首页/文章/ 详情

做开关电源的朋友,一定都被变压器的啸叫折磨过吧,我曾经也是。

3月前浏览830
做过开关电源的朋友大多都遇到过这种情况:板子焊好了,一上电,耳朵旁边就传来“嗞嗞”或“吱吱”的声音。不用怀疑,大概率是那个方方正正的变压器发出来的。

这篇文章,就是想跟大家聊聊变压器这个声音到底是怎么发出来的?什么情况下它会叫?以及最重要的,如果遇到这种情况该怎么解决。

01

声音是怎么发出来的?

首先,咱们得科普一个基础事实:不是所有的振动你都能听见,人耳的听觉范围是20Hz到20kHz。低于20Hz(次声波)或高于20kHz(超声波),就算变压器振得再厉害,你也听不见。

那变压器为什么会振动呢?

开关电源里的变压器,工作时的电压和电流不是平滑的直流,而是一串串高频脉冲。这些脉冲会在磁芯里产生交变磁场,磁芯在磁场作用下会发生微小的伸缩。同时,绕组导线之间的电流会产生电动斥力,让线圈也跟着微动。

这些振动本身频率很高(几十到几百kHz),远超人耳范围。但问题是:当某些因素导致这个振动频率掉进20Hz-20kHz的区间,或者高频振动的包络频率落在这个区间时,你的耳朵就能捕捉到了。

换句话说:能听见声音,说明变压器在工作频率附近产生了异常的低频调制或间歇性工作。不一定是变压器本身问题,也可能是因为电路异常引起。

我曾经遇到过一种情况:单板测试正常,装成1U整机后响声异常,找了很久原因,最后才发现是变压器距离机壳顶部太近,形成了涡流,原理类似于电磁炉烧水。虽然这也算是变压器的问题,不过这种情况比较少见,咱们重点聊聊常见的。

02

什么条件下它会叫?

根据咱们实际调试经验,叫声可以分为三种典型情况:

1、轻载或空载时叫,带一点负载就不叫了;

2、重载或满载时叫,轻载反而正常;

3、叫声随着负载大小变化而变化,甚至忽大忽小。

咱们分别说说每种情况下最可能的原因和解决办法。

情况一:轻载叫,带载后消失

这是最常见的情况,我们曾经也吃过亏。核心原因是芯片工作在间歇模式或跳周期模式。

很多PWM芯片在轻载时会进入Burst Mode(突发模式)或Skip Cycle(跳周期),目的是降低开关损耗、提高轻载效率。问题是,跳周期的时候,开关动作不是连续的——比如每10个周期里只工作2个周期,停8个周期。这个工作-停止的频率如果落在几百Hz到几kHz之间,变压器就会随着这个节奏振动,发出人耳可闻的声音。

咱们以芯片NCP1200来进行举例,‌通过芯片内部框图可以看到,当FB引脚电压低于1.4V参考电压时触发跳周期,负载越轻,跳过的周期越多‌‌。

怎么确认呢?

用示波器看SW节点波形。轻载时如果看到一簇一簇的开关波形,中间有明显的大段空白,而且这个空白的频率在几百Hz到几kHz,那就是它了。

那怎么解决呢?

第一,调整芯片的轻载工作模式阈值。如果芯片支持,可以把进入跳周期的负载点调低一些,让芯片不那么容易进入间歇工作状态。

第二,在输出端加一个合适的假负载。这样可以让电源避开深度轻载的跳周期区间。需要注意的是,假负载的功耗要算好,别把效率拖垮。

第三,检查反馈环路补偿。有时候环路太慢,输出电压波动大,也会诱使芯片频繁进入或退出跳周期,从而引起叫声。适当调整补偿参数可以改善这个问题。

情况二:重载时叫,轻载正常

这种情况要高度重视,因为往往预示着变压器饱和或功率接近极限。

当磁芯饱和时,原边电感量骤降,电流会瞬间飙升,表现为电流波形出现尖峰或斜率突然变陡。饱和瞬间,PWM会快速关断,下一个周期又尝试打开,如此反复。这种剧烈的电流变化会让磁芯和线圈产生强烈振动。

怎么确认呢?

用电流探头观察原边电流波形。正常波形应该是斜率平缓上升的三角波或梯形波。

如果电流波形在导通末期突然翘起来,斜率急剧变陡,变成一定斜率的三角波,那就是饱和了。同时可以观察输出电压,饱和时往往会伴随明显的电压跌落或纹波增大。
那怎么解决呢?

