关于TP5400锂电池充放电一体模块 电感“尖叫”(升压Boost电路中 电感有可听见的高频振荡的问题探索与尝试改善)

2023-11-06

前言

最近一个项目中用到了锂电池充放电电路 之后在 立创开源硬件平台
搜索到了这个项目:锂电池充放电一体模块
电路具体长这样

对比了芯片的Datasheet之后,确认原理图没有错误然后才集成到项目中。
之后实验了一下 效果不错 也实现了预期的功能但是有个问题:当模块输出5V时 会有高频振荡声。

电感高频振荡人耳可听问题

人耳能听到电感振荡应该是电感的振荡频率在人耳可听范围之内。

初中物理可知

人耳可听频率范围:20Hz----20kHz

那么电感的振荡频率到底是多少呢?

之后尝试用示波器测量升压电路的电感振荡情况 操作如下:

在这里插入图片描述
测量的结果如下:
在这里插入图片描述
原来振荡频率是13.5kHz,怪不得能听见尖叫。

1、怀疑是电感问题

查看了TP5400芯片的Datasheet。电感选择部分如下描述:
在这里插入图片描述
又对比了原理图中的电感选型 参数是:

精度 ±20%
直流电阻(DCR) 215mΩ
宽度 4.06mm
长度 4.45mm
高度 1.8mm
电感值 10uH
额定电流 1.4A

电感值上符合了芯片说明,但是问题出在哪呢?

2、芯片升压功能本身振荡频率低?

又查看了芯片说明的振荡频率部分

FOSC 振荡频率 min=300 type=400 max=500 KHZ

在这里插入图片描述
但是这个振荡频率应该是芯片内部的晶振频率,频率不会如此高,但是也不会太低 低到可以被人耳听见。

3、芯片坏了?

又买了一颗新的芯片换上也没有改变,电感该叫还是叫。

4、选用电感有问题?

仔细阅读说明之后

电感值 3.3-22uH 推荐 10uH。此外,外接电感的直流阻抗要小、容流值要高且工作时不至于达到磁饱和。

发现电感的选用有两个关键点:
1、外接电感的直流阻抗要小;
2、容流值要高且工作时不至于达到磁饱和。

查看当前选中的电感参数:

电感值 10uH;
DCR:215mΩ;
额定电流 1.4A。

设计的输出电流在0.6-0.8A直接,所以额定电流值应该没问题。

猜想

那么就是DCR的问题了,或者是电感量不够?

验证

换上一个电感量是22uH的电感
听不到叫声了,欣喜!
示波器测量:
在这里插入图片描述
振荡频率是:27.5kHz。
应该是方向找对了。
之后又尝试了其他不同型号的电感:
在这里插入图片描述

结论

应该是电感量的问题。(目前看来情况得到了好转,以后有了新的发现再记录)

之后选了一个尺寸和封装都合适的换上了。

(有收获记得点赞!)
(未经许可禁止转载)

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