間歇工作、頻率可變模式、負荷變動等可能導致人耳可聽頻率振動聲波是在空氣中傳播的彈性波，人的聽覺可聽到大約20～20kHz頻率范圍的"聲音"。在DC-DC轉換器的功率電感器中，當流過人耳可聽范圍頻率的交流電流以及脈沖波時，電感器主體會發(fā)生振動，該現(xiàn)象稱為"線圈噪音"，有時也會被聽成嘯叫現(xiàn)象。

功率電感器嘯叫機制隨著電子設備的功能不斷強化，DC-DC轉換器的功率電感器也成為了噪音發(fā)生源之一。DC-DC轉換器通過開關器件進行ON/OFF，由此產(chǎn)生脈沖狀電流。通過控制ON的時間長度(脈寬)，可得到電壓恒定的穩(wěn)定直流電流。該方式稱為PWM(脈沖調(diào)幅)，其作為DC-DC轉換器的主流方式獲得廣泛使用。但DC-DC轉換器的開關頻率較高，達到數(shù)100kHz～數(shù)MHz，由于該頻率振動超出了人耳可聽范圍，因此不會感受到噪音。那么，為什么DC-DC轉換器的功率電感器會發(fā)出"嘰"的嘯叫呢?可能的原因有幾個，首先可能的是以節(jié)省電池電力等為目的，讓DC-DC轉換器進行間歇工作的情況，或將DC-DC轉換器從PWM方式切換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式，在頻率可變模式下運行的情況。

電磁干擾：電感嘯叫通常由于電路中的電感器件(如變壓器、線圈等)受到電磁場的干擾而產(chǎn)生。這種干擾可能來自電源線、開關電源或其他電子設備。諧振效應：當電路中的某些元件(如電容器、電感器件)在特定頻率下發(fā)生共振時，就會導致電感嘯叫聲音的產(chǎn)生。電流涌動：電路中突然的電流涌動或電壓變化可能會引起電感器件內(nèi)部的物理振動，從而產(chǎn)生嘯叫聲音。電感器件設計缺陷：一些電感器件設計不合理或存在質(zhì)量問題也可能導致電感嘯叫問題的出現(xiàn)。在處理電感嘯叫問題之前，首先需要進行準確定位和診斷，找出問題的具體來源和原因。可以采取以下方法進行診斷：

排除其他故障：確保電感嘯叫聲并非由其他故障或問題引起。頻譜分析：使用頻譜分析儀檢測電路中的頻率成分，找出導致嘯叫聲的頻率范圍。熱成像：利用紅外熱成像技術檢測電路中是否存在異常的熱點，指導問題定位。處理方法一旦確定了電感嘯叫的具體原因，可以采取以下處理方式：降低電流涌動：通過增加濾波電容、阻尼電阻等措施，減少電路中的電流涌動，從而降低電感嘯叫聲音的產(chǎn)生。優(yōu)化地線布局：合理規(guī)劃地線布局，減小地線回路面積，降低電感器件受到的電磁輻射干擾。使用屏蔽措施：對容易受到電磁干擾的電感器件進行屏蔽處理，如添加金屬罩、金屬蓋等。更換設計合理的電感器件：如果電感器件設計存在缺陷或質(zhì)量問題，可以考慮更換設計合理、品質(zhì)可靠的電感器件。軟件調(diào)整：通過軟件調(diào)整降低電路中的共振頻率，避免電路出現(xiàn)諧振效應。遠離電磁干擾源：盡量避免將電感器件放置在電磁輻射強度較大的電磁干擾源附近。

一體電感(也稱為固定電感或線圈)出現(xiàn)嘯叫聲的原因通常與以下因素有關：

1?磁飽和：當電感中的電流增加到一定程度，使得電感的磁芯達到磁飽和狀態(tài)時，電感值會下降，導致電流急劇增加，這可能會引起電感產(chǎn)生振動和嘯叫聲。

2?振動和共振：電感線圈在電流通過時會產(chǎn)生磁場，磁場的變化可能會引起線圈或磁芯的機械振動。如果這些振動頻率與電感或其固定結構的自然頻率相匹配，就會發(fā)生共振，從而產(chǎn)生嘯叫聲。

