電源音頻噪聲的產(chǎn)生與抑制方法

一：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，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。

移動(dòng)源共同作用，形成了復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，它能在人耳聽力范圍內(nèi)的一個(gè)或幾個(gè)頻點(diǎn)上，產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振．10W以下離線反激式轉(zhuǎn)換器常用的結(jié)構(gòu)一般產(chǎn)生10kHz到20kHz的共振．當(dāng)磁通激勵(lì)的基頻或其諧波經(jīng)過機(jī)械共振區(qū)域時(shí)，移動(dòng)發(fā)出聲音。設(shè)計(jì)者應(yīng)全程變換負(fù)載以檢驗(yàn)音頻噪聲，特別是需要?jiǎng)討B(tài)負(fù)載時(shí)。

這些機(jī)制產(chǎn)生噪聲的大小根據(jù)各自所處的不同位置決定。幸運(yùn)的是，設(shè)計(jì)者可以應(yīng)用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)技術(shù)來(lái)有效衰減各種機(jī)制產(chǎn)生的音頻噪聲。

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。

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。

二：電容產(chǎn)生的音頻噪聲

所有的絕緣材料在電場(chǎng)的壓力下均會(huì)變形，這種電致伸縮效應(yīng)與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比。有些絕緣介質(zhì)還呈現(xiàn)壓電效應(yīng)，即與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比的線性位移。壓電效應(yīng)通常是電容產(chǎn)生噪聲的主要途徑。

廉價(jià)的小陶瓷電容中的非線性絕緣材料通常含有大比例的鈦酸鋇，在正常工作溫度下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。因而，這些元件會(huì)比線性絕緣成份的電容產(chǎn)生更多的噪聲。開關(guān)電源中，電壓偏移最大的箝位電路中的電容最有可能產(chǎn)生音頻噪聲。

通常為了抑制電磁干擾和減小器件電壓應(yīng)力，開關(guān)電源一般采用RC、RCD等吸收電路，吸收電容常常選用高壓陶瓷電容，而高壓陶瓷電容是由非線性電介質(zhì)鈦酸鋇等材料制成，電致伸縮效應(yīng)比較明顯，在周期性尖峰電壓的作用下，電介質(zhì)不斷發(fā)生形變從而產(chǎn)生音頻噪聲。

電容噪聲的一般解決方法

解決的方法是把吸收回路用的高壓陶瓷電容換成電致伸縮效應(yīng)很小的聚脂薄膜電容，這樣可以基本消除電容產(chǎn)生的噪聲。

要確定陶瓷電容是否主要噪聲源，可以用不同絕緣體的電容來(lái)替換．薄膜電容是性價(jià)比不錯(cuò)的替代品．但應(yīng)注意替換品是否能經(jīng)受得住反復(fù)的尖峰電流和電壓應(yīng)力。

另一種具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的選擇是用齊納箝位電路來(lái)替代RCD箝位電路。齊納箝位的價(jià)格已與RCD箝位的相當(dāng)，但占用的空間小得多而效率更高。