DCDC电感啸叫问题

MrKingMCU

DCDC电感啸叫问题 [复制链接]

 

从上班以来，一直没闲着，好久没有在论坛里发帖了，今天这是第二帖。
前两天被叫去解决DCDC上电感啸叫的问题，刚刚开始无从下手，咨询了一下旁边的同事，给的答案基本上都是换电感或者电容。
这个答案后来证明有用，但是至于为什么，我现在还是说不太清楚。下面来一步步回顾这次历程。

首先看一下原理图：




看过过我之前发的那个帖子的朋友可能会说，这不是刚刚那个纹波和噪声问题的电源吗？
不错，确实就是这颗电源，最近总是在纠缠我没办法，学艺不精，费了好大劲才把这个问题解决。

现象描述：这个案子是一个无线路由器中的一颗电源，12V转5V供给6颗wifi的PA使用，当我们使用工具控制wifi工作在发射模式下时，可以明显听到板上的啸叫声（这仅仅是在自己座位上听的，要是拿到无声室听，会更加明显）。
基本现象就是这些，为了确定是哪里的声音，我用泡棉分别盖住板子的几个部分，最终确定是这颗DCDC上的问题。为了确认是电感的声音，于是我将DCDC上无关紧要的几颗电容全部摘掉，确实还是能听到啸叫。这样就大致确认了是电感发出的啸叫。

电感为什么会啸叫呢？当电感上有电流通过时，电感上线圈周围会产生磁场。电流变化，磁场也跟着变化。变化的磁场会使线圈产生自感。通电导线在磁场中会收到力的作用，就会引起线圈的震动。（这段是刚刚回去翻的大学物理）。但是好多时候我们是听不到电感发出的声音，因为它电-声的转换效率很低，不像扬声器，另外就是人耳可听到的声音频段有限。
说了这么多废话，大家估计看累了吧，好，咱们下面再说几句废话：
DCDC电感啸叫的原因我在网上看到了这样一个说法，一是OCP。另一种是OVP。我觉得这种说法不太对，因为我现在遇到的情况就是没有触发OCP也没有OVP。我测量了一下DCDC的输出电流，发现PA工作时抽取的电流频率大致在2KHz到3KHz之间，峰值电流也就1.5A左右。完全没到DCDC的OCP点。另外我使用固定负载，电感是没有啸叫的。
最后更换了电感为3.3uH/3A，两颗22uF的电容更换为10uF，0.1uF电容更换为150p，可明显减弱啸叫，但是还是可以听到。我后来也咨询了一下这颗DCDC厂商的FAE，他告诉我如果负载电流的频率在可听声范围之内，就不能从根本上消除啸叫，只能通过调整输出电容来减弱。

就这么多，写的不好，算是抛砖引玉，希望引出的玉越多越好

涛声依旧00

cadence用着感觉怎么样？比AD

MrKingMCU

涛声依旧00 发表于 2015-1-21 22:51
cadence用着感觉怎么样？比AD

个人感觉用着不如AD舒服（先入为主的思想吧），先学的AD，不过Cadence的功能确实强大，另外就是它的器件管理方面做的确实很到位，连接上数据库之后，调用器件不是一般的方便，还能查看datasheet。

xu__changhua

我近阶段在一个超声波应用场合-------车库泊车自动引导项目中，用的MC34063做24Vto5V的DCDC，发生同样问题，听到了尖细的“丝丝”叫声。影响了超声测距。也是改变电感器和电容器的值，谐振到80KHz以上，问题解决了，但输出电压偏移了5V一点，再改变电阻使其回到5V。

MrKingMCU

xu__changhua 发表于 2015-1-21 23:33
我近阶段在一个超声波应用场合-------车库泊车自动引导项目中，用的MC34063做24Vto5V的DCDC，发生同样问题，听到了尖细的“丝丝”叫声。影响了超声测距。也是改变电感器和电容器的值，谐振到80KHz以上，问题解决了，但输出电压偏移了5V一点，再改变电阻使其回到5V。

最后一句话没懂

jzp0822

通过改变分压电阻从而修正输出电压值。
我在12V转5V的电路设计中，也发现啸叫问题，至今无法侧地解决，有没有大神给我出出主意啊
采用MPS的NB675，输出电路设计如上，输出电流在0.3~4A范围内，看带载情况。但我在空载（估计电流顶多0.3A）测试时，该电路已知产生啸叫。。。

wangjiafu1985

楼主听到电感的声音其实就是负载电流的声音，而不是开关电源的PWM声音，所以这种情况下增加输出端的电容应该是有效果的。或者在输出端再加一级LC滤波也会有很好的效果，既能降低纹波也能降低声音。

wangjiafu1985

jzp0822 发表于 2016-1-25 23:02
通过改变分压电阻从而修正输出电压值。
我在12V转5V的电路设计中，也发现啸叫问题，至今无法侧地解决，有 ...

