開關電源的變壓器為什麼有時候會發出尖銳的響聲?
主要是想知道為什麼有的會叫,有的不會叫,是電路的什麼問題使變壓器產生尖銳的響聲?還有發出響聲的原理是什麼?是否是磁軸在偏移時摩擦的聲音?產生聲音的頻率是否與電源開關頻率一致?
謝邀 @崔凱楓 ^^
==============變壓器嘯叫的原理======================
變壓器的嘯叫聲主要是由於變壓器的激磁成分中含有低頻振蕩,使得磁芯的磁分子在這個低頻磁場下運動,產生機械振動,從而引起周圍空氣的振動。由於人耳的可聞頻率大約在20Hz到20kHz,如果這個空氣的振動在此範圍內,最終傳到人耳朵而被聽見。
「圖片來自網路」
「圖片來自網路」==============變壓器嘯叫的原因======================
開關電源變壓器發生嘯叫的原因主要有四個方面:變壓器的工藝問題、變壓器的環路問題、變壓器的鐵心問題以及開關電源的負載問題,下面一一分析。
(1)變壓器的工藝問題
①浸漆烘乾不到位,導致磁芯不牢固引起機械振動而發出響聲;
②氣隙的長度不適合,導致變壓器的工作狀態不穩定而發出響聲;
③線包沒有繞緊也可能導致響聲;
④磁芯組合有氣隙存在,高頻時引起空氣振動而發出響聲(變壓器如果經過真空全浸,一般不會發聲)。
(2)變壓器的環路問題
變壓器的環路問題即指變壓器的環路發生振蕩從而引起變壓器發生嘯叫。
①電路板布線不當,從而造成干擾引發振蕩,導致響聲;
②反饋迴路參數設置不當,導致環路不穩定以致產生振蕩而發出響聲;
③環路中元器件的質量問題,如輸入濾波電容容量不足,輸出整流快恢復二極體質量不好,功率MOS管質量不好,RCD反衝吸收迴路的高壓電容或二極體質量不好等等,這些問題都有可能導致震蕩而引起響聲。
(3)變壓器的鐵心問題
變壓器鐵心發生飽和時,線圈中電流增大,變壓器發熱併產生自激震蕩,線圈的振蕩引起周圍空氣的振動從而發出響聲。
(4)開關電源的負載問題
①開關電源在空載或輕載的情況下,在某些工作點處會發生振蕩現象,表現為變壓器的嘯叫和輸出的不穩定。
發生這種現象是由於空載/輕載時,開關瞬時開通時間過大從而造成輸出能量太大,進而電壓過沖也很大,需要較長的時間去恢復到正常電壓,因此開關需停止工作一段時間,這樣開關就工作於間歇性工作模式,使變壓器發生較低頻率(有規律的間歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動。
②變壓器工作在嚴重的超載狀態,時刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前「慘叫」的由來。
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參考文獻:
①Maniktala S, 王志強. 精通開關電源設計[M]. 人民郵電出版社, 2008.
②最專業的、極具人氣的電源論壇、電子論壇
產生嘯叫的原因@FrancisQu 已經說得很棒啦。我這裡再畫蛇添足,說得更深入一些:
a. 通常什麼情況會產生可以聽到的雜訊。以及
b. 通常電源晶元設計工程師採用什麼方式來解決這樣的可聽到的雜訊問題。
開始
先舉例子。
插在牆上的這種手機充電器是需要隔離的。因為插入手機的這一段金屬,是裸露的,可以被用戶摸到的。
所謂隔離,就是說,用戶拿到的這端地線,不能等於零線電壓。
這個時候,變壓器就出場啦。
變壓器被廣泛用在這種充電器結構中(專業術語叫反激,flyback結構),來達到隔離的目的。這是因為變壓器有兩個線圈。一個線圈在接在輸入迴路上,另外一個線圈接近輸出迴路里。
輸入端的線圈連接著一個功率開關,它來回導通和關斷。在開關導通的時候,變壓器會把能量儲存起來。然後開關關斷,變壓器裡面的能量就從輸出迴路釋放出來。如此這般,就在物理上隔離了輸入輸出迴路的同時,完成了能量的傳遞。
由於反饋系統的存在,系統會通過調整輸出能量的多少,來恰好滿足輸出迴路上的負載,維持一個固定的電壓。
調整的方式不外乎兩種:1,調整每次輸出能量的多少(每趟搬磚多點兒或者少點兒)。 2,減少輸出能量的頻率(每天多搬幾趟或者少搬幾趟磚)。
每次在開關開通和關閉的周期,線圈與線圈之間的磁場會發生變化。這個變化就會使得變壓器震動。發出物理波。
通常,一個開關電源會設計在很高的頻率。對於一般的中低壓開關電源,這個開關頻率會被設計在500K甚至是上Meg的頻率。
但是插在牆上的這種手機充電器,因為有EMI的要求,所以它的開關頻率不會太高。大多少在250KHz以下。
如果電路一直工作在250KHz,那麼雖然變壓器上產生了250KHz的震動,震動了周圍的空氣,產生了聲波,人耳是聽不到的。 這是超聲波,人耳能聽到的最高的頻率就只有20K。
那麼什麼時候開關頻率會降低到人耳能聽到的頻率呢?
