電源音頻噪聲
背景
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現(xiàn)代開關(guān)電源的設(shè)計要求由效率驅(qū)動,這不僅包括滿載條件下的效率,還包含斷開電纜連接時睡眠模式或空載條件下的效率。無論何種電源負(fù)載,電源系統(tǒng)集成商都必須滿足能源之星、80 Plus以及歐盟委員會的CoC等新規(guī)范。
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要滿足這些要求,電源必須將開關(guān)頻率降至20kHz以下,有時甚至低至幾kHz。由于人耳可以聽到低于20kHz的聲音頻率(而且在2kHz至5kHz之間最敏感),因此很難避免出現(xiàn)音頻噪聲。對于消費(fèi)者應(yīng)用而言尤其如此,例如所有客廳中都有電話或筆記本電腦充電器,或者LED驅(qū)動器,如果產(chǎn)生噪聲,那將是非常煩擾的事情。
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電源噪聲的起因
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對音頻噪聲最敏感的電源組件通常是MLC陶瓷電容器、電感器或變壓器。電感器和變壓器等磁性組件在一定頻率下會受高壓脈沖應(yīng)力的影響,導(dǎo)致物理效應(yīng),例如線圈上的反向壓電效應(yīng)或鐵芯上的磁致伸縮。
反向壓電效應(yīng)和磁致伸縮是將施加的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械力的作用機(jī)制。這種機(jī)械力使線圈或鐵芯振動,從而使其周圍的空氣移位并表現(xiàn)為聲波。由于這些振動會在諧振頻率上被放大多倍,因此說到底,我們要設(shè)法解決的是這些電源組件產(chǎn)生的機(jī)械自諧振頻率(SRF)。
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首先,我們需要測量機(jī)械SRF以查看其是否在音頻噪聲范圍內(nèi)。如果是,則找出諧振的來源。最后,在設(shè)計階段選擇合適的電氣參數(shù)以限制開關(guān)頻率的范圍。通過避免機(jī)械SRF,從而較輕松地降低噪聲。
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