一功率电感器鸣叫的原因

1.间歇性工作、变频模式、负载变化等都可能对人耳造成可听见的频率振动
人类的听觉能够拾取20到20千赫频率范围内的“声音”。声波是在空气中传播的弹性波。在DC-DC转换器中使用的功率电感器中，当存在人耳可听见的频率的交流电和脉冲波时，电感器的主体振动。哨声现象偶尔会与这种现象混淆，这种现象被称为“线圈噪音”（图1）。


图1功率感应器鸣叫机构
随着电子设备的能力不断增长，DC-DC转换器的功率电感器也发展成为噪声发生器之一。当开关器件接通/断开DC-DC转换器时，会产生脉冲状电流。通过调节导通时间（脉冲宽度）可以实现恒定的电压和一致的直流电流。PWM（脉冲幅度调制）是这种技术的名称，它经常被用作DC-DC转换器的标准技术。

然而，DC-DC转换器的开关频率相当大，范围从几百kHz到几MHz。由于该频率下的振动高于人耳所能听到的振动，因此不会感觉到噪音。那么，为什么DC-DC转换器的功率感应器会发出“令人毛骨悚然”的哨声呢？

潜在的原因有很多。第一种选择是将DC-DC转换器从PWM方法切换到PFM（脉冲频率调制）方法，或者允许DC-DC转换器偶尔操作以节省电池功率。使用变频模式时。图2展示了PWM和PFM背后的基本思想。


图2 PWM（脉冲幅度调制）方法和PFM（脉冲频率调制）方法

2.PWM调光等DC-DC转换器间歇性工作引起的呜呜声

移动设备“液晶显示器”背光的自动调光功能已被开发为间歇性工作，以节省能源等。该系统通过根据环境光的量自动调整背光的亮度来延长电池寿命。

有几种不同的调光技术，其中之一是PWM调光，它可以调节LED的开启和关闭时间。PWM调光技术主要用于笔记本电脑和平板电脑的背光，其优点是调光带来的色度变化较小。

PWM调光通过频繁地打开和关闭DC-DC转换器来调节亮度，使其在约200Hz的较低频率下工作。当打开时间修改为更长时，它将在打开/关闭的连续循环中变得更亮，如果缩短，它将变得更暗。在200Hz的间歇操作中，眼睛基本上看不到背光频闪场景。然而，由于频率在人类听觉的范围内，当间歇性工作电流通过安装在基板上的功率电感器时，会发生口哨声。这是因为电感器的主体会在频率的影响下振动。

注：占空比
在DC-DC转换器中，导通时间与开关周期的比率（开关器件的导通时间+OFF时间）被称为占空比。当PWM调光LED时，开启时间/（开启时间+关闭时间）被称为占空比，代表亮度。

3.变频DC-DC转换器引起的啸声
PWM模式DC-DC转换器的独特之处在于，正常使用时，其效率可高达约80%-90%。然而，在低负载情况下，例如待机时间，效率将显著降低。开关损耗与频率成反比。由于在轻负载下频繁的开关损耗，效率降低。

为了解决这个问题，在轻负载条件下使用DC-DC转换器，该转换器自动从PWM切换到PFM（脉冲频率调制）。PFM方法是一种在保持恒定导通时间的同时降低开关频率的方法。由于接通时间是恒定的，开关频率将随着断开时间的延长而稳步下降。较低的频率可以在轻负载下产生改进的效率，因为开关损耗与频率成比例。然而，当降低的频率接近大约20–20 kHz的可听范围时，功率电感器会发出汽笛声。