01、前言
在電子設(shè)備中，變壓器嘯叫問(wèn)題是讓工程師頭疼的問(wèn)題，微小的振動(dòng)包括電磁學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械學(xué)等多重領(lǐng)域耦合的現(xiàn)象。
本期內(nèi)容是我最近看的一個(gè)拆解變壓器視頻展開系統(tǒng)性分析，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)變壓器避免嘯叫問(wèn)題有幫助，聊聊讀后感。內(nèi)容可能存在不夠準(zhǔn)確或理解有偏差的地方，歡迎大家指正和交流！
02、問(wèn)題導(dǎo)入與工具準(zhǔn)備
作者收到客戶反饋“樣品嘯叫”的貼片變壓器后，先準(zhǔn)備專業(yè)工具并明確分工：
（1）LCR電橋：用于測(cè)量電感（Ls）、電阻（Rs）參數(shù)；
（2）數(shù)顯卡尺：測(cè)量線徑、磁芯尺寸，精準(zhǔn)到0.01mm，判斷線徑是否合規(guī)；
（3）熱風(fēng)槍/烙鐵：加熱軟化磁芯背膠（背膠耐高溫，遇熱粘性降低），這樣可以實(shí)現(xiàn)磁芯無(wú)損拆解；
（4）紙筆/標(biāo)簽紙：記錄引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系、電感值、圈數(shù)、線徑等關(guān)鍵參數(shù)。
03、參數(shù)測(cè)量與初步分析
3.1 電感量測(cè)量（LCR電橋）
探針接觸變壓器引腳，屏幕同步顯示電感（Ls）、電阻（Rs）數(shù)值。例如：1 - 3腳測(cè)得電感840μH，次級(jí)12 - 9腳“7.7μH”，并且感量筆記本同步記錄，防止后續(xù)拆解混淆。
3.2 加熱磁芯
用熱風(fēng)槍均勻加熱磁芯底部（背膠軟化溫度約150℃），待背膠粘性降低后，用鑷子/剪刀分離磁芯，全程避免暴力拆解損傷繞組；
3.3 圈數(shù)測(cè)試
將變壓器接入圈數(shù)測(cè)試儀，第一次見這個(gè)儀器很神奇，為什么一連上就能讀出參數(shù)？于是查了一下，儀器通過(guò)電磁感應(yīng)原理（法拉第電磁感應(yīng)定律，繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對(duì)應(yīng)圈數(shù)與電壓線性相關(guān)），測(cè)得初級(jí)3 - 1腳“53圈”、次級(jí)三路各“5圈”，數(shù)值穩(wěn)定后記錄。
04、線包深度拆解
拆除線包絕緣膠帶，撕下標(biāo)簽參數(shù)貼在記事本上。
次級(jí)12-9，11-8，10-7，三層絕緣線并繞5圈，直徑0.45mm三層絕緣線，實(shí)際測(cè)量是0.43mm，由于卡尺誤差可以加0.02mm。
廠設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)嘯叫問(wèn)題了，所以加了屏蔽層減少干擾，磁芯開了氣隙。
繼續(xù)拆解，測(cè)量初級(jí)線徑0.35mm。
拆解完成，記錄線圈匝數(shù)，線徑參數(shù)。
05、變壓器嘯叫原因分析
變壓器嘯叫的原理：原理:變壓器激磁成分中的低頻振蕩導(dǎo)致磁芯磁分子運(yùn)動(dòng)及周圍空氣振動(dòng)，產(chǎn)生人耳可聞的嘯叫(20Hz-20kHz)
具體原因如下：
5.1 工藝問(wèn)題
（1）如果沒有繞緊銅線或含浸不到位，工作頻率高，銅線會(huì)不停地抖動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)；
（2）變壓器氣隙長(zhǎng)度不合適
反激變壓器都是要開氣隙，存儲(chǔ)的能量一般都是在磁芯和氣隙中。
一般氣隙過(guò)大過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致嘯叫問(wèn)題，具體原因比較復(fù)雜，見下圖。
5.2 鐵芯問(wèn)題
鐵芯飽和時(shí)線圈電流增大，產(chǎn)生自激振蕩，所以設(shè)計(jì)時(shí)候要合理計(jì)算，避免磁芯飽和。
5.3 負(fù)載問(wèn)題
負(fù)載處于輕載或者空載時(shí)開關(guān)電源處于間歇工作模式，產(chǎn)生低頻振動(dòng)。嚴(yán)重超載時(shí)變壓器燒毀前可能會(huì)發(fā)出尖叫聲。
5.4 初級(jí)線徑過(guò)小
作者提出0.35mm初級(jí)線徑過(guò)小，加大初級(jí)線徑至0.45mm。并且給出流程圖，感覺有點(diǎn)道理。
初級(jí)線徑過(guò)小，截面積就小，導(dǎo)致電阻增大或者電流密度增大，從發(fā)熱分析，銅損增大（發(fā)熱嚴(yán)重），材料熱脹冷縮，從磁場(chǎng)力分析，磁芯材料（通常用鐵氧體）在交變磁場(chǎng)下發(fā)生周期性形變，交變電磁力會(huì)試圖移動(dòng)導(dǎo)線，兩種情況都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)。見下圖流程圖。
06、總結(jié)
首先要排除設(shè)計(jì)變壓器的設(shè)計(jì)方面，磁通密度，電流密度是否合理。再排除是否工藝方面的問(wèn)題，包括線圈松動(dòng)或含浸不到位，氣隙是否合適，線徑是否合適。
