电感啸叫！5大原因+解决方案

搞硬件的你是否遇到过这样的困扰：用DC-DC电路,带负载大功率时一切正常，可当负载降功率时，电感却发出明显的电流啸叫？如充电器夜间给手机充电,靠近充电器,就会隐约听到变压器发出"吱吱-嗤嗤"声音,这种音频噪声不仅影响产品体验，如果"吱吱-嗤嗤"过大，还可能暗示电路存在稳定性隐患。

此外，周期性大电流变化的负载，如当下较热门的运动DV，当2个CMOS图像传感器每帧出图瞬间及跑大算法时电流突增，若帧率对应频率落在在人耳听力的频率范围内，则可能听到激发听到电路啸叫。

调查就像十月怀胎，解决问题就像一朝分娩。现在就分享之前遇到啸叫问题的分析思路和解决方法。

一、先搞懂：电感/变压器为啥会 "叫"？电感/变压器啸叫的核心是磁芯物理振动，而引发振动的根源的是电路工作状态异常。结合电路的应用场景，主要有5大常见原因：1. 轻载模式切换：PFM模式落入音频范围5年因机缘下巧合下，做了款PD产品,在EVT阶段我让2家供应商手工打样了几个变压器样品，当时用A家的样品装机3片PCBA都用负载老化0-3A电流没有问题，同条件B家的样品装机3片,第3片当负载电流调到0.2A（负载属于典型轻载）出现了啸叫。初步分析原因是AC-DC芯片为提升轻载效率，芯片会自动切换到脉冲频率调制PFM模式（纹波频谱不规则，缺乏规律性），此时开关频率会随负载降低而下降。当频率跌入20Hz-20kHz的音频区间，变压器磁芯因磁致伸缩效应产生振动，形成吱吱-嗤嗤声。

那为什么，B家的前2片没有啸叫?既然怀疑变压器问题，那咱们就对换变压器,第一步我把良品的变压器，换到标识啸叫板上，同条件下再次测试，结果不啸叫。好的还是好的，第二步把不良品的变压器放到，标识好的板上，同条件下再次测试，会啸叫的变压器还是会啸叫，那确认就是变压器本体差异。我拆开AB两家的对比看，不良品那个骨架没加工,且磁芯没打磨整齐，因为B家的（价格，交期，账期都好很多），就带着样品跑到供应商那边沟通，重新加工骨架，打磨磁芯重新绕了些样品浸漆烘烤，再次测试OK。这种是磁芯没有打磨好有间隙，骨架没加工好，绕组撞击磁芯，调制PFM模式下，磁芯物理振动引起。

2. 电感选型不当或饱和一款消费类蓝牙音箱，原采用3.7V锂电池升压5V电路，要求满足功放输出3W,（假设用D类功放效率90%，输入功率约3.33W），DC-DC升压的效率如果也是90%，电池侧需要提供的总功率3.7W。

根据I=P/U，计算电流，当电池满电电压4.2V=3.7W/ 4.2V≈0.88A。电池电压3.3V=3.7W/3.3V≈1.12A。当输入电压降至3.3V时，为维持5V输出，计算公式，Vout=Vin/(1-DC), DC=1-Vin/Vout，其中DC=ton/T ,在CCM模式占空比需达到34%.

纹波电流ΔI_L=(V_in×D)/(f_sw×L)假设L=1μH, f_sw=500kHz，

则ΔI_L=1.12/0.5≈2.24A。

峰值电流I_peak=I_in+ΔI_L/2

=1.12A+1.12A=2.24A

Boost 拓扑里，电感是串联在输入回路中的，因此电感平均电流等于输入电流。当选用的电感饱和电流低于2.5A，磁芯会饱和，电感值骤降，纹波电流增大，引发强烈啸叫。其饱和电流需大于计算值并留有充足余量（如30%）才能避免此问题。电感选型参考这个硬件不踩坑--电感的“两大天敌”：饱和与发烫！

3. 控制环路不稳定一款充电管理IC,在电池快满的时候，轻载的时候发现电感啸叫,初步分析,在CC（恒流）阶段，充电电流大，芯片通常工作在连续导通模式（CCM）开关脉冲连续，频率固定且稳定。当电池电压接近设定电压（如4.2V）时，芯片转入CV（恒压）模式。此时输出电流急剧减小（轻载），为了降低损耗，芯片不会在每个时钟周期都开关。使用示波器观察 电感电流波形 和 SW节点电压波形。它会“跳过”一些脉冲，跳脉冲模式（PSM/Burst Mode）只在需要补充能量时开关几次，然后休眠一段时间。这种“工作-休眠-工作” 的循环，从CC重载切换到CV轻载时，反馈环路的动态特性发生变化。在电流阶跃瞬间，观察输出电压的振铃和恢复情况，判断环路响应。如果补偿网络设计不佳，在轻载时可能出现低频振荡或次谐波振荡，这也会产生音频噪声。其等效频率很低（可能低至几百Hz到几kHz），正好落在人耳可闻范围。

