隨著GTX 970電磁嘯叫問(wèn)題的集中爆發(fā)，一下子就將電磁嘯叫問(wèn)題推上了風(fēng)口浪尖。其實(shí)不僅僅是顯卡，電腦硬件中的主板、電源等都可能出現(xiàn)電磁嘯叫的問(wèn)題。那刺耳的噪音，讓用戶(hù)倍感苦惱。面對(duì)不同硬件產(chǎn)生的電磁嘯叫，有哪些方法能讓PC重新安靜下來(lái)呢？
1.輕載嘯叫：關(guān)閉節(jié)能功能效果好
主要應(yīng)用對(duì)象：主板，電源
常見(jiàn)癥狀：整機(jī)在低負(fù)載情況下產(chǎn)生的嘯叫
副作用：關(guān)閉節(jié)能后，將會(huì)增加整機(jī)耗電，降低能效比
部分用戶(hù)遇到過(guò)這種情況，就是當(dāng)電腦處于開(kāi)機(jī)閑置或負(fù)荷較小時(shí)，總會(huì)聽(tīng)到“唧唧”的嘯叫聲。而一旦運(yùn)行游戲或?qū)π阅芤筝^高的程序，嘯叫聲立即消失，這是為什么呢？很明顯排除產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題之外，主要就是負(fù)載太輕造成的。目前主流的處理器在輕載時(shí)會(huì)自動(dòng)降頻，并關(guān)閉部分電路，以降低功耗。隨著功耗的降低，會(huì)讓電容中儲(chǔ)存的電能消耗減慢。因此，當(dāng)后續(xù)脈沖來(lái)臨時(shí)，PWM電路只會(huì)發(fā)出一個(gè)極窄的脈沖，甚至是完全截止脈沖，以減少電容充電，避免電壓過(guò)高。只有當(dāng)電容電壓低于要求時(shí)，PWM電路才會(huì)再增加脈沖寬度，以提升電壓，這就相當(dāng)于幾個(gè)脈沖中，只有一個(gè)有效脈沖，這就相當(dāng)于PWM電路有效頻率的降低。一旦其有效頻率進(jìn)入人耳所能聽(tīng)到的范圍，我們就有可能聽(tīng)到電感發(fā)出的電磁嘯叫聲了。
這樣的低負(fù)載電磁嘯叫，關(guān)閉處理器節(jié)能技術(shù)往往有奇效。其原理很簡(jiǎn)單，處理器不會(huì)進(jìn)入降頻狀態(tài)，因此PWM電路脈寬增加，等效頻率上升，這就避開(kāi)了人耳能聽(tīng)到的頻率，電磁嘯叫也就消除了。具體操作是，進(jìn)入主板BIOS，關(guān)閉CPUEnhanced Halt(C1E)，C3/C6State Support CPU和CPUEIST等選項(xiàng)，這樣處理器的低負(fù)載自動(dòng)降頻降電壓節(jié)能技術(shù)就會(huì)被禁止。當(dāng)然，其副作用也就是在低負(fù)荷下，CPU的耗電和發(fā)熱量也隨之增加。
圖：關(guān)閉處理器節(jié)能選項(xiàng)，有利于減少低負(fù)荷嘯叫
另外，不少DIY玩家在配電腦時(shí)，還有“大馬拉小車(chē)”的習(xí)慣，即便是核芯顯卡的配置，也喜歡用四五百瓦的電源，電源的負(fù)荷很小，發(fā)生嘯叫的概率也會(huì)增加。因此，配備大功率電源未必都是好事，在裝機(jī)時(shí)，電源只要比電腦的最高功耗高20%就可以了，既省錢(qián)還免嘯叫，這才是真的好。
2.重載嘯叫：開(kāi)啟垂直同步有奇效
主要應(yīng)用對(duì)象：顯卡
常見(jiàn)癥狀：在跑分或高負(fù)荷游戲時(shí)，顯卡易發(fā)生嘯叫
副作用：開(kāi)啟垂直同步后，游戲幀數(shù)被鎖定
在日常使用中，最常遇到的就是顯卡嘯叫，不只是GTX 970，歷代的中高端顯卡都有不同程度的高負(fù)載嘯叫問(wèn)題，這固然有顯卡功耗大，PWM電路接近滿(mǎn)載，電感電流增大，磁場(chǎng)影響加強(qiáng)的緣故。但為什么同在高負(fù)荷情況下，顯卡發(fā)生電磁嘯叫的概率遠(yuǎn)大于電源和主板呢？
