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開關(guān)電源有“聲音”，來一探究竟（一）
來源：東莞市成良智能科技 發(fā)布時(shí)間：2019-09-02 點(diǎn)擊量：1476
開關(guān)電源有“聲音”，來一探究竟（一）
做過開關(guān)電源之開發(fā)工作的人員都有這樣的經(jīng)歷，測(cè)試開關(guān)電源或在實(shí)驗(yàn)中有聽到類似產(chǎn)品打高壓不良的漏電聲響或高壓拉弧的聲音不請(qǐng)自來：其聲響或大或小，或時(shí)有時(shí)無;其韻律或深沉或刺耳，或變化無常者皆有。
音頻噪聲一般指開關(guān)電源自身在工作的過程中產(chǎn)生的，能被人耳聽到頻率為20-20kHz的音頻信號(hào)。電子和磁性元件的振蕩頻率在人耳聽覺范圍內(nèi)時(shí),會(huì)產(chǎn)生能聽見的信號(hào).這種現(xiàn)象在電力變換研究初期已為人知.以50和60Hz工頻工作的變壓器常常產(chǎn)生討厭的交流噪聲.如果負(fù)載以音頻元件調(diào)制,以恒定超聲頻率工作的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器也會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲。
低功率電平時(shí),音頻信號(hào)通常與轉(zhuǎn)換器無關(guān)但是,設(shè)計(jì)人員可能希望降低其電路的聲波發(fā)射.低功率AC-DC轉(zhuǎn)換器中,將50或60Hz變壓器的鐵心薄片焊接在一起,能使交流噪聲降至容許的水平.高頻開關(guān)轉(zhuǎn)換器中的鐵氧體變壓器也采用了類似的技木。
過去常用高級(jí)音頻工程設(shè)備來研究開關(guān)電源的聲波輻射.這種裝置可以非常精確地測(cè)量絕對(duì)聲壓級(jí)和聲譜,但人類對(duì)聲音的感覺是很主觀的.很難說多大的聲音是能聽到的,更難以確定的是在特定應(yīng)用中多大的聲音會(huì)被認(rèn)為是難以忍受的噪聲。
聲波輻射與電磁輻射相似,但沒有用于衡量聽覺容忍度的通用基準(zhǔn).因此,設(shè)計(jì)者可以依據(jù)以下方針來處理與音頻噪聲相關(guān)的問題,減少產(chǎn)品的聲音輻射。
開關(guān)電源之變壓器產(chǎn)生的音頻噪聲
在大多數(shù)反激式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中,開關(guān)電源之變壓器是主要的音頻噪聲源.試驗(yàn)板上第一個(gè)變壓器原型產(chǎn)生的噪聲往往令人吃驚.采用眾所周知的恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)技巧將基本上消除噪聲而不增加額外的費(fèi)用.在裝配原型變壓器時(shí)要注意成品性能的可重復(fù)性.
有一些機(jī)制會(huì)產(chǎn)生變壓器噪聲,每種都會(huì)產(chǎn)生發(fā)出聲音的機(jī)械位移.這些機(jī)制包括:
相對(duì)運(yùn)動(dòng)—磁芯兩部分間的吸引力使其移動(dòng),壓迫將其分隔的介質(zhì).
撞擊—如果兩塊開關(guān)電源之變壓器之磁芯的表面能接觸,它們響應(yīng)磁通激勵(lì)而移動(dòng)會(huì)使二者碰撞或刮擦.
彎曲—僅在EE或EI結(jié)構(gòu)的磁芯中間腿存在的裂隙,可使開關(guān)電源之變壓器之磁芯各部分沿其間吸引力的方向
磁致伸縮—磁芯材料的尺寸隨磁通密度變化.普通功率的鐵氧體的變化率小于1ppm.
骨架移動(dòng)—磁芯片的位移可通過骨架傳送和放大.線圈移動(dòng)—線圈中的電流產(chǎn)生移動(dòng)這些導(dǎo)線的吸引力和排斥力.
