率，尝试调节高于可听范围（20Hz - 20kHz）的开关频率以降低噪声。另外，亦可尝试降低负载电流或更换功率稍微大些的DC-DC转换器，改善负载电流过大的问题。

3.2 固定电路板上的电感

如果电感已经焊在电路板上，但是电感线圈没用固定好，是可动的，这样或会引起电感啸叫。要防止，可以利用液体清漆或RTV硅树脂 ，涂在电感线圈上。

如果电路板上将会用许多电感，可以先将铁芯和绕组真空压力上漆，把整个铁芯和绕圈都在漆里面，再固定在电路板上，这样都可以降低噪声。

3.3 采用铁氧体磁芯

当电感线圈隙中存有磁能时，会产生振动并产生噪声。这种噪声将来自电感器的气隙材料和磁路几何形状。根据负载情况，频率和部件变化，可听噪声的数量会有所不同。

如果是这情况，可考虑改用铁氧体磁芯 。铁氧体磁芯是主要由铁(Fe)、锰(Mn)和锌(Zn)三种金属元素组成，通常被称为锰锌铁氧体。环形铁氧体磁芯由于没有气隙，且截面积一致，因此磁效应很高。一般几百kHz的开关频率，铁氧体磁芯电感是没问题的。

4 结论

在开关电源电路，发现电感无故啸叫，可以尝试用以下方法消除：

1.在应用中，改变开关频率，调节高于可听范围（20Hz - 20k Hz）的开关频率以降低噪声。

2.如果电感已经焊接在电路板上，可以在线圈上涂上液态清漆或RTV硅树脂，把电感粘牢。如果电路板上将会有用许多电感，可以先将铁芯和绕组真空上漆，这样都可以降低噪声。

3.可考虑用铁氧体磁芯电感，一般几百kHz的开关频率，铁氧体磁芯电感是可以应用。