首先从磁芯入手。你可以试着加一点气隙,这样能降低有效磁导率,磁芯就没那么容易饱和了,不过代价是漏感会稍微大一点。或者换个猛一点的磁芯材料,更扛造。一般不推荐减少原边匝数,因为匝数少了电感量也跟着掉,反而更容易饱和;更靠谱的做法是增加匝数,或者干脆换个大一号的磁芯。

如果排除掉饱和的问题,那多半就是变压器本身的工艺不过关了,比如浸漆没浸透、磁芯没点胶固定住、绕组松松垮垮的。解决办法是重新做真空浸漆,磁芯结合面点上胶,绕线的时候拉紧点,别让它松松垮垮的。

情况三:叫声随负载变化而变化,甚至忽大忽小

这是典型的环路不稳定导致的,这种遇到的比较少,问题通常是反馈补偿网络参数不当或接地走线不当造成的。

怎么确认呢?

首先是听声音,负载电流缓慢变化时,声音的音调也跟着变;或者负载稳定时,声音忽大忽小、断断续续。用示波器看SW波形,会发现开关频率本身稳定,但波形的占空比在低频振荡——比如在10%~50%之间来回摆动,摆动频率几百Hz。这就是环路在振荡。

具体怎么解决这个问题有点复杂,这里不展开讲了,大家感兴趣可以下来讨论。

03

小结

变压器叫声,本质上是某个地方的工作节奏掉进了咱们人耳敏感区。先判断什么负载下叫——轻载还是重载?然后用示波器看SW波形包络,十有八九能找到问题。
记住这个顺序:先看负载条件,再看波形,最后反推是模式问题、饱和问题还是环路问题。按这个思路,八成以上的叫声问题半小时内就能定位。

你要是遇到过更奇怪的情况,欢迎留言一起讨论。

来源:硬件笔记本
振动电源电路芯片材料科普
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-06-30
最近编辑:3月前
硬件笔记本
本科 一点一滴,厚积薄发。
获赞 159粉丝 52文章 1127课程 0
点赞
收藏
作者推荐