我觉得你的这种情况就应该很用示滤器看一下输出波形，很有可能输出波形就是一个声波，这种情况就是反馈不稳定造成的自激振荡。不过从电路图上并没有看见输出电容，如果没有输出电容是肯定不行的。如果输出电容选取没有问题那就主攻反馈环路吧。

nieweicashh

对于频率可调的DC DC 无论升压还是降压都有可能啸叫，主要是占空比和负载电流决定的，比如一个DC DC 占空比是80%，当负载电流到他占空比20%的时候 就有啸叫的可能，所以调试电容和电感 根本上解决不了，楼主可以试试，带1.5A啸叫的DCDC   带载3A 或者0.5A应该不会啸叫，只是设计厂家把这个电流规避掉了，刚开始没有经验的厂家才会出现的问题，具体规避是 此IC 只能带3A  或者1A  在规格书上。本人QQ  394233008 欢迎多交流，公司主要是电源管理芯片 。

jzp0822

wangjiafu1985 发表于 2016-1-26 14:53
我觉得你的这种情况就应该很用示滤器看一下输出波形，很有可能输出波形就是一个声波，这种情况就是反馈不 ...

1、空载情况下，电流小于0.5A，电路工作在DCM模式，输出波形呈现尖峰脉冲，更一小段时间出现一个尖峰脉冲；
2、靠近DCDC输出端，放置两个22uF电容，在靠近负载端，还有其他大电容，整块板子电容一共有上百uF

wangjiafu1985

jzp0822 发表于 2016-1-26 22:55
1、空载情况下，电流小于0.5A，电路工作在DCM模式，输出波形呈现尖峰脉冲，更一小段时间出现一个尖峰脉冲 ...

我的意思是你测一下输出波形的频率，看看是否正好是你电感叫声的频率，然后看一下是否PWM频率正好也是这个频率，如果你把PWM的频率放在音频范围内肯定是有声音的，如果PWM频率不在音频范围内就看一下是否是反馈环路不稳定而引起的振荡。

wangjiafu1985

jzp0822 发表于 2016-1-26 22:55
1、空载情况下，电流小于0.5A，电路工作在DCM模式，输出波形呈现尖峰脉冲，更一小段时间出现一个尖峰脉冲 ...

我的意思是你测一下输出波形的频率，看看是否正好是你电感叫声的频率，然后看一下是否PWM频率正好也是这个频率，如果你把PWM的频率放在音频范围内肯定是有声音的，如果PWM频率不在音频范围内就看一下是否是反馈环路不稳定而引起的振荡。

jzp0822

该芯片采用的是PWM模式，频率500kHz，不可能处在音频范围内。目前我只能判断是外部斜坡补偿电路的问题，有可能是产生了自激震荡，或者是电路工作在DCM模式下导致该反馈回路不稳定，但我不知道具体应该如何分析？？？

jzp0822

你好，问一下调整输出电容应该如何调整？

wangjiafu1985

jzp0822 发表于 2016-1-27 22:39
该芯片采用的是PWM模式，频率500kHz，不可能处在音频范围内。目前我只能判断是外部斜坡补偿电路的问题，有 ...

你有没有试一下在FB和GND之间加一个104的电容或者更大一点的电容？如果没试过就试一下。如果不再啸叫那就是反馈环路有问题，需要改变反馈环路的参数或者形式。不过如果你打算用FB端加电容的方式解决问题，会导至电源瞬态响应变慢。

柠檬茶123

jzp0822 发表于 2016-1-25 23:02
通过改变分压电阻从而修正输出电压值。
我在12V转5V的电路设计中，也发现啸叫问题，至今无法侧地解决，有 ...

请教下，这个1M和100pF是什么个原理？

科技创造未来

公司主要研发生产组装式、一体成型大电流电感和普通贴片功率电感，数字功放电感，所涉及磁芯材料包括NiZn/MnZn/Fe粉芯等，可以满足不同工作频率电源的设计要求，有需要可以联系我,谢谢！

文墨搁浅

rsw0

请教一个和上面现象类似的问题：
1.我在使用TPS5430进行一个蓝牙板的设计，在元器件贴装好后此电源芯片无法正常输出（9V~36V输入，5V输出），仅仅有一个0.7V的输出电压在电感两端。当我用镊子或万用表的表头触碰分压电阻的中间（或说接触反馈pin脚）是会有啸叫，且此刻输出变为正常。此现象在多块板子上稳定出现。
2.当我在反馈pin脚上飞一个下拉电容0.1uF后，无需触碰即可正常输出，但啸叫也会出现。此现象在多块板子上稳定出现。

请各位大侠帮忙分析指导！

soso

rsw0 发表于 2017-7-27 22:11
请教一个和上面现象类似的问题：
1.我在使用TPS5430进行一个蓝牙板的设计，在元器件贴装好后此电源芯片无 ...

建议单独发帖。