3?電流紋波：在開關電源或其他脈沖電流應用中，電流的快速變化(紋波)可能會導致電感中的磁通量快速變化，進而引起線圈或磁芯的振動。

4?電磁力(洛倫茲力)：電流通過線圈時，會在線圈中產(chǎn)生磁場，磁場與電流相互作用產(chǎn)生電磁力。這些力的快速變化可能會導致線圈或磁芯振動。

5?不良的機械設計：如果電感的機械結構設計不當，如固定不牢固、結構脆弱或使用了易振動的材料，那么在電流的作用下更容易產(chǎn)生嘯叫聲。

6?溫度變化：電感在運行過程中可能會因為電流的熱效應而升溫，導致材料膨脹系數(shù)不同引起的應力，進而產(chǎn)生振動和噪聲。

7?外部干擾：外部電磁干擾也可能導致電感產(chǎn)生額外的電流變化，從而引起嘯叫聲。

在筆記本電腦、平板電腦、智能手機、電視機以及車載電子設備等日常使用的電子產(chǎn)品中，偶爾會聽到一種“嘰”的噪音，這種現(xiàn)象被稱為“嘯叫”。這種噪音的出現(xiàn)，往往與電容器、電感器等無源元件有關。特別是電感器的嘯叫，其成因復雜多樣，給用戶帶來了不小的困擾。本文將深入探討DC-DC轉換器等電源電路中的關鍵元件——功率電感器的嘯叫原因及相應的解決策略。

功率電感器嘯叫的原因，主要可歸結為間歇工作、頻率可變模式以及負荷變動等因素，這些因素可能導致人耳可聽范圍內(nèi)的頻率振動。聲波在空氣中傳播時，會形成彈性波，而人的聽覺范圍大約在20～20kHz。在DC-DC轉換器的功率電感器中，當交流電流或脈沖波的頻率進入人耳可聽范圍時，電感器主體便會產(chǎn)生振動，這種振動被稱為“線圈噪音”，有時甚至會被誤聽為嘯叫聲。

隨著電子設備性能的不斷提升，DC-DC轉換器的功率電感器也逐漸成為噪音問題的來源之一。DC-DC轉換器通過開關器件的ON/OFF操作產(chǎn)生脈沖狀電流，這種電流經(jīng)過PWM(脈沖調(diào)幅)控制，即通過調(diào)整ON時間長度(脈寬)來獲得穩(wěn)定的直流電流。然而，由于DC-DC轉換器的開關頻率往往高達數(shù)十kHz至數(shù)MHz，這一頻率范圍超出了人耳的可聽范圍，因此我們通常不會直接感受到這種噪音。

在功率電感器中，這種磁致伸縮現(xiàn)象導致的磁性體磁芯振動無法完全消除。盡管功率電感器單體的振動水平較低，但當它被貼裝到基板上時，如果其振動頻率與基板的固有頻率相近，振動就會被放大，進而產(chǎn)生嘯叫。

此外，磁性體磁芯的相互吸引也是一個重要因素。當磁性體被外部磁場磁化時，它會展現(xiàn)出磁鐵的特性，從而與周圍的磁性體相互吸引。例如，在全屏蔽型功率電感器中，鼓芯與屏蔽磁芯之間雖然設有間隙，但繞組中的交流電流會產(chǎn)生磁場，進而磁化鼓芯與屏蔽磁芯，使它們因磁力而相互吸引。如果這種振動在人耳可聽頻率范圍內(nèi)，就會聽到噪音。

電感在電路中產(chǎn)生嘯叫聲，其根源在于電感本身的特性與電路中其他因素的相互影響。間歇性工作、頻率可變性以及負荷波動等因素，都可能導致人耳可聽范圍內(nèi)的頻率振動。聲波，作為在空氣中傳播的彈性波，人的聽覺能夠捕捉到大約20至20kHz頻率范圍內(nèi)的聲音。在DC-DC轉換器的功率電感器中，當交流電流或脈沖波流過，且其頻率在人耳可聽范圍內(nèi)時，電感器主體便會產(chǎn)生振動，這一現(xiàn)象被稱為“線圈噪音”。有時，這種噪音甚至會被誤聽為嘯叫聲。

