电感啸叫的原因及电感选型

上周同事遇到了电感啸叫的问题，他问我是什么原因。我看他单板空载，判断是DC-DC进入轻载模式，电感上的电流交变频率在20KHz以下，所以会听到声音。

于是我建议他测一下SW管脚的波形，测出来是5KHz。刚好证明了我的猜想是正确的。接着就让他尝试去换了一个感值更大的电感，换好以后，上电测试，听不到电感啸叫了。

在工作中经常会遇到的电感啸叫的问题，正常来说，DC-DC的开关频率一般在100KHz~2MHz，远超人耳的可听范围20Hz~20KHz，但是在轻载或者电感选型不合理的时候，会导致DC-DC处在“降频”工作的模式上，此时流过电感的电流波动周期就不是100KHz~2MHz，而是由负载的大小和DC-DC芯片的内部电路决定此时的工作频率。当流过电感的电流频率在20~20KHz的范围内时，我们就能听到刺耳的“嗞”的声音。

电感啸叫是电感工作不正常的外在表现，而啸叫的本质原因是振动，振动的原因总结起来有三种类型：

（1）磁性体磁芯磁致伸缩作用

图片来源于TDK

（2）磁性体磁芯磁化导致相互吸引

图片来源于TDK

 （3）漏磁通导致绕组振动

图片来源于TDK

上面三张图片资料详细分析了电感啸叫的本质原因。不再转述。

电感是高速电路设计中常用器件之一，按照电感在电路中起到的作用分类，电感在电路的作用主要有三类：

（1）滤波

电感和电容配合形成LC滤波器或者是π型滤波器。在设计滤波器截止频率时，需要关注LC电路会存在自谐振的问题，如果自谐振的频率在滤波频率范围内，那么可能会导致滤波后纹波增大。另外，电感的直流电阻会导致一定的压降存在。

（2）阻碍电流变化

共模电感，差模电感使用的原理就是通过电流流经线圈时，电感形成的磁场阻碍电流的变化。由于共模电感的同名端同向，电流流过时，电感线圈的磁场增强，对共模电流表现出巨大的阻碍作用。

（3）通直流，阻交流

电感阻抗的公示Z=jwL，当通过电感电流的交流分量频率越大，电感对电流阻碍作用越强，而对直流电流变现出来的阻抗就很小。

按照其在功能电路场合的使用，也可以分为三类：

（1）射频电感

（2）信号电感

（3）电源电感

在选择电感时，最基本是需要关注四个参数：

（1）电感值

（2）直流电阻

（3）自谐振频率

（4）额定电流

其中在自谐振频率中，电感的Q值是一个很重要的参数，Q值越大，电感的损耗越小。在额定电流中，要注意电感的饱和电流和温升电流这个两个参数。

电感在封装形式上主要有两种：

（1）屏蔽型

（2）非屏蔽型

非屏蔽电感的漆包线都是裸露在外部的，一般可以肉眼观察到线圈，没有磁屏蔽罩；屏蔽电感外面带有磁屏蔽罩，EMI效果好，能减小电感对外界的电磁干扰。在高速电路的电源设计中一般都是选用带屏蔽的电感，并且敏感的信号远离电感放置。