你的位置:首页 > 电源管理 > 正文

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

发布时间:2014-02-13 责任编辑:mikeliu

【导读】科技产业日新月异的成长与信息产业发展的不断创新,消费者对于声音品质的要求也越来越高。对于消费者而言,商品噪音的敏感度已经成为购物追求之一。那么如何解决这些噪音问题呢?看一下工程师们的方法吧!

一般常见之家用与3C产品,如LCD/LED电视、Monitor、计算机Adaptor与多功能事务机等,上述产品虽没有风扇,但也可能有噪音的产生,使其造成使用者的不悦耳。

究竟噪音的来源是什么?如表一所示,其1、2、3项皆因材料选择不当而造成,故只需更换组件材料,进而能降低噪音之影响。第4项,因铁心的磁场不平衡而产生的磁力线拉扯噪音是最难改善的,如图一所示,当电流流经变压器时,铁心与绕组因磁场关系产生互相吸斥作用,而造成机械式震荡,产生噪音。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

表一:噪音来源
 
工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图一:电路上的噪音来源

若操作频率落在人耳最为敏感的音频范围内,震动噪音在加上音频,使人感到更不悦耳,其音频范围如图二所示,人耳最为敏感范围为1K~10KHz。由于音频与能量的传递有绝对的关系,故在音频范围内,其GATE的导通时间也必须被限制在1μs以内。这样才能彻底的改善音频噪音。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图二:人耳最敏感之音频范围
[page]

一般为了解决变压器的机械式震荡噪音可藉由加强凡立水,加强点胶(epoxy),让线更扎实,减少震动;又或者是更换具较低漏感之变压器。但是,因音频而造成的噪音仅能从工作频率着手。以通用的PWM IC为例;为提高系统效率,其工作频率如图三所示。其中在轻载时,为降低切换损失,工作频率会降至25KHz (Burst Mode)。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图三:PWM IC升频曲线

工作模式如图四所示。IC利用Burst Mode模式来控制电压回授机制,来达到的省电效果,其中打打停停的GATE频率为Fg(Grouping freq.),而Fg的频率常常落在1K~10KHz(人耳音频敏感范围),音频的产生是与能量跟频率有关,故系统能决定之参数是跟ton大小也与Fg的快慢有大大的关系。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图四:Burst Mode工作模式

图五所示为Fg、ton与音频噪音的关系图,如为了改善因Burst Mode所产生的音频噪音,不仅须限制Fg频率,且Burst Mode下的Gate导通时间ton也需一并被限制,进而能得到较佳的音频噪音敏感度。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图五:Fg、ton vs.音频噪音

图六为通嘉科技所研制之具降低音频噪音功能IC LD5532,为SOT-26封装,其中最具特色的功能如表二所示。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图六:具降低音频噪音之电源管理IC LD5532
 
工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

表二:LD5532特色与优点

为了改善音频噪音敏感度,LD5532在Burst Mode时将Fg的最大频率限制在800Hz(人耳敏感音频范围1K~10KHz),并且为了限制GATE的导通时间ton,将电流侦测电压固定在0.2V(VCS=0.2V),其工作模式如图七所示。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法
[page]

图八所示为市售具BNO功能的电源管理IC,当这一类IC在Vin=264Vac时、Output负载条件在5V/0.2A(Burst Mode)的工作模式下,因没有Fg限频和Burst Mode导通时限制的关系,使得音频噪音相当明显。平均音频噪音测试结果为38.3dB。
 
工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图八:市售具BNO功能电源管理IC之Burst Mode工作模式

如图九所示为LD5532在Vin=264Vac、Output=5V/0.2A(Burst Mode)时的工作模式,Fg皆被限制在被限制在789.3Hz以下,且GATE的导通时间ton皆小于1μs。平均噪音测试结果为27.1dB,优于未做Fg限频与Burst Node导通时间限制的市售IC 11.2dB。比较结果如表三所示。

工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

图九:LD5532的Burst Mode工作模式
 
工程师支招:解决电源管理IC抑制音频噪音的方法

表三:市售具BNO功能的电源管理IC vs. LD5532

结论

本文所探讨的LD5532是一款具降低音频噪音敏感度IC,提供电源设计人员对于音频噪音一个解决方案,而不在仅仅只有对变压器加工而达到降噪效果。在Burst Mode(Vin=264Vac、Output=5V/0.2A)对于音频的表现上更是优于一般的PWM IC 11.2dB,使得在变压器设计上有更优渥的设计范围。

相关阅读:

射频辐射电磁场抗扰度试验
罗姆新电容式开关控制器IC,具超高灵敏度与超强抗噪音性能
手机电池创新——可用声音来充电

要采购变压器么,点这里了解一下价格!
特别推荐
技术文章更多>>
技术白皮书下载更多>>
热门搜索
 

关闭

 

关闭