反激開關電源是小功率電源常用的電路拓撲，它的優點在於可以工作在非常廣闊的輸入電壓範圍，電路簡單，元件少，但是效率不高。儘管開關電源的工作頻率遠超人類的聽力範圍，但是他們在特定的負載條件下仍會產生音頻噪聲。音頻噪聲的可能來源多種多樣。噪聲可以使設計缺陷（如輸出電壓振盪）導致，或者由電容或者變壓器等噪聲原件導致。在有些情況下，您所聽到的尖銳刺耳的噪鳴或嘶嘶聲可能就像風扇在異常頻率下出現的振盪，或者由於電源靠近外部EMI源（熒光燈或電源排插）所導致。 在有些情況下，電源所產生的噪聲水平可能非常低，如果該電源將在密閉殼體內使用，那麼音頻噪聲就不會構成問題。 可能的噪聲源： 反激開關電源的噪聲源通常是由陶瓷電容或鐵氧體變壓器磁芯產生。陶瓷電容中的噪聲通常由於逆向壓電效應造成。對截介質結構施加電壓後，會引發機械應力或應變，造成材料變形。當這種材料發生變形時，會排除周圍的空氣，從而產生噪聲。 由於在發生較大的電壓擺動時，會出現逆向壓電效應，因此可以重點查找出現較高dV/dt擺幅的陶瓷電容。在典型電源中，這些電容包括緩衝電容，鉗位電容以及陶瓷疏忽電容。要想快速確定一個陶瓷電容是否在產生噪聲，請用一個具有相同電容值和適當電壓額定值的金屬膜電容將其替換。如果噪聲水平下降，說明您找到了電路中的噪聲源。 管理變壓器磁芯噪聲： 變壓器磁芯產生的噪聲通常由磁滯伸縮造成，它類似於逆向壓電效應。當受到磁場影響時，許多鐵磁材料都會改變形狀。隨著變壓器磁芯中磁場的變化，此類材料會使磁芯發生物理震動。當震動頻率達到變壓器的機械共振頻率時，震動就會被放大，並造成更大的音頻噪聲。在交流電器設備（如使用60Hz外加磁場的變壓器）中，最大長度變化沒周期出現兩次，從而產生熟悉的120Hz噪聲。 如果設計中出現這種問題，在開始排查原因之前，首先要確保它不是由設計不當引起的。首先確認所提供的輸入電壓和輸出負載符合設計規格。如果電源工作電壓低於指定的最低輸入電壓，或高於指定的輸出負載，那麼部分交流周期將會失去穩定，這樣會造成磁芯中的磁通量增大並產生噪聲。 如果輸入電壓和負載處於規格範圍之內，接下來檢驗輸入大電解電容容值是否正確。如果輸入電容相對於應用而言過小的話，直流總線電壓將在交流刷新周期之間大幅降低，造成部分輸入的交流周期失去穩壓。 變壓器中包含多種可活動原件，如線圈，隔離膠帶和骨架，它們使變壓器成為了常見的噪聲源。線圈中電流可產生電磁場，電磁場會產生令許多變壓器元件出現機械震動的力。減小變壓器元件物理移動的最有效方法是使用粘合材料或者塗膠。例如用清漆浸漬磁芯是一種廣泛使用的方法，用來放置磁芯隨骨架進行震動。雖然供應商提供了眾多塗漆技術，但還是推薦使用清漆浸漬技術，而不是真空浸漬。這是因為真空浸漬會大幅提高繞組間等效電容，從而降低效率並使EMI增大。 如果設計需要使用長磁芯型變壓器，則可以採用的另一種策略是使用標準磁芯長度。長磁芯產品（如EEL型和EERL型）都具有較低的機械諧振頻率。這種低諧振頻率容易增大音頻噪聲。採用諧振頻率較高的標準磁芯長度可以緩解該問題。單務必注意，如果改用較短的標準磁芯，則必須使用更大的磁芯尺寸，這樣才能提供足夠的繞組窗口面積。  如果噪聲問題存在於陶瓷輸出電容，可以嘗試許多不同的策略來解決。其中一個方法是，嘗試使用電解電容或者更換其他介質材料的電容。，或者可以用多個並聯陶瓷電容來替換問題電容。每個電容尺寸的減小將使其表面積相應減小，從而改變電容的機械共振。 處理脈衝束流： 脈衝束流是另一個潛在的噪聲源。當設計中的傳導電流脈衝聚集在一起，然後出現更多數量的跳脈衝時，就會出現脈衝束流現象。脈衝聚集會在開關模式中產生頻率分量，它們通常都在聽覺範圍內。脈衝束流在採用開/關控制模式的電源中最為常見。 為確定設計中是否存在這種現象，請斷開MOSFET漏極走線，然後插入一個電流環，以監測漏極電流的開關模式。 電源在正常負載下工作時，使用一個電流探針和一個示波器抓取在一個寬時間量程內的一組漏極開關脈衝。下圖對現實脈衝束流的波形與具有正常開關模式的波形進行了比較。如果看到類似於左圖的脈衝一行出現大量脈衝，接著是兩個或更多跳脈衝，就說明設計可能存在這種問題。 結論： 雖然反激式電源中音頻噪聲源多種多樣，但最常見的“罪魁禍首“往往是陶瓷電容或鐵氧體變壓器磁芯。如果測試發現電源中存在明顯的噪聲，則可以試試本文所介紹的應對策略。在多數情況下，都可以快速找到故障元件並解決噪聲問題。 |
