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          廣州市黃時電子有限公司

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          噪音產生的原理

          2021-03-24 16:37:16
          噪音產生的原理
          詳細介紹:

          噪聲的是由物體振動產生的,下面我們以揚聲器為例了解下振動原理。

          揚聲器不是將電能直接轉換成聲能,而是利用載體電流(音圈或線圈)在磁鐵之間相互作用,使音圈振動而帶動針膜振動:電能——機械能——聲能。

           

          揚聲器:當線圈兩端電流方向發生變化時,在長久磁體的磁場直接相互作用,使音圈振動而帶動振動膜振動。電能——機械能——聲能。

          揚聲器是利用線圈兩端電流變化時會生產機械動能而發出聲音,電感可以制做成揚聲器嗎?

          假設是把電感的線圈加上振動膜,且做一個小的音腔,電感就變成了一個喇叭了其實即便不在電感線圈上加振動膜和音腔,在電感兩端加上足夠大的驅動電流,電感也可以發出聲音開,只是機械能轉換為聲能的效率很低,聲音很小,發出的音量很低,不易聽見!

           

           電感會不會也生產噪音?如果耳朵能聽到嘯叫(吱吱聲),可以肯定電感兩端存在一個20HZ-20KHZ(人耳范圍)左右的開關電流。例如DC-DC的電感嘯叫,由于負載電流過大DC內部有一個限流保護電路,當負載超過IC內部的開關(MOS)電流時,限流檢測電路判斷負載電流過大,會立即調整DAC內部開關站空比,或者立即停止開關工作,直到檢測負載電流在標準范圍內時,在重新啟動正常的工作開關。從停止開關到重啟開關的時間周期正好是幾KHZ的頻率,正因為這個周期的開關頻率生產嘯叫。嘯叫噪音的大小與電感繞制的質量有一定關系,繞制較松,其產生的嘯叫聲將越大。

           

           電感發出聲音條件:1、通過電感的電流生產大小的變化→這會引起磁通量的變化。

          2、電感周圍存在導體,使其足以發生楞次效應 →導體感應到電感的磁通,而生產了相斥的磁場→燈具的鋁轂 /電容提供了這個條件 。  

          我們都知道磁鐵同性相斥異性相吸,電感/變壓器在工作時內部會產生較強的交變磁場,處于這個磁場中的磁芯、線圈都會受到磁場的作用力,如果在力的作用下發生了周期性的振動、摩擦、材料變形等,便會產生噪聲,高頻激勵源和復雜的機械結構形成的振動系統

          可能導致人耳可聞的噪音出現。

           線圈振動引起電感噪音 

          電感線圈匝與匝之間間隙較大,排列不夠緊密,若膠水沒有完全滲透到線圈縫隙之間使其固定,很容易引起噪音。

          交流電流的方向是隨頻率在不斷改變,正因為如此,使得線圈匝與匝之間產生相互吸斥現象,隨著頻率的升高,這種吸斥現象演變為振動,倘若振動頻率在20HZ-20KHZ之間(音頻:人耳朵能聽到的頻率范圍),就形成了噪音。

           

           解決辦法:1.線包與磁芯間的楞次定律→加強固定線包,以限制其移動的空間。含浸線圈,或加粗線徑。

          2.磁芯跟磁芯間的楞次定律 →透過使用膠來固定,限制其可移動的空間來解決 。

           

          磁伸縮(磁畸變)引起電感噪音 

          電感所用的磁芯材料基本都屬于軟磁性材料,磁性材料的原料磁粉,有磁力格化現象(磁伸縮),即當磁芯內部的磁粉被磁化時,材料的體積會發生輕微的變化,隨著電壓的提高,頻率的增加,這種變化會越來越激烈,發展成為振動,倘若磁芯與磁芯結合部分存在間隙,很容易產生共鳴發出噪音。

           

          解決辦法:1、組裝時候盡量減小磁芯與磁芯粘接面之間的間隙,夾子的力度適當均勻,務必要做到磁芯與磁芯之間接觸緊密,另外磁芯中柱氣隙處的間隙空間往往很容易產生共振,方法是將其用膠水完全填充。

          2、換磁畸變量小的高磁通密度磁芯材質:畸變小,振動小,能有效的減小噪音。

          3、換磁芯粉末細的材料,我們可以使用粒徑更小的鐵粉,以降低顆粒間Gap距離,增加Gap數量.其作用是導致磁壁間摩擦所產生的振動

          頻率超出一般聽力20KHz的范圍。

          注:將振動頻率超出20KHZ以上人耳朵就聽不到了

           

          電路諧振引起的噪音 電路會有寄生電容的存在,當電源頻率達到和非常接近電路本身LC固有頻率時發生諧振,而恰好諧振頻率點剛好落在音頻的范圍之內時,形成噪音。

           

          解決辦法:1、調整電源管理IC的輸出頻率以避開諧振頻率點。

          2、調整電感值,避開諧振頻率點。(如取感值的上,下限,其意義是改變諧振頻率)

           電暈效應引起噪音 材料因絕緣不良所產生局部放電,主要表現為,漆包線絕緣不良,匝與匝之間的漆包膜有破損,劃傷,針孔等,在某些高壓情況下對周邊環境產生了放電現象,激蕩周邊空腔形成共振。

          解決辦法:1、線圈含浸處理,通過含浸的方法,加強線圈的絕緣性能。

          2、更換品質更好的漆包線材。

          電感超負荷工作 :實際工作電流太大,達到或超出額定電流1/3以上有可能會引起電感發出噪音。

           

          解決辦法:1、降低磁芯的有效導磁率,增加線圈匝數。2、增加磁芯的窗口有效截面積。 

          磁芯研磨不平引起噪音:在生產過程中,一般大電流電感的磁芯都需要研磨氣隙,倘若氣隙研磨不夠平整(尤其是中柱的氣隙),附近的磁通方向便會發生扭曲,造成磁通擁擠的情況,很有可能導致噪音產生。

           

          解決辦法:磁芯氣隙研磨平整。


          磁芯材料破損 成品磁芯破裂,中柱斷裂,磁芯內部的磁粉被磁化時,由于存在磁伸縮現象(磁畸變:前面已經有做講解),產生噪音。

           

          解決辦法:1、選用強度好的磁芯材料生產。2、選用柔性的膨脹系數小的膠水來做填充之用。

           

          PCB走線的設計,附近磁場的輻射:PCB板走線設計不合理,比如說走線構成閉環,造成很強的EMI輻射強度,干擾電感。走線設計不合理,造成電路諧振等都會使噪音產生。另外附近磁場輻射也會造成電感發出噪音。

           

          解決辦法:1、與客戶溝通協商,調整電路設計。2、調整電感的位置,遠離干擾,遠離輻射。

           

          以上只是對一些常見的電感噪音問題進行簡單的分析說明,大家都知道振動才會發出聲音,電感噪音的產生也是同樣的道理,我們在處理這類問題的時候只有找到振動發聲的源頭,才能采取科學合理的應對措施來解決問題。


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