硬件工程师做自媒体,6年真实经历:好处比你想的多

运营公众 号六年多了,今天跟大家聊聊,硬件工程师做自媒体到底能给你带来什么。如果你想成长、想被看见、想有更多可能,这篇文章值得看完。偶尔会有朋友问我:“王工,我写的公众 号没什么人看,能分享点经验吗?”要我说,硬件工程师挺适合做自媒体的。平时工作内容本身比较杂,打交道的岗位也多,接触到的真实案例一个接一个,素材很丰富。把自己遇到过的事总结一下,对别人也有帮助。不过今天我不想聊具体怎么写,那些网上到处都是。我想聊聊这几年的真实感受,以及你能从这件事里能得到什么。01写了几年公 众号,我收获了什么(这些你也能)说实话,最开始写的时候没想那么多,就是觉得工作里踩了不少坑,记录下来万一有人能用上呢。但慢慢发现,收获比想象的大。首先是认识人。通过公 众号认识了很多同行,有些成了线下一起吃饭的朋友,有些在技术上帮过我大忙。有个读者看了我一篇文章,发现他遇到的故障和我写的一模一样,加了微 信聊了半天,到现在还有联系。这种事情你如果不写,根本不可能发生。其次是倒逼自己总结。你写文章就得把事情想清楚,不能稀里糊涂的。我以前有些问题觉得我懂了,真开始写才发现有些细节经不起问。写着写着,自己技术反而更扎实了。这件事,你开始写了也会有同样的感受。还有一个变化是我自己没想到的,就是锻炼了跟人打交道的能力。我以前其实不太喜欢跟人打交道,整天在实验室,除了工作本身,有时候都很少说话。但是自从写了公 众号,遇到了不同的人,有读者、有同行、有找合作的,慢慢地我也更喜欢跟人打交道了。这事儿说起来挺意外的,写个 公众 号还能治社恐。你写着写着也会发现,自己慢慢变了。还有就是工作上的机会。具体的不方便多说,但确实有过几次是因为公众 号被人看到,然后找过来的。你不写,别人就不知道你。偶尔也会有一些外包的活找过来,我自己忙不过来的时候,就直接叫老板跟他们联系,我在中间搭个线。两边都感谢你,这种事以前想都不敢想。你坚持写,这些机会早晚也会找上你。02遇到了很多有趣的人和事(这些人你也会遇到)这些年因为写公 众号,真的遇到了各种各样的人,有时候想起来还挺有意思的。有转行的同学问我:“零基础怎么学硬件?”有不懂技术的销售问我:“不懂技术,有时候别人报价差距太多,我怕被坑怎么办?”有台湾的老板找项目,也有台湾的同胞朋友问我:“在大陆工作好不好找?”有美国的同学问我:“回国好不好工作?”有欧洲的外国友人向我咨询购买中国设备,虽然最后没成交。还遇到过自学成才的非本专业兄弟,自己空闲时间做的板子,有些比专业的都强。最感动的是有一次,有读者因为看到了我某篇文章,觉得写得好,加我微 信直接给我发红包表示感谢,我当然没敢收。还有老板说我是最靠谱的乙方。说起来还有一个很幸运的事,就是遇到了清华大学的田老师,我们一起运营知识星球,我也跟着他学到了很多。田老师理论知识丰富,人也实在,跟他合作这段时间,我自己也成长了不少。还有一个让我印象特别深的故事。有个读者,初中学历,但是通过自己的努力,现在在上市公司做硬件,月薪一万多。这个我真的挺佩服的,专门写了一篇独家报道,希望能鼓励更多的人。学历不是终点,肯学肯干一样能走出来。这些事说起来都不大,但有些真的挺暖心的。写公 众号最大的惊喜之一,就是你永远不知道下一篇会遇到什么人。你开始写了,也会遇到属于你的这些人和事。03好和不好,都聊聊(给你一个真实参考)好处上面说了不少,认识人、倒逼成长、工作机会、锻炼沟通。还有一个很实在的,你写的时间长了,就多了一个展示自己的机会,让别人通过文章了解你,也有更多机会接触不同的人。但不好的一面也得说。最直接的就是累。上班已经够累了,下班还得写东西。有时候周末想躺平,想想这周还没更新,又爬起来打开电脑。说实话,挺考验人的。我自己的更新频率其实挺高的,在这个号上面花了很多心思,想认真对待每一篇文章。我写文章一般都是关闭文章中间的广告,觉得这样可能会影响大家看文章。重点内容我也会单独用不同的颜色标记出来,方便大家观看。所以可能大家几分钟能看完的内容,我可能要花好几个小时来写。有时候为了把一个事情讲清楚,我会想想怎么组织语言,用什么图片能更好的表达出来。写完之后看到有人留言说“王工这篇帮了我大忙”,就觉得这种正反馈的感觉很好。写了这几年,越来越觉得还在更新的号主都挺不容易的。一篇文章从选题到写完,快的也得一两个小时,慢的要折腾好几天,虽然你可能五分钟就看完了。有时候我翻订阅号列表,看到好多以前常看的号已经不更新了,想想也是,能一直坚持做一件事本来就不容易。还有就是写了没人看的阶段。前面十几篇二十篇,或者几十篇,阅读量几十个,你也不知道到底有没有人在看。这个阶段最容易放弃,但我想告诉你,每个人都会经历这个阶段,熬过去就好了。其实我也一直在想,怎么把公众 号做得更好,让大家更喜欢。我现在主要还是以基础科普为主,把一些电路原理、调试经验用咱们大多数人都能听得懂的话讲清楚。再说说群里发广告这个事。有些朋友自己做公 众号,想把自己的文章发到群里,会私下问我一声。这种我一般都说可以,大家互相支持嘛。但那种一声不吭就甩链接的,或者内容和群主题完全没关系的,我会先警告一次,再发就直接踢了。群里是聊天交流的地方,不是广告墙。说到广告,我偶尔也会发点广告,不是什么广告都发,跟咱们硬件、技术无关的,我也拒绝了不少。平时主要还是分享专业基础内容,这个大家应该感受得到,也感谢大家一直以来的包容。但说句实在话,这事就挣个零花钱,想要靠广告费发家致富是不可能的。04写公众 号,最难的是什么?(以及你该怎么开始)我认识很多一起开始运营的号主,刚开始那几个月特别积极,周更、甚至日更。后来慢慢地,变成月更,再后来就不更新了。不是说他们写得不好,而是很难坚持下来。写公 众号这件事,正反馈来得特别慢。你可能写了半年,阅读量还是几百。你可能每篇都认真写,但评论还是没几条。这时候你会怀疑,我花这个时间到底值不值?说实话,这个事没有人能替你回答。但我观察到一件事,凡是坚持下来的,几年之后回头看,都觉得值。那些停更的,偶尔聊起来,多少有点后悔。所以我想说的是,如果你真的想做,就想清楚,这不是一个短期的事。你不用逼自己周更三篇,但你要能保持一个节奏,一直别断。如果你想试试,不用想太多,也不用准备很久。注册一个公 众号,把你最近解决的一个硬件问题写下来,500字就够,内容不需要很复杂,就把你的真实经历写出来就好了。不用追求第一篇就完美,先写一篇发出来再说。发了之后可以告诉我,我去给你点赞。另外也想多说一句,如果你关注了几个还在更新的技术号,尤其是硬件的,自己很认真写干货内容的,记得偶尔点个赞、留个言、转发一下。对号主来说,这点反馈就是坚持下去的动力。我自己也是这样,看到有人认真留言,就觉得这文章没白写。最后想说的是,这里真的要感谢我的家人。他们帮着照顾家里,照顾小孩,我才能有更多的时间做自己的事情。说起来,他们才是最辛苦的。差不多就这些了。如果你觉得这篇文章对身边的硬件同行有用,转发给他们看看。你要是也在写公 众号,或者正准备写,那就坚持吧,共勉!来源:硬件笔记本

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