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開關(guān)電源的嘯叫原因與解決辦法
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作者:pmoaf1d4f
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發(fā)布時間: 2017-04-27
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開關(guān)電源控制著電路中開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持著穩(wěn)定的電路電壓輸出，是一種非常常見的電源設(shè)計。但是從事過開關(guān)電源設(shè)計的人都知道，在對開關(guān)電源進行測試的過程當中，經(jīng)常會聽到一些嘯叫聲，類似于打高壓不良時發(fā)出的漏電音，或著像高壓拉弧的聲音。那么當這些現(xiàn)象出現(xiàn)時，應(yīng)當如何解決他們呢？
通常來說，開關(guān)電源嘯叫的原因一般有下面幾種誘因：
1、PWM IC接地走線失誤
通常產(chǎn)品表現(xiàn)為會有部分能正常工作，但有部分產(chǎn)品卻無法帶載并有可能無法起振的故障，特別是應(yīng)用某些低功耗IC時，更有可能無法正常工作。比如SG6848試板，由于當初沒有透徹了解IC的性能，憑著經(jīng)驗便匆匆layout， 結(jié)果試驗時竟然不能做寬電壓測試。
2、變壓器浸漆不良
包括未含浸凡立水。嘯叫并引起波形有尖刺，但一般帶載能力正常，特別說明：輸出功率越大者嘯叫越強，小功率者則表現(xiàn)不一定明顯。一款72W的充電器產(chǎn)品中就有過帶載不良的經(jīng)驗，并在此產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)對磁芯的材質(zhì)有著嚴格的要求。補充一點，當變壓器的設(shè)計欠佳時，也有可能工作時振動產(chǎn)生異響。
3、光耦工作電流點走線失誤
當光耦的工作電流電阻的位置連接在次級濾波電容之前時，也會有嘯叫的可能，特別是當帶載越多時更甚。
4、基準穩(wěn)壓IC TL431的接地線失誤
同樣的次級的基準穩(wěn)壓IC的接地和初級IC的接地一樣有著類似的要求，那就是都不能直接和變壓器的冷地熱地相連接。如果連在一起的后果就是帶載能力下降并且嘯叫聲和輸出功率的大小呈正比。
當輸出負載較大，接近電源功率極限時，開關(guān)變壓器可能會進入一種不穩(wěn)定狀態(tài)。前一周期開關(guān)管占空比過大，導(dǎo)通時間過長，通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放，經(jīng)PWM判斷，在下一個周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動信號，或占空比過小。開關(guān)管在之后的整個周期內(nèi)為截止狀態(tài)，或者導(dǎo)通時間過短。儲能電感經(jīng)過多于一整個周期的能量釋放，輸出電壓下降，開關(guān)管下一個周期內(nèi)的占空比又會較大……如此周而復(fù)始，使變壓器發(fā)生較低頻率（有規(guī)律的間歇性全截止周期，或占空比劇烈變化的頻率）的振動，發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。
同時，輸出電壓波動也會較正常工作增大。當單位時間內(nèi)間歇性全截止周期數(shù)量，達到總周期數(shù)的一個可觀比例時，甚至會令原本工作在超聲頻段的變壓器振動頻率降低，進入人耳可聞的頻率范圍，發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”。此時的開關(guān)變壓器工作在嚴重的超載狀態(tài)，時刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前“慘叫”的由來，相信有些用戶曾經(jīng)有過類似的經(jīng)歷。
5、空載或者負載很輕時
當這種情況時開關(guān)管也有可能出現(xiàn)間歇性的全截止周期，開關(guān)變壓器同樣工作在超載狀態(tài)，同樣非常危險。針對此問題，可通過在輸出端預(yù)置假負載的方法解決，但在一些“節(jié)省”的或大功率電源中仍偶有發(fā)生。
6、當不帶載或者負載太輕時