首选且最有效的方案：优先实施“无损/低成本”优化，调整电感参数,更换电感类型：使用 “一体成型电感” 或 “带磁屏蔽的电感”。这类电感的磁路封闭性好，机械结构坚固，能极大减少磁芯振动和向外辐射的磁场，从而抑制噪声。

4. PCB 布局存在缺陷布局不当会导致噪声耦合，诱发啸叫，常见问题未遵循规格书要求包括：

FB反馈引脚走线靠近LX开关节点，受开关噪声干扰(FB走线远离LX)；LX节点铜面积过大，增加辐射噪声(最小化LX铜面积)；输入/输出电容远离芯片引脚，增大电流环路面积(输出电容紧贴PVOUT和PGND引脚)；5. 输入电压波动或电容不足！电池供电类产品，当电池电压下降时，内阻会增大，若输入电容不符合要求，会导致输入电压纹波加剧，纹波测试参考这个电源纹波测试实战：从明白原理到问题解决,可能触发芯片欠压锁定（UVLO）或工作不稳定。规格书明确推荐输入使用22μF陶瓷电容，并串联0.1Ω电阻抑制热插拔电压尖峰，忽视这一要求可能间接引发啸叫。

二、关键解决方案：聚焦输出电容优化纹波啸叫，直接并104电容就能万事大吉？但凡事都有例外，有些能增加输入电容能解决啸叫，而有些能实则不然。∵可以通过下表可清晰看出输入电容与输出电容的核心差异：

特性输入电容 (C_IN)输出电容 (C_OUT)主要作用提供低阻抗局部电流源，吸收输入端脉冲电流为负载提供平滑电压，吸收输出端脉冲电流影响问题输入电压纹波、芯片工作稳定性、EMI输出电压纹波、负载瞬态响应、控制环路稳定性（核心）与啸叫关联间接关联，仅因电压波动引发芯片异常直接关联，电容不足或 ESR 不当是啸叫主因啸叫本质是控制环路不稳定的表现，输出电容在稳定环路中扮演关键角色：

1. 稳定反馈电压，减少纹波干扰升压芯片通过FB引脚检测输出电压分压来调整开关行为。若输出电容不足，输出电压纹波会显著增大，叠加在FB引脚的采样信号上，导致误差放大器产生错误校正指令，引发振荡。当振荡频率落入音频范围，电感就会啸叫。增加输出电容能有效减小纹波，为FB引脚提供干净稳定的采样信号，这是环路稳定的基础。

2. 提供环路补偿的 ESR 零点这是解决啸叫的核心技术点！输出电容的等效串联电阻（ESR）会产生一个ESR零点（ω_ESR=1/(R_ESR×C_OUT)）

该零点能提升相位裕度，防止系统振荡。陶瓷电容ESR极低，导致零点频率过高，无法有效补偿相位；而电容值过小时，相位裕度同样不足。因此，增加输出电容值或并联不同ESR的电容（如陶瓷+钽电容），可优化零点位置，稳定环路。

改善负载瞬态响应即使负载恒定为轻载，芯片内部开关动作仍存在瞬态特性。输出电容如同 "蓄水池"，能在开关周期间隙为负载持续供电，平滑输出电压，避免因电压波动引发的不稳定。三、实操建议：按优先级解决优化输出电容配置（优先级最高）：推荐使用4个22μF陶瓷电容并联，或1个22μF陶瓷电容+1个100μF钽电容的组合，确保ESR参数匹配。核对电感参数确认选用的电感饱和电流更大的电感，如优先使用规格书推荐的SPM6530T-X系列磁屏蔽型绕线电感。(与铁氧体绕线电感相比,可实现大电流、低直流电阻和小型化,结构为集成模制线圈,比铁氧体磁芯粘合线圈的嗡嗡声更低。)避免因电感饱和引发啸叫。规范 PCB 布局FB 引脚走线远离LX 节点，最小化LX铜面积，输入 / 输出电容紧贴芯片对应引脚，减小电流环路面积。检查输入电路如按规格书要求使用22μF陶瓷电容作为输入电容，串联0.1Ω电阻抑制尖峰，避免输入电压波动影响芯片工作。验证环路稳定性若上述措施无效，可适当调整反馈电阻参数，降低环路带宽，确保足够的相位裕度。低输入电压下的电感啸叫，核心原因是控制环路不稳定、电感饱和或布局不当，其中输出电容选型和配置是解决问题的关键。通过优化输出电容组合、选用合格电感、规范PCB布局，即可有效消除啸叫，提升电路稳定性。

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