电感啸叫产生的根本原因及解决方法
【摘 要】环形电感或工形电感啸叫问题，在稳压电源电路的设计经常遇到，根据稳压电源芯片的不同和外围电路的不同，解决方法也各不相同，本文档的宗旨是分析电感啸叫的根本原因，并综合各种不同的解决方法，供学习参考和借鉴。
【关键词】电感啸叫 稳压电源电路
1. 引言
H7710加密DTU 在摸底测试的时候发现过电感啸叫的现象，当时我们的处理方法是更换稳压电源电路输出部分的电感。在实际的应用中，我们处理的方法可以有多种多样，现在就专门针对此类问题，探讨和汇总电感啸叫的根本原因及处理啸叫的方法。
2. 稳压电源电路的一般设计
2.1 降压稳压电路
我们以较典型的34063减压稳压芯片电路设计的典型电路来举例，一一分析如下：
不同品牌的34063最大工作频率不同，同样的外围电路，震荡频率也可能有差别，输出脉冲也有差异。
上图为34063 的标准设计图例。
我们现在就来分析下此电路关键器件对性能参数的影响，限流电阻R=R110//R111//R112//R113//R114.
该电阻的作用是检测输出电流，当输出电流超过阀值时，将关闭输出电流。根据负载瞬态最大电流的要求来调整限流电阻的取值，使最大输出电流不小于瞬态最大电流。
R115，R116调整输出电压Vo=1.25*（1+R116/R115）。
C112为内部震荡电路的频率调整电容，电容变小，则频率升高，一般情况，输出方波频率等于该震荡频率。频率越高输出纹波越小。
L110电感量越大，则输出纹波越小，纹波的大小还会影响到输出电压调整的灵敏度，纹波越小，灵敏度越高，输出电压越稳定。但是芯片的SE脚将出现杂乱的窄脉冲开关电流波形，L110电感容易啸叫。纹波越大，输出灵敏度越低，输出电压稳定度降低，SE脚出现开关电流频率较稳定，L110电感不会啸叫。
C115的ESR越小，则允许流经电容的纹波电流越大，保证电容使用寿命的同时，纹波电压也越小。同样电容的容量越大，纹波电压也越小。
R117为反馈电阻，把输出方波叠加在锯齿波上，可以降低电压调整灵敏度，稳定输出方波电流，避免电感啸叫。
3. 电感啸叫的原因所在及解决方法
3.1 啸叫的原因
稳压电源电路输出的开关电流的频率接近或落入音频范围，或周期性方波群的周期频率接近或落入音频范围。周期性电流经过电感线圈，产生交变磁场，该电感线圈在交变磁场作用下产生振动而发出声音。34063的输出稳压是以PWM方式实现的，芯片的最大占空比的限制以及输出电压，决定了最低输入电压，而芯片的耐压决定了最高输入电压，在电压调整灵敏度适当的情况下，输入电压变高，则输出方波脉宽变窄，即占空比变小，当输入电压高到某个数值时，占空比无法再小，为了继续稳压，不同的芯片有不同的处理方式，有的降低频率，有的则周期性的丢弃一些脉冲。周期性丢弃的脉冲群如果周期频率接近或落入音频范围，就会发生电感啸叫的情况，而如果降频处理后的开关电流的频率接近或落入音频范围，也会引起电感的啸叫。
3.2 啸叫的解决办法
提高输出开关电流的频率。综合考虑芯片增加的成本，以及平率增高可引起的电感和上述C115电容参数可适当降低，引起的成本减少。
当输入输出比较大时，对于会周期性丢弃脉冲的芯片来讲，可调整如上图所示C112，降低频率，来获取更大的占空比调整范围，避免出现周期性的方波群落入音频的范围，从而避免电感的啸叫。
调整R117反馈电阻，即改变电压调整灵敏度，避免开关电流频率出现接近或落入音频周期范围内的周期性方波群。从而避免电感的啸叫。
添加C111电容，增加纹波反馈，降低电压调整灵敏度，避免开关电流频率出现接近或落入音频周期范围内的周期性方波群。从而避免电感的啸叫。
在纹波允许范围内，适当加大纹波幅度，必要的话多加一级滤波。
L110 电感改善工艺，减小振动啸叫，如要求供应商增加浸漆工序等。
3.3 实际测试开关电源电路波形
图中CH2：DCDC_CAP，CH4：DCDC_L，CH3：DCDC_CP。
4. 总结
本文重点介绍了电感啸叫产生的根本原因，以及不同的解决方法及解决原理。并针对34063稳压电源电路的标准设计图例，进行了详细的分析解释。对于电感啸叫的问题，可以举一反三，应用于其他电路中。总之，处理问题的方法和技巧思路是大同小异的，具体的应用参考对应的稳压电源电路和电源芯片的datasheet，了解对应参数的意义即可。本文的推出，希望可以给大家一个详细的对电感啸叫问题的认识和理解，以及希望对此类问题的处理思路有个清晰的了解。
参考文献
[1] 刘胜利，严仰光《现代高频开关电源实用技术》，电子工业出版社，2001年9月
[2] 孙良华等，《UC3854的最小输出脉宽问题》，国外电子元器件，2000年6月
[3]徐德高等，《脉冲调制变换器型稳压电源》，科学出版社，1986年
参考原文：《电感啸叫产生的根本原因及解决方法》
