01、前言
在電子設(shè)備中，變壓器嘯叫問題是讓工程師頭疼的問題，微小的振動包括電磁學(xué)、熱學(xué)、機械學(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拆解變壓器視頻展開系統(tǒng)性分析，對我們設(shè)計變壓器避免嘯叫問題有幫助，聊聊讀后感。內(nèi)容可能存在不夠準確或理解有偏差的地方，歡迎大家指正和交流！
02、問題導(dǎo)入與工具準備
作者收到客戶反饋“樣品嘯叫”的貼片變壓器后，先準備專業(yè)工具并明確分工：
（1）LCR電橋：用于測量電感（Ls）、電阻（Rs）參數(shù)；
（2）數(shù)顯卡尺：測量線徑、磁芯尺寸，精準到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），這樣可以實現(xiàn)磁芯無損拆解；
（4）紙筆/標簽紙：記錄引腳對應(yīng)關(guān)系、電感值、圈數(shù)、線徑等關(guān)鍵參數(shù)。
03、參數(shù)測量與初步分析
3.1 電感量測量（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腳測得電感840μH，次級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)測試
將變壓器接入圈數(shù)測試儀，第一次見這個儀器很神奇，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，對應(yīng)圈數(shù)與電壓線性相關(guān)），測得初級3 - 1腳“53圈”、次級三路各“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，撕下標簽參數(shù)貼在記事本上。
次級12-9，11-8，10-7，三層絕緣線并繞5圈，直徑0.45mm三層絕緣線，實際測量是0.43mm，由于卡尺誤差可以加0.02mm。
廠設(shè)計發(fā)現(xiàn)嘯叫問題了，所以加了屏蔽層減少干擾，磁芯開了氣隙。
繼續(xù)拆解，測量初級線徑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)致磁芯磁分子運動及周圍空氣振動，產(chǎn)生人耳可聞的嘯叫(20Hz-20kHz)
具體原因如下：
5.1 工藝問題
（1）如果沒有繞緊銅線或含浸不到位，工作頻率高，銅線會不停地抖動，可能會產(chǎn)生振動；
（2）變壓器氣隙長度不合適
反激變壓器都是要開氣隙，存儲的能量一般都是在磁芯和氣隙中。
一般氣隙過大過小都會導(dǎo)致嘯叫問題，具體原因比較復(fù)雜，見下圖。
5.2 鐵芯問題
鐵芯飽和時線圈電流增大，產(chǎn)生自激振蕩，所以設(shè)計時候要合理計算，避免磁芯飽和。
5.3 負載問題
負載處于輕載或者空載時開關(guān)電源處于間歇工作模式，產(chǎn)生低頻振動。嚴重超載時變壓器燒毀前可能會發(fā)出尖叫聲。
5.4 初級線徑過小
作者提出0.35mm初級線徑過小，加大初級線徑至0.45mm。并且給出流程圖，感覺有點道理。
初級線徑過小，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)熱嚴重），材料熱脹冷縮，從磁場力分析，磁芯材料（通常用鐵氧體）在交變磁場下發(fā)生周期性形變，交變電磁力會試圖移動導(dǎo)線，兩種情況都會導(dǎo)致機械振動。見下圖流程圖。
06、總結(jié)
首先要排除設(shè)計變壓器的設(shè)計方面，磁通密度，電流密度是否合理。再排除是否工藝方面的問題，包括線圈松動或含浸不到位，氣隙是否合適，線徑是否合適。