變壓器在工作時所產(chǎn)生的反電勢不能很好的被吸收。這樣變壓器就會耦合很多雜波信號到的繞組。這個雜波信號包括了許多不同頻譜的交流分量。其中也有許多低頻波，當?shù)皖l波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時，那么電路就會形成低頻自激。變壓器的磁芯不會發(fā)出聲音。我們知道，人的聽覺范圍是20--20KHZ。所以我們在設(shè)計電路時，一般都加上選頻回路。以濾除低頻成份。最好是在反饋回路上加一個帶通電路，以防止低頻自激。或者是將開關(guān)電源做成固定頻率的即可。
通常來說，開關(guān)電源嘯叫的原因一般有下面幾種誘因：
1、PWM IC接地走線失誤
通常產(chǎn)品表現(xiàn)為會有部分能正常工作，但有部分產(chǎn)品卻無法帶載并有可能無法起振的故障，特別是應(yīng)用某些低功耗IC時，更有可能無法正常工作。比如SG6848試板，由于當初沒有透徹了解IC的性能，憑著經(jīng)驗便匆匆layout， 結(jié)果試驗時竟然不能做寬電壓測試。
2、變壓器浸漆不良
包括未含浸凡立水。嘯叫并引起波形有尖刺，但一般帶載能力正常，特別說明：輸出功率越大者嘯叫越強，小功率者則表現(xiàn)不一定明顯。一款72W的充電器產(chǎn)品中就有過帶載不良的經(jīng)驗，并在此產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)對磁芯的材質(zhì)有著嚴格的要求。補充一點，當變壓器的設(shè)計欠佳時，也有可能工作時振動產(chǎn)生異響。
3、光耦工作電流點走線失誤
當光耦的工作電流電阻的位置連接在次級濾波電容之前時，也會有嘯叫的可能，特別是當帶載越多時更甚。
4、基準穩(wěn)壓IC TL431的接地線失誤
同樣的次級的基準穩(wěn)壓IC的接地和初級IC的接地一樣有著類似的要求，那就是都不能直接和變壓器的冷地熱地相連接。如果連在一起的后果就是帶載能力下降并且嘯叫聲和輸出功率的大小呈正比。
當輸出負載較大，接近電源功率極限時，開關(guān)變壓器可能會進入一種不穩(wěn)定狀態(tài)。前一周期開關(guān)管占空比過大，導(dǎo)通時間過長，通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放，經(jīng)PWM判斷，在下一個周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動信號，或占空比過小。開關(guān)管在之后的整個周期內(nèi)為截止狀態(tài)，或者導(dǎo)通時間過短。儲能電感經(jīng)過多于一整個周期的能量釋放，輸出電壓下降，開關(guān)管下一個周期內(nèi)的占空比又會較大……如此周而復(fù)始，使變壓器發(fā)生較低頻率（有規(guī)律的間歇性全截止周期，或占空比劇烈變化的頻率）的振動，發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。
同時，輸出電壓波動也會較正常工作增大。當單位時間內(nèi)間歇性全截止周期數(shù)量，達到總周期數(shù)的一個可觀比例時，甚至會令原本工作在超聲頻段的變壓器振動頻率降低，進入人耳可聞的頻率范圍，發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”。此時的開關(guān)變壓器工作在嚴重的超載狀態(tài)，時刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前“慘叫”的由來，相信有些用戶曾經(jīng)有過類似的經(jīng)歷。
5、空載或者負載很輕時
當這種情況時開關(guān)管也有可能出現(xiàn)間歇性的全截止周期，開關(guān)變壓器同樣工作在超載狀態(tài)，同樣非常危險。針對此問題，可通過在輸出端預(yù)置假負載的方法解決，但在一些“節(jié)省”的或大功率電源中仍偶有發(fā)生。
6、當不帶載或者負載太輕時
變壓器在工作時所產(chǎn)生的反電勢不能很好的被吸收。這樣變壓器就會耦合很多雜波信號到的繞組。這個雜波信號包括了許多不同頻譜的交流分量。其中也有許多低頻波，當?shù)皖l波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時，那么電路就會形成低頻自激。變壓器的磁芯不會發(fā)出聲音。我們知道，人的聽覺范圍是20--20KHZ。所以我們在設(shè)計電路時，一般都加上選頻回路。以濾除低頻成份。最好是在反饋回路上加一個帶通電路，以防止低頻自激。或者是將開關(guān)電源做成固定頻率的即可。
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