開關(guān)電源的嘯叫原因分析
凡是做過開發(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。
1、變壓器(Transformer)浸漆不良：包括未含浸凡立水(Varnish)。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甚之,小功率者則表現(xiàn)不一定明顯。本人曾在一款72W的充電器產(chǎn)品中就有過帶載不良的經(jīng)驗(yàn)，并在此產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)對(duì)磁芯的材質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。(此款產(chǎn)品客戶要求較為嚴(yán)格)補(bǔ)充一點(diǎn)，當(dāng)變壓器的設(shè)計(jì)欠佳也有可能工作時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生異響。
2、 PWM IC接地走線失誤：通常產(chǎn)品表現(xiàn)為會(huì)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(shí)，更有可能無法正常工作。本人曾用過SG6848試板，由于當(dāng)初沒有透徹了解IC的性能，憑著經(jīng)驗(yàn)便匆匆layout，結(jié)果試驗(yàn)時(shí)竟然不能做寬電壓測(cè)試。悲哀呀!
3、光耦(Opto Coupler)工作電流點(diǎn)走線失誤：當(dāng)光耦的工作電流電阻的位置連接在次級(jí)濾波電容之前時(shí)也會(huì)有嘯叫的可能，特別是當(dāng)帶載越多時(shí)更甚。
4、基準(zhǔn)穩(wěn)壓(Regulator)IC TL431的接地線失誤：同樣的次級(jí)的基準(zhǔn)穩(wěn)壓IC的接地和初級(jí)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?zé)岬叵噙B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(dāng)輸出負(fù)載較大，接近電源功率極限時(shí)，開關(guān)變壓器可能會(huì)進(jìn)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(shí)間過長(zhǎng),通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲(chǔ)能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放，經(jīng)PWM判斷在下一個(gè)周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或占空比過小;開關(guān)管在之后的整個(gè)周期內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài)，或者導(dǎo)通時(shí)間過短;儲(chǔ)能電感經(jīng)過多于一整個(gè)周期的能量釋放，輸出電壓下降，開關(guān)管下一個(gè)周期內(nèi)的占空比又會(huì)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(dòng)，發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。同時(shí)，輸出電壓波動(dòng)也會(huì)較正常工作增大。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)間歇性全截止周期數(shù)量達(dá)到總周期數(shù)的一個(gè)可觀比例時(shí)，甚至?xí)钤竟ぷ髟诔曨l段的變壓器振動(dòng)頻率降低，進(jìn)入人耳可聞 的頻率范圍，發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”。此時(shí)的開關(guān)變壓器工作在嚴(yán)重的超載狀態(tài)，時(shí)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。
空載，或者負(fù)載很輕時(shí)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(xiǎn)。針對(duì)此問題，可通過在輸出端預(yù)置假負(fù)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。當(dāng)不帶載或者負(fù)載太輕時(shí)，變壓器在工作時(shí)所產(chǎn)生的反電勢(shì)不能很好的被吸收。這樣變壓器就會(huì)耦合很多雜波信號(hào)到你的1.2繞組。這個(gè)雜波信號(hào)包括了許多不同頻譜的交流分量。其中也有許多低頻波，當(dāng)?shù)皖l波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí)，那么電路就會(huì)形成低頻自激。變壓器的磁芯不會(huì)發(fā)出聲音。我們知道，人的聽覺范圍是20--20KHZ。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)，一般都加上選頻回路。以濾除低頻成份。從你的原理圖來看，你最好是在反饋回路上加一個(gè)帶通電路，以防止低頻自激.或者是將你的開關(guān)電源做成固定頻率的即可。
大功率開關(guān)電源短路嘯叫
相信大家遇到過這種情況，開關(guān)電源在滿載后突然將電源短路測(cè)試，有時(shí)候會(huì)聽到電源有嘯叫的情況;或者是在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)，當(dāng)電流調(diào)試到某一段位，會(huì)有嘯叫，其嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫，甚是煩人，究其原因主要為以下：
當(dāng)輸出負(fù)載較大,接近電源功率極限時(shí),開關(guān)變壓器可能會(huì)進(jìn)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(shí)間過長(zhǎng),通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲(chǔ)能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放,經(jīng)PWM判斷,在下一個(gè)周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或占空比過小;開關(guān)管在之后的整個(gè)周期內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài),或者導(dǎo)通時(shí)間過短;儲(chǔ)能電感經(jīng)過多于一整個(gè)周期的能量釋放,輸出電壓下降,開關(guān)管下一個(gè)周期內(nèi)的占空比又會(huì)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(dòng),發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音. 同時(shí),輸出電壓波動(dòng)也會(huì)較正常工作增大.當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)間歇性全截止周期數(shù)量達(dá)到總周期數(shù)的一個(gè)可觀比例時(shí),甚至?xí)钤竟ぷ髟诔曨l段的變壓器振動(dòng)頻率降低,進(jìn)入人耳可聞 的頻率范圍,發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”.此時(shí)的開關(guān)變壓器工作在嚴(yán)重的超載狀態(tài),時(shí)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. 空載,或者負(fù)載很輕時(shí)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(xiǎn).
針對(duì)此問題,可通過在輸出端預(yù)置假負(fù)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.當(dāng)不帶載或者負(fù)載太輕時(shí),變壓器在工作時(shí)所產(chǎn)生的反電勢(shì)不能很好的被吸收.這樣變壓器就會(huì)耦合很多雜波信號(hào)到你的1.2繞組.這個(gè)雜波信號(hào)包括了許多不同頻譜的交流分量.其中也有許多低頻波,當(dāng)?shù)皖l波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí),那么電路就會(huì)形成低頻自激.變壓器的磁芯不會(huì)發(fā)出聲音.我們知道,人的聽覺范圍是20--20KHZ.所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí),一般都加上選頻回路.以濾除低頻成份.從你的原理圖來看,你最好是在反饋回路上加一個(gè)帶通電路,以防止低頻自激.或者是將你的開關(guān)電源做成固定頻率的即可。
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