電感在電路中發(fā)出嘯叫聲，這通常是由電感自身的特性與電路中其他因素的相互影響所導致的。以下是一些可能引發(fā)電感嘯叫的具體原因：

磁性體磁芯的磁致伸縮：當對磁性體施加磁場使其磁化時，其外形會經(jīng)歷細微的變化，這一現(xiàn)象被稱為“磁致伸縮”或“磁應變”。在以鐵氧體等磁性體為磁芯的電感器中，繞組產(chǎn)生的交流磁場會導致磁性體磁芯發(fā)生伸縮，從而有時可以檢測到其產(chǎn)生的振動聲。

盡管鼓芯與屏蔽磁芯之間的間隙可以通過粘結劑進行封閉，但為了防止因應力產(chǎn)生開裂，通常不會使用較硬的材料，這就使得無法完全抑制因相互吸引所導致的振動。

那么，究竟是什么原因導致DC-DC轉換器的功率電感器發(fā)出“嘰”的嘯叫聲呢?這可能歸因于幾種情況。一種可能是為了節(jié)省電池電力等目的，DC-DC轉換器被設計為間歇工作模式，或者從PWM方式切換到PFM(脈沖調(diào)頻)方式運行，在這種頻率可變模式下，可能產(chǎn)生人耳可聽范圍內(nèi)的頻率振動。展示了PWM方式和PFM方式的基本原理。

PWM調(diào)光等DC-DC轉換器間歇工作導致的嘯叫

為了節(jié)能和延長電池壽命，移動設備常采用DC-DC轉換器進行間歇工作，特別是在液晶顯示器背光自動調(diào)光功能中。這種調(diào)光方式會根據(jù)使用環(huán)境照度自動調(diào)整背光亮度，從而優(yōu)化電池使用時間。

磁性體，這一由多個小范圍磁疇集合而成的物質(zhì)，其內(nèi)部原子磁矩呈現(xiàn)一致性，使得每個磁疇都像一個小型磁鐵那樣自發(fā)磁化。然而，整個磁性體并不表現(xiàn)出磁鐵的特性，因為其內(nèi)部多個磁疇的自發(fā)磁化在宏觀上相互抵消。當外部磁場作用于這種處于消磁狀態(tài)的磁性體時，各個磁疇會調(diào)整其自發(fā)磁化的方向，以適應外部磁場，從而導致磁疇邊界——磁壁的移動。隨著磁化的深入，優(yōu)勢磁疇逐漸擴大，最終形成單一磁疇，并達到飽和磁化狀態(tài)。這一過程中，原子層面的微小位置變化在宏觀上表現(xiàn)為磁致伸縮，即磁性體形狀的輕微改變。

盡管磁致伸縮引起的外形變化極為微小，大約只有原尺寸的萬分之一甚至百萬分之一，但在實際情況下，當電流流過繞在磁性體上的線圈并產(chǎn)生交流磁場時，這種反復的伸縮運動會導致磁性體產(chǎn)生振動。在功率電感器中，這種由磁致伸縮引起的振動無法完全避免。盡管單體的振動水平較低，但如果貼裝在基板上的電感器與基板的固有振動頻率相吻合，那么這種振動就會被放大，從而產(chǎn)生嘯叫聲。

PWM調(diào)光是其中一種關鍵技術，通過控制LED的亮燈和熄燈時間來調(diào)整亮度。其優(yōu)點在于色度變化較小，常用于筆記本電腦和平板電腦等的背光系統(tǒng)中。然而，當DC-DC轉換器以200Hz左右的低頻率進行間歇工作時，雖然人眼幾乎察覺不到背光頻閃，但這種頻率卻恰好處于人耳可聽范圍內(nèi)。因此，當功率電感器中流過這種間歇電流時，電感器主體會因頻率振動而產(chǎn)生嘯叫。