重点2:周围不放置磁性体

不在电感器附近放置可能受漏磁通影响的磁性体(屏蔽罩等)。不得已需要接近时,则应使用漏磁通较少的屏蔽型(闭合磁路结构)的电感器,同时还应注意放置方向。

重点3:错开固有振动数

有时通过错开固有振动数或提高振动数可降低啸叫。例如,通过变更电感器形状、种类、布局、基板紧固等条件,包含基板的组件整体固有振动数将会发生变化。此外,啸叫常见于7mm尺寸以上的大型功率电感器中。通过采用5mm以下的小型功率电感器,固有振动数将会提高,从而可降低啸叫。

重点4:置换为金属一体成型型

如上所述,在全屏蔽型功率电感器中,鼓芯与屏蔽磁芯会因磁性相互吸引,从而在间隙部位会发生啸叫。同时,在无屏蔽型功率电感器中,漏磁通引起的电线振动会导致产生啸叫。

针对此类功率电感器啸叫问题,置换为金属一体成型型是有效的解决方案。这是通过在软磁性金属磁粉中嵌入空心线圈后进行一体成型的功率电感器。由于没有间隙,因此磁芯之间不会相互吸引,同时,由于固定线圈时使其与磁性体形成一体化,因此还可避免因磁通造成绕组振动的问题。不仅如此,TDK的产品还采用了磁致伸缩较小的金属磁性材料,因此可抑制因磁致伸缩导致的振动,通过置换无屏蔽型或全屏蔽型产品可有望降低啸叫。

全屏蔽型与金属一体型的噪音比较

以下将全屏蔽型与半屏蔽型功率电感器(TDK产品、约6mm尺寸),以及全屏蔽型与金属一体成型型功率电感器(TDK产品、约12mm尺寸)作为测量样本,对噪音的发生情况进行了调查。在消声盒内部安装麦克风,以0A~额定电流的正弦波电流对安装于基板上的测量样本通电60秒,并以人耳可听频率20Hz~20kHz进行扫频,此间记录其峰值声压(图8)。

如图表所示,比较全屏蔽型与半屏蔽型后可发现,声压等级会因频率而有所不同。

比较全屏蔽型与金属一体成型型产品时,其中的差异较为显著。全屏蔽型中,在大范围的频带内产生有30~50dB左右水平的噪音。而在金属一体成型型中,在大范围频带内,其与背景噪音处于同等低的水平,即使在峰值部位,其与全屏蔽型相比也抑制了大约20dB。抑制20dB也就意味着仅为10分之1的水平,由此可见,置换为金属一体成型型是有效的对策。

如何解决电子设备中功率电感器的啸叫问题

图9:各类功率电感器的噪音评估示例

如何解决电子设备中功率电感器的啸叫问题