技术角度分析电流声的成因
电子专业以及做PCB设计的专业人士都知道,电路里面电流只要有变化,就会有噪音。尤其是大功率元件,比如PFC功率补偿电源、CPU核心的PWM调压电路。
一般高频电子电路为了降低高频噪音可以根据电流声的频率可以针对处理,处理的方法,无非就是三个方面,一个是堵,二是疏,三是固。堵,就是用电感/电阻把干扰隔离在敏感区域外,疏,需要用设计专门的去耦电容将特定频率噪音信号接地。固,就是把电感线圈,变压器,散热片等可能因为电路磁场急剧变化而产生振动发出噪音的元件全部用导热垫片,热熔胶固定牢靠。当然这都是PCB布线工程师要考虑的事情,我们只要了解一下即可。
某国外媒体曾经对某系列笔记本电脑做了一个噪音统计:
可能条件 |
声音描述(用户描述仅供参考) |
交流电源供电 |
噼啪声,类似蜂鸣声 |
CPU全速运转 |
类似蜂鸣声 |
待机状态 |
持续高频电流声 |
关机充电 |
持续高频电流声 |
快速拖拽窗口 |
变化音调的高频呼哨声 |
CPU切换频率 |
噼啪声,类似蜂鸣声 |
CPU切换ACPI节能状态 |
高频吱吱声 |
电池运行 |
变化音调的高频电流声,尤其无线网络开启 |
液晶屏幕开启 |
高频吱吱声 |
有线网络连接并且带宽满负占满 |
细微高频声从CPU部位或者喇叭处发出 |
使用USB设备 |
细微高频声从喇叭处发出 |
上述情况,并没有明显的操作系统分别,也没有明显类似的软件环境,可以排除是软件因素引起的此类高频电路噪音。
事实上,任何高频电子电路都存在噪音。通常产生“电流声”的原因是由于:
1、 电压差异
2、 电流突变
3、 频率共振
干扰源么,很好找,产生电流声的器件主要有:
1、 电容
2、 变压器或储能电感
3、 音频器件,如喇叭等。
应根据具体情况分别对待。本振/时钟/大功率开关都是嫌疑分子,他们往往藏身于下面电路中:
- CPU供电电路:
![]() |
CPU供电电路 |
背景知识:PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制,是一种开关式稳压电源应用,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术
- 图形处理器供电电路:
![]() |
图形处理器供电电路 |
- 千兆以太网卡接口电路:
![]() |
千兆以太网卡接口电路 |
- USB接口电路
![]() |
USB接口电路 |
- 电源稳压模块电路
![]() |
电源稳压模块电路 |
- 液晶高压驱动电路:
![]() |
液晶高压驱动电路: |
- 开关电源功率因素校正(PFC)元件
![]() |
开关电源功率因素校正(PFC)元件 |
背景知识:功率因素校正(PFC) 由于半导体变流技术的发展,人们对电能的利用效率得到了大幅地提高,但大量的开关电源和晶闸管的使用也导致了谐波电流的产生。谐波电流具有十分严重的危害性,它一方面加重了电网中线负担,大量非线性负载产生的谐波电流将流过中线造成中线过负荷,严重情况下将烧毁中线,引发火灾;另一方面它又加重了电网高压电容的负担,电网用户变压器一般都接有高压电容用以滤除电网高频干扰,而高频的谐波电流流过电容将使温度上升甚至发生爆炸;另外,谐波电流还能引起电网电压波形畸变,从而影响其他电器产品你的稳定运行。而PFC不但对180V—265V间的电压波动有完全的控制能力,可对电压的稳定起到保护和控制作用,还可避免由于不稳定电流而引起的各种电脑故障,能完全避免谐波电流带来的危害,有效提高公用电网的纯洁度,从而大幅提高电源的安全性能,并使用户利益得到切实保障。
2001年一月,欧盟正式对电子设备谐波有详细规范,规定凡输出在75W~600W范围间之电子设备产品,都必须通过谐波测试[Harmonics test(EN 61000-3-2)],测量待测物对电力系统所产生的谐波干扰;中国大陆自2002年5月起,规范CCC认证中电子设备,皆将功率因素校正(PFC)视为电子设备的标准配备功能。
但是也带来一个很明显的缺陷:PFC元件工作时会发出轻微电流噪音,无论是主动式(空载)还是被动式(时刻持续)。