GE模塊IC693MDL645G

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PWM調(diào)光等DC-DC轉(zhuǎn)換器間歇工作導(dǎo)致的嘯叫

出于節(jié)能等目的，移動(dòng)設(shè)備液晶顯示器背光自動(dòng)調(diào)光功能等引進(jìn)了DC-DC轉(zhuǎn)換器間歇工作。這是根據(jù)使用環(huán)境照度，對背光亮度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光，從而延長電池使用時(shí)間的系統(tǒng)。

該調(diào)光有多種方式，其中，控制LED亮燈時(shí)間及熄燈時(shí)間長度的方式稱為PWM調(diào)光。PWM方式調(diào)光系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，調(diào)光引起的色度變化較少，其主要用于筆記本電腦以及平板電腦等的背光中。

PWM調(diào)光通過200Hz左右的較低頻率使DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行間歇工作，并通過反復(fù)進(jìn)行亮燈/熄滅操作來調(diào)整亮度。在亮燈/熄滅的恒定循環(huán)中，調(diào)長亮燈時(shí)間時(shí)將會(huì)變亮，調(diào)短時(shí)則會(huì)變暗。在200Hz左右的間歇工作中，眼睛基本上不會(huì)察覺背光頻閃情況。但由于其處于人耳可聽頻率中，因此當(dāng)基板上貼裝的功率電感器中流過間歇工作的電流時(shí)，電感器主體將會(huì)因頻率影響而發(fā)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)嘯叫。

注釋：占空比

DC-DC轉(zhuǎn)換器中，相對于開關(guān)周期(開關(guān)器件的ON時(shí)間+OFF時(shí)間)的ON時(shí)間比稱為占空比。對LED進(jìn)行PWM調(diào)光時(shí)，亮燈時(shí)間/(亮燈時(shí)間＋熄燈時(shí)間)稱為占空比，并表示亮度。

頻率可變模式DC-DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的嘯叫

PWM方式DC-DC轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)在于，在普通工作中，其效率可高達(dá)大約80~90%以上。但待機(jī)時(shí)間等輕負(fù)荷情況下，效率將會(huì)嚴(yán)重降低。開關(guān)造成的損耗與頻率成正比。為此，在輕負(fù)荷情況下會(huì)發(fā)生恒定開關(guān)損耗，因此會(huì)使效率降低。

因此，為了改善該問題，在輕負(fù)荷情況下使用自動(dòng)將PWM方式替換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器。PFM方式是配合負(fù)荷減輕，在固定ON時(shí)間的情況下，對開關(guān)頻率進(jìn)行控制的方式。由于ON時(shí)間恒定，因此通過延長OFF時(shí)間，開關(guān)頻率將會(huì)漸漸降低。由于開關(guān)損耗與頻率成正比，因此通過降低頻率可在輕負(fù)荷情況下實(shí)現(xiàn)高效化。但降低后的頻率將會(huì)進(jìn)入人耳可聽的約20~20kHz的范圍，此時(shí)功率電感器將會(huì)發(fā)生嘯叫。

負(fù)荷導(dǎo)致的嘯叫

出于節(jié)省電池電力的目的，筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備中運(yùn)用有各類省電技術(shù)，為此可能會(huì)導(dǎo)致電感器發(fā)生嘯叫。例如，出于兼顧低耗電量以及處理能力的目的，筆記本電腦CPU中帶有周期性變更消耗電流的模式，當(dāng)該周期處于人耳可聽頻率范圍時(shí)，功率電感器可能會(huì)因該影響而產(chǎn)生嘯叫。

注釋：DC-DC轉(zhuǎn)換器中功率電感器的作用

電感器可使直流電流順利流過，而對于交流電流等發(fā)生變化的電流，則通過自感應(yīng)作用，朝阻止發(fā)生變化的方向產(chǎn)生電動(dòng)勢，發(fā)揮電阻的作用。此時(shí)，電感器將電能轉(zhuǎn)換為磁能，將其積攢起來，并在轉(zhuǎn)換成電能后將其放出。該能量的大小與電感器電感值成正比。

功率電感器也被稱為功率線圈、功率扼流圈，是用于DC-DC轉(zhuǎn)換器等開關(guān)方式電源電路中的主要元件，通過與電容器進(jìn)行協(xié)調(diào)，使開關(guān)器件ON/OFF所產(chǎn)生的高頻脈沖更為平滑化。

由于電源電路的功率電感器中會(huì)流過大電流，因此繞組型為主品。這是因?yàn)?，通過將高導(dǎo)磁率的磁性體（鐵氧體或軟磁性金屬）用于磁芯中，以較少巻數(shù)實(shí)現(xiàn)高電感值，從而可使產(chǎn)品更為小型化。圖3所示為使用功率電感器的DC-DC轉(zhuǎn)換器(非絕緣型及斬波方式)基本電路。