DC-DC电路啸叫的调试思路

DC-DC电路啸叫是工程师们经常会遇到的问题，今天我们来分享遇到DC-DC电路啸叫问题时的调试思路。   啸叫是板子上的器件发出了声音，我们都知道，声音是由物体振动产生的，且人耳能听到的声音频段为20Hz~20kHz。也就是说有啸叫，必然是有20Hz~20kHz的频段，且引起了器件振动。   那么我们便有了两个方向：振动和频段。  

一、振动

要让物体产生振动，就需要一定的能量。这也就意味着啸叫一般是在功率路径上产生的。电流能力非常弱的电路，即使存在20Hz~20kHz的频段，也不一定能使得器件产生振动，即使产生了振动也很微弱，不足以被人耳听到。

在DC-DC电路中，通常有两种器件可能会产生啸叫：电容和电感。

电容：

在陶瓷电容器（MLCC）中，存在压电效应（逆压电效应），也就是给陶瓷电容施加电场时，其内部的电介质会发生形变，周期性的伸缩便产生了振动从而产生了啸叫。通常来说，DC-DC电路的啸叫主要是陶瓷电容产生的，且通常是输出或者输入电容。常规陶瓷电容内部的多层结构，比电解电容或固态电容更容易产生啸叫。在无法避免啸叫的情况下，可少用陶瓷电容作为输入输出电容，用电解电容或固态电容作为替代。

电感：

磁性元件具有磁致伸缩效应，也就是在磁化过程中，由于外磁场的变化而发生几何尺寸的变化，因而变化的电流可能会引起磁芯的振动产生啸叫。同时变化的电流也可能会导致电感线圈产生振动。通常来说，一体成型电感内部间隙更小，更不容易发出啸叫，可优化啸叫问题。

二、20Hz~20kHz频段

通常以下几种情况可能会产生20Hz~20kHz的频段。注意，以下情形只是可能产生20Hz~20kHz的频段，并不意味着一定会引起啸叫。

1、DC-DC工作不稳定。这是啸叫最为常见的情形。通常来说开关电源的开关频率在100kHz以上，电路稳定的情况下，即使有振动，人耳也听不到啸叫。如果DCDC电源产生了啸叫，第一优先就是确定电路工作是否稳定。大多数时候解决了稳定性问题，啸叫问题也会得到解决。

2、抖频。抖频功能会使得开关频率在一定范围内变化，从而降低EMI。抖频功能有可能会引入20Hz~20kHz的频段。

3、PWM调光。在进行PWM调光时，输出电流一般和PWM信号同频率。大多数调光芯片支持的PWM调光频率会处在20Hz~20kHz的频段。

4、AAM。AAM在轻载时通过降低开关频率来降低开关损耗，提高轻载效率。一般负载越小开关频率越低，在负载小到一定程度后，开关频率就可能降低到20kHz以下。

5、负载变化。很多应用的负载不是固定的，而是周期性变化的，某些负载有可能以20Hz~20kHz的频率变化。

如果电路出现了啸叫，优先排查是何原因产生了20Hz~20kHz的频段。如果该频段可以避免，则优先避免该频段。如果无法避免，可通过采用一体成型电感、用电解电容或固态电容代替陶瓷电容等方式来抑制啸叫。

审核编辑：黄飞