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开关电源系统的噪音分析(1)

来源:admin      发布时间:2019-05-13     
       在目前日益发展的电子应用技术行业,我们对电子产品的要求也越来越高;其实是整个行业的规范化,电子产品的标准不断的升级;比如我们家庭的TV产品工作时(静音状态下)有【嗡】的低频噪音,也有的在耳朵贴近电视时才能听到;这种噪音对听觉敏感的人很容易听到,我们来通过测试和分析哪些地方会是噪音的源头呢?结果是:变压器和电感器件是我们分析最多的情况;


  我们通过噪音室抵近电路板进行近距离测试时,测试在电子产品中,高压的电子线路电容和磁性元件能产生声响。当他们工作在一定的频率范围会影响人类的听觉。如下波形说明:


  开关电源电路运行>20KHZ 基本无噪音。


  开关电源电路运行20HZ--20KHZ 系统出现可听噪音。


  1.反激系统中的高压瓷片电容-通常的压电效应产生的主导机制,出现电容器噪音;如下图示位置:





  在电子产品的开关电源系统中,电容钳位电路在大电压场合最有可能产生可闻噪声。要确定是否陶瓷电容器是一种噪音的主要来源,更换一个具有不同介质的。塑料薄膜电容器是最具成本效益的替代品。注意,以确保更换经得起重复峰值电流和电压应力。电容器还可以产生可闻噪音,因为他们的压电特征。取代了陶瓷电容器薄膜电容器,如下图所示,可听噪声可减少!最简单的方法是替换法!


  2.变压器工作出现的噪音,在电子产品中无论使用哪种开关拓扑的工作方式;无论工作在哪种状态,变压器噪音均会存在!对于开关电源系统的产品:


  主要是由于变压器的激磁成分中含有低频振荡,使得磁芯的磁分子在这个低频磁场下运动,产生机械振动,从而引起周围空气的振动。


  由于人耳的可闻频率大约在20Hz到20kHz,如果这个空气的振动在此范围内,最终传到人耳朵而被听见。


  电子产品中电源变压器发生噪音的原因主要有四个方面:


  变压器的工艺问题、变压器的环路问题、变压器的铁心问题以及开关电源的负载问题,下面一一分析。


  (1)变压器的工艺问题


  ①浸漆烘干不到位,导致磁芯不牢固引起机械振动而发出响声;


  ②气隙的长度不适合,导致变压器的工作状态不稳定而发出响声;


  ③线包没有绕紧也可能导致响声;


  ④磁芯组合有气隙存在,高频时引起空气振动而发出响声(变压器如果经过完全含浸,一般不会发声)。


  ⑤点胶和含浸,中柱点胶,磁芯结合处与骨架或线包必须连接!点胶量及烘烤时间控制。


  (2)变压器的环路问题


  变压器的环路问题即指变压器的环路发生振荡从而引起变压器发生啸叫。


  ①电路板布线不当,从而造成干扰引发振荡,导致响声;


  ②反馈回路参数设置不当,导致环路不稳定以致产生振荡而发出响声;


  ③环路中元器件的质量问题,如输入滤波电容容量不足,输出整流快恢复二极管反向恢复时间太长,功率MOS开关速度设计出现掉沟现象等等,这些问题都有可能导致震荡而引起噪音。


  以FLY为例:参考PCB设计图如下:



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