有幾種情況:
1. 如果開關電源的環路沒有補償好,產生了震蕩,那麼電路雖然在一個比較高的頻率上開關,但是傳遞的能量不是恆定的。而是幾個周期大,幾個周期小。這樣,就產生了一個低頻的波。這個波轉化成低頻的,施加在變壓器上的力,就產生了低頻的聲波。然後就被聽到了。
很多電源老化快壞的時候,這個時候往往電容容值變化了,使得環路不穩,這個時候就能聽到明顯的嘯叫。
2. 如果開關電源每次傳遞的能量太多,而負載不是那麼重,那麼只能通過降低開關頻率來「恰巧」滿足輸出負載的要求。 當降低頻率到一定程度以後,會低於20KHz,人耳就又能聽到啦。(很多adapter,包括筆記本和手機充電器,當插在那兒什麼都不接的時候,人耳貼近它們,有可能就能聽到輕微的嘯叫聲。)
那麼如何避免有這種雜訊呢?
1. 首先,簡單粗暴的方法就是把變壓器牢牢黏住。固定得更好。這樣震動的幅度能夠變小,就只能產生更小的聲音。
2. 當負載變低的時候,首先降低每次傳輸能量的大小。這樣能保持開關的頻率儘可能的高。再實在沒辦法的時候才開始降低頻率。在這種情況下,即使頻率降到了20k以下,每次傳遞的能量很小,造成的震動也小多了。因此聲音也會小得多。
3. 在輸出端加一個假負載。不讓頻率降下來。
4, 傳遞能量的時候,傳遞過去一些,再傳回來一些。這樣就能一直保持一個高頻的開關速度,當然也造成了損耗。
我想你說的變壓器應當是作為整體的變壓器吧。
一般是濾波磁環 / 濾波電感在振動,而不是變壓器的線扎在振動。
一般為了消除聲音,常用的辦法是打膠……嗯,固定住就響不了了。
手機充電器是開關電源,內置有變壓器,變壓器會按照開關頻率內部發生振動,繼而發出響聲(具體物理原理不詳)。當開關電源空載或過載的時候,工作頻率會改變,會低於設計值;當低於20k的時候,人耳就能聽見了。一般情況下,如果開關電源工作在額定負載,其工作頻率與設計值相同,人耳是聽不到的。
我是做變壓器的,變壓器雜訊是由於變壓器生產工藝沒有控制好,浸油時間不夠,烘烤時間不長造成的。
用模塊電源,由於灌膠會使得變壓器的聲音受限。
請參考下圖。
不光是開關電源。線性電源照樣嘯叫。有牛就有響聲
發出雜訊一般是變壓器,吸收電路壓電效應,電路環路震蕩或者電路進入burst mode。
只要確定雜訊源基本可以化解。變壓器響,可以調整工藝,氣隙寬度點膠.吸收電路可以調整吸收電容,調整容值或者換成滌綸電容。環路問題,先看波形,確定不穩定產生的原因,有時候電路可能會有次諧波震蕩(這時調整補償器是無濟於事,只能調整斜坡補償或者調整變壓器匝數比)。如果不是次諧波震蕩,調整補償器吧。只要進入burst mode 這個暫時無解,只能減輕其影響對付這個情況可以適當將環路帶寬降低,降低單個脈衝輸入到變壓器的能量,或者在開關管的ds短並上小電容,降低電流初級電流變化速度.
google一下「電感嘯叫」
因為閉環其實沒穩定,也就是分岔了。
有直流成分的諧波,而且開關電源的抗衝擊能力差,很容易壞。
因為開關管的工作頻率很高,一般超過100KHz,所以電源內的電感會叫囂
正常
從原理上來說,其中一個很重要的原因是材料的磁致伸縮係數。交變的磁場會使其反覆震蕩,如果沒有辦法很好的固定,就會使其震動發聲。
個人看法:
電流變化的時候線圈鐵芯的各片之間會有作用力。如果鐵芯各片之間鬆動就有可能發出聲音。
不是專家,只是提一種可能性。
思路是這樣,響聲代表振動代表機械運動即有作用力產生;
有沒有響聲決定於有沒有電流,即電流產生響聲即產生作用力;
能想起來的原因只有,線圈間同向電流之間的引力所導致的繞線的高頻振動。
拋磚引玉。
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