浅谈DC-DC电源中的啸叫问题-电源网

问题背景：选用一颗带载能力1A的DC-DC电源芯片，在带载35mA时出现啸叫的现象，该产品是安装在汽车驾驶室内，会影响乘客的体验。
问题分析：人耳正常听力范围是20Hz-20KHz，电源芯片设计的是500KHz，应该不在人耳范围以内，但是出现了该问题，电源电路如下图所示：
测试电源芯片SW管脚处电平波形如下图所示，黄色是FB信号，蓝色是SW信号，SW未出现500KHz的方波，出现类似轻载现象。
我们对照电源设计，对比电路设计和规格书发现，当SYNC接地或者悬空时，该电源芯片在轻载时为了提升开关电源效率，会进入AAM模式，怀疑因为DC-DC进入AAM模式，导致

发生啸叫现象，我们将DC-DC电源的后端负载断开，重新接入0.5A负载，重新测试，发现出现了500KHz开关电源频率，同时啸叫现象消失。至此，可以判断啸叫现象来源于DC-DC电源的轻载，为什么轻载时会出现啸叫现象呢。会引起啸叫的元器件主要包括以下：电容，电感。电感会因为磁致伸缩现象，漏磁通现象，以及非一体成型电感引起啸叫现象，这次选用的电感是一体成型电感，出现啸叫的可能性较低，我们先考虑电容因素，电容因为压电效应的存在，当出现20Hz-20KHz电流信号时，陶瓷的强介电性会引起压电效应，叠层电容在施加交流电之后，会在叠层方向（Z轴）发生伸缩。
因为介电体的泊松比（横向变形系数）一般为 0.3，所以与叠层方向（Z轴）垂直的方向（X与Y轴），即与电路板平行的方向也会发生伸缩，结果导致电路板表面产生振动并能够听到声音。虽然电容器以及电路板的振幅仅为 1pm——1nm，但振动声音已足够大到我们可以听见，会听到类似“叽”的声音。为了解决电容引起的啸叫现象，抑制电容啸叫的主要措施是抑制或者抵消PCB的形变。比如，可以将引起啸叫的电容在同一面，以不同的角度摆放；或者将其在正反两面，正对着摆放；还有，可以选择带支架的电容器，当然这会增加成本。
问题解决：当我们将两颗22uf的陶瓷电容更换为电解电容时，发现啸叫现象消失，但是考虑到产品限高的问题，我们无法替换为电解电容，而且也没有办法将两颗并联的电容放置在不同面，我们可以采用EMC的解决方法，源，堵，疏，1.）问题的源头是开关电源轻载引起的，我们更改芯片的工作模式，即将SYNC管脚拉高，即将芯片设置为CCM模式，啸叫现象消失；2.）选用电容疏通或者磁珠，电感堵住干扰信号，电容或者电感，磁珠也可能引起新的啸叫，我们暂不考虑两种方式。最终，我们选用了将开关电源切换为CCM模式。