以下簡(jiǎn)單講解能有效衰減各種機(jī)制產(chǎn)生的音頻噪聲的常見方法。
首先開關(guān)電源之變壓器要采用均勻浸漬，從而能有效填充線圈與線圈之間、線圈與骨架之間、骨架與磁芯之間的固有空隙，降低活動(dòng)部件發(fā)生位移的可能性，必要時(shí)可以再磁性元件與線路板接觸面填充白膠或噴涂三防漆，進(jìn)一步減小機(jī)械振動(dòng)的空間，有效降低噪聲。
開關(guān)電源之變壓器在條件允許的情況下盡量降低峰值磁通密度，要充分考慮高溫時(shí)的飽和磁通密度，留足夠余量防止工作曲線進(jìn)入非線性區(qū)，可以有效降低開關(guān)電源之變壓器的音頻噪聲，有實(shí)驗(yàn)證明峰值磁通密度從3000高斯降為2000高斯即可將發(fā)出的噪音降低5dB到15dB。條件允許可以使用非晶、超微晶合金等軟磁材料，它們的磁均勻一致性遠(yuǎn)比一般鐵氧體好得多，磁致伸縮效應(yīng)趨于零，因此對(duì)應(yīng)力不敏感。
做過開關(guān)電源之開發(fā)工作的人員都有這樣的經(jīng)歷，測(cè)試開關(guān)電源或在實(shí)驗(yàn)中有聽到類似產(chǎn)品打高壓不良的漏電聲響或高壓拉弧的聲音不請(qǐng)自來：其聲響或大或小，或時(shí)有時(shí)無;其韻律或深沉或刺耳，或變化無常者皆有。
音頻噪聲一般指開關(guān)電源自身在工作的過程中產(chǎn)生的，能被人耳聽到頻率為20-20kHz的音頻信號(hào)。電子和磁性元件的振蕩頻率在人耳聽覺范圍內(nèi)時(shí),會(huì)產(chǎn)生能聽見的信號(hào).這種現(xiàn)象在電力變換研究初期已為人知.以50和60Hz工頻工作的變壓器常常產(chǎn)生討厭的交流噪聲.如果負(fù)載以音頻元件調(diào)制,以恒定超聲頻率工作的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器也會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲。
低功率電平時(shí),音頻信號(hào)通常與轉(zhuǎn)換器無關(guān)但是,設(shè)計(jì)人員可能希望降低其電路的聲波發(fā)射.低功率AC-DC轉(zhuǎn)換器中,將50或60Hz變壓器的鐵心薄片焊接在一起,能使交流噪聲降至容許的水平.高頻開關(guān)轉(zhuǎn)換器中的鐵氧體變壓器也采用了類似的技木。
過去常用高級(jí)音頻工程設(shè)備來研究開關(guān)電源的聲波輻射.這種裝置可以非常精確地測(cè)量絕對(duì)聲壓級(jí)和聲譜,但人類對(duì)聲音的感覺是很主觀的.很難說多大的聲音是能聽到的,更難以確定的是在特定應(yīng)用中多大的聲音會(huì)被認(rèn)為是難以忍受的噪聲。
聲波輻射與電磁輻射相似,但沒有用于衡量聽覺容忍度的通用基準(zhǔn).因此,設(shè)計(jì)者可以依據(jù)以下方針來處理與音頻噪聲相關(guān)的問題,減少產(chǎn)品的聲音輻射。
開關(guān)電源之變壓器產(chǎn)生的音頻噪聲
在大多數(shù)反激式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中,開關(guān)電源之變壓器是主要的音頻噪聲源.試驗(yàn)板上第一個(gè)變壓器原型產(chǎn)生的噪聲往往令人吃驚.采用眾所周知的恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)技巧將基本上消除噪聲而不增加額外的費(fèi)用.在裝配原型變壓器時(shí)要注意成品性能的可重復(fù)性.
有一些機(jī)制會(huì)產(chǎn)生變壓器噪聲,每種都會(huì)產(chǎn)生發(fā)出聲音的機(jī)械位移.這些機(jī)制包括:
相對(duì)運(yùn)動(dòng)—磁芯兩部分間的吸引力使其移動(dòng),壓迫將其分隔的介質(zhì).
撞擊—如果兩塊開關(guān)電源之變壓器之磁芯的表面能接觸,它們響應(yīng)磁通激勵(lì)而移動(dòng)會(huì)使二者碰撞或刮擦.
彎曲—僅在EE或EI結(jié)構(gòu)的磁芯中間腿存在的裂隙,可使開關(guān)電源之變壓器之磁芯各部分沿其間吸引力的方向
磁致伸縮—磁芯材料的尺寸隨磁通密度變化.普通功率的鐵氧體的變化率小于1ppm.
骨架移動(dòng)—磁芯片的位移可通過骨架傳送和放大.線圈移動(dòng)—線圈中的電流產(chǎn)生移動(dòng)這些導(dǎo)線的吸引力和排斥力.
以下簡(jiǎn)單講解能有效衰減各種機(jī)制產(chǎn)生的音頻噪聲的常見方法。
首先開關(guān)電源之變壓器要采用均勻浸漬，從而能有效填充線圈與線圈之間、線圈與骨架之間、骨架與磁芯之間的固有空隙，降低活動(dòng)部件發(fā)生位移的可能性，必要時(shí)可以再磁性元件與線路板接觸面填充白膠或噴涂三防漆，進(jìn)一步減小機(jī)械振動(dòng)的空間，有效降低噪聲。
開關(guān)電源之變壓器在條件允許的情況下盡量降低峰值磁通密度，要充分考慮高溫時(shí)的飽和磁通密度，留足夠余量防止工作曲線進(jìn)入非線性區(qū)，可以有效降低開關(guān)電源之變壓器的音頻噪聲，有實(shí)驗(yàn)證明峰值磁通密度從3000高斯降為2000高斯即可將發(fā)出的噪音降低5dB到15dB。條件允許可以使用非晶、超微晶合金等軟磁材料，它們的磁均勻一致性遠(yuǎn)比一般鐵氧體好得多，磁致伸縮效應(yīng)趨于零，因此對(duì)應(yīng)力不敏感。
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