'變壓器產生噪聲的機制及減輕音頻噪聲的常見方法'

技術卡爾·高斯設計興福園電力 2019-08-22

音頻噪聲一般指開關電源自身在工作的過程中產生的，能被人耳聽到頻率為20-20kHz的音頻信號。電子和磁性元件的振盪頻率在人耳聽覺範圍內時，會產生能聽見的信號。50和60Hz工頻工作的變壓器常產生交流噪聲，如果負載以音頻元件調製，以恆定超聲頻率工作的開關功率轉換器也會產生音頻噪聲。

低功率電平時，音頻信號通常與轉換器無關。但是，設計人員可能希望降低其電路的聲波發射。低功率AC-DC轉換器中，將50或60Hz變壓器的鐵心薄片焊接在一起，能使交流噪聲降至容許的水平。高頻開關轉換器中的鐵氧體變壓器也採用了類似的技木。

聲波輻射與電磁輻射相似，但沒有用於衡量聽覺容忍度的通用基準。因此，設計者可以依據以下方式來處理與音頻噪聲相關的問題，減少產品的聲音輻射。

變壓器產生噪聲的機制

在大多數反激式轉換器應用中，變壓器是主要的音頻噪聲源。在裝配原型變壓器時要注意成品性能的可重複性。

有一些機制會產生變壓器噪聲，每種都會產生髮出聲音的機械位移。這些機制包括：

①相對運動—磁芯兩部分間的吸引力使其移動，壓迫將其分隔的介質。

②彎曲—僅在EE或EI結構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。

③撞擊—如果兩塊磁芯的表面能接觸，它們響應磁通激勵而移動會使二者碰撞或刮擦。

④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於1ppm。

⑤骨架移動—磁芯片的位移可通過骨架傳送和放大。

⑥線圈移動—線圈中的電流產生移動這些導線的吸引力和排斥力。

移動源共同作用，形成了複雜的機械系統，它能在人耳聽力範圍內的一個或幾個頻點上，產生強烈的共振。10W以下離線反激式轉換器常用的結構一般產生10kHz到20kHz的共振。當磁通激勵的基頻或其諧波經過機械共振區域時，移動發出聲音。設計者應全程變換負載以檢驗音頻噪聲，特別是需要動態負載時。

這些機制產生噪聲的大小根據各自所處的不同位置決定。設計者可以應用簡單的結構技術來有效衰減各種機制產生的音頻噪聲。

變壓器產生噪聲的機制

在大多數反激式轉換器應用中，變壓器是主要的音頻噪聲源。在裝配原型變壓器時要注意成品性能的可重複性。

有一些機制會產生變壓器噪聲，每種都會產生髮出聲音的機械位移。這些機制包括：

①相對運動—磁芯兩部分間的吸引力使其移動，壓迫將其分隔的介質。

②彎曲—僅在EE或EI結構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。

③撞擊—如果兩塊磁芯的表面能接觸，它們響應磁通激勵而移動會使二者碰撞或刮擦。

④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於1ppm。

⑤骨架移動—磁芯片的位移可通過骨架傳送和放大。

⑥線圈移動—線圈中的電流產生移動這些導線的吸引力和排斥力。

這些機制產生噪聲的大小根據各自所處的不同位置決定。設計者可以應用簡單的結構技術來有效衰減各種機制產生的音頻噪聲。

有效減輕音頻噪聲的常見方法

一、首先變壓器要採用均勻浸漬，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，降低活動部件發生位移的可能性，必要時可以在磁性元件與線路板接觸面填充白膠或噴塗三防漆，進一步減小機械振動的空間，有效降低噪聲。

二、在條件允許的情況下儘量降低峰值磁通密度，要充分考慮高溫時的飽和磁通密度，留足夠餘量防止工作曲線進入非線性區，可以有效降低變壓器的音頻噪聲，有實驗證明峰值磁通密度從3000高斯降為2000高斯即可將發出的噪音降低5dB到15dB。

三、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比一般鐵氧體好得多，磁致伸縮效應趨於零，因此對應力不敏感。

變壓器產生噪聲的機制

在大多數反激式轉換器應用中，變壓器是主要的音頻噪聲源。在裝配原型變壓器時要注意成品性能的可重複性。

有一些機制會產生變壓器噪聲，每種都會產生髮出聲音的機械位移。這些機制包括：

①相對運動—磁芯兩部分間的吸引力使其移動，壓迫將其分隔的介質。

②彎曲—僅在EE或EI結構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。

③撞擊—如果兩塊磁芯的表面能接觸，它們響應磁通激勵而移動會使二者碰撞或刮擦。

④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於1ppm。

⑤骨架移動—磁芯片的位移可通過骨架傳送和放大。

⑥線圈移動—線圈中的電流產生移動這些導線的吸引力和排斥力。

這些機制產生噪聲的大小根據各自所處的不同位置決定。設計者可以應用簡單的結構技術來有效衰減各種機制產生的音頻噪聲。

有效減輕音頻噪聲的常見方法

三、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比一般鐵氧體好得多，磁致伸縮效應趨於零，因此對應力不敏感。