這與顯卡耗電的巨大波動(dòng)息息相關(guān)。中高端顯卡內(nèi)部往往有上千組的流處理器和其它單元，這些流處理器并不全部參與工作，而是在控制單元的調(diào)度下，根據(jù)負(fù)荷使用不同數(shù)量的流處理器。在高負(fù)荷情況下，控制單元要頻繁調(diào)度，導(dǎo)致瞬間耗電量的巨大波動(dòng)。在這種情況下，PWM電路也會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)的耗電情況，進(jìn)行脈寬調(diào)制，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低頻脈沖波形。打個(gè)比方，前五個(gè)脈沖來(lái)臨時(shí)，顯卡耗電大，PWM電路要調(diào)寬脈沖，以增強(qiáng)供電；而后五個(gè)脈沖來(lái)臨時(shí)，顯卡耗電減小了，這時(shí)候，PWM電路就調(diào)窄脈沖，以避免超壓。但對(duì)于電感來(lái)說(shuō)，前五個(gè)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)，后五個(gè)脈沖磁場(chǎng)弱，這就相當(dāng)于完成一次磁場(chǎng)強(qiáng)弱變化，這樣磁場(chǎng)變化的頻率就有可能進(jìn)入人耳可到的頻率內(nèi)。
如果開(kāi)啟了垂直同步，游戲的幀速被強(qiáng)制鎖定，之前保持全速運(yùn)行的一部分運(yùn)算單元會(huì)進(jìn)入“待命”狀態(tài)。這時(shí)不僅會(huì)降低顯卡功耗和發(fā)熱，還能減少磁場(chǎng)影響和電流波動(dòng)，電磁嘯叫的概率也就大大降低了。
在AMD CatalystControl Center中開(kāi)啟垂直同步功能
3.自己動(dòng)手：膠水大法補(bǔ)缺陷
主要應(yīng)用對(duì)象：采用開(kāi)放式電感的顯卡，主板
主要缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍小，降噪效果差異大
既然電感震動(dòng)是電磁嘯叫的元兇，那么用膠水填充電感的縫隙，以固定線圈，不就可以降低嘯叫的概率了嗎？不少電感內(nèi)部正是用這種方法來(lái)降低震動(dòng)嘯叫的概率，但其內(nèi)部的膠水往往未能完全填充，在這種情況下，使用406這樣的柔性瞬間膠對(duì)空隙處補(bǔ)膠，就可以進(jìn)一步增強(qiáng)減震的效果，有利于降低嘯叫的可能。
可以清晰地看到電感內(nèi)部填充的膠水
對(duì)于半開(kāi)放電感來(lái)說(shuō)，這樣的膠水大法做起來(lái)很簡(jiǎn)單。不過(guò)，現(xiàn)在大多數(shù)主板和顯卡采用的都是半封閉或全封閉電感，這樣電感要添加膠水就相當(dāng)困難了，而且由于電感結(jié)構(gòu)不同，膠水是否可以滲入電感內(nèi)部等諸多不確定因素，也讓膠水大法的降噪效果不太確定，降噪效果差異大。
4.高大上，摩機(jī)考驗(yàn)真功夫
主要應(yīng)用對(duì)象：電源與顯卡出現(xiàn)互擾造成的電磁嘯叫
主要缺點(diǎn)：要求有較高動(dòng)手能力
有時(shí)電磁嘯叫顯得格外的奇特，比如一塊顯卡在某一臺(tái)電腦中嘯叫得特別厲害，可換了一臺(tái)電腦，嘯叫卻減輕了甚至完全消失。這是為什么呢？實(shí)際上，電源與顯卡還存在復(fù)雜的互擾關(guān)系，由于顯卡耗電量較大，當(dāng)顯卡在重負(fù)載時(shí)，由于電源導(dǎo)線電阻存在，電源中儲(chǔ)能電容容易出現(xiàn)電壓降低等問(wèn)題，那么在顯卡輔助供電端的電壓，會(huì)隨著顯卡耗電的波動(dòng)而降低，電壓降低后，PWM原有的脈寬不足以保證供電需求，這就要加大脈寬。但脈寬增加后，供電又可能因負(fù)載小而恢復(fù)正常，這樣，過(guò)寬的脈寬又導(dǎo)致顯卡電壓上升，這樣的惡性循環(huán)，就可能導(dǎo)致PWM因供電基準(zhǔn)變化而導(dǎo)致調(diào)制失常，由此產(chǎn)生的寄生振蕩就可能會(huì)導(dǎo)致電感嘯叫。
在輔助供電端靠近顯卡接口處，接入2200uF~4700uF的電容
當(dāng)然，解決這一問(wèn)題的最佳方法是更換更好的電源，但這要花費(fèi)不少錢(qián)噢，因此，如果你有較好動(dòng)手能力的話(huà)，可以在顯卡的輔助供電端靠近顯卡接口處，接入2200uF~4700uF的電容，這樣，電容的儲(chǔ)能作用，可以較好穩(wěn)定住顯卡的供電電壓，從而減少電源與顯卡互擾的可能性。當(dāng)然，這樣做法，需要使用者有一定的動(dòng)手能力，否則，一旦出現(xiàn)電容耐壓不足，或是電容極性接反的話(huà)，甚至可能出現(xiàn)電容爆炸的情況。
寫(xiě)在最后：電感的工作原理，決定了其在工作時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生輕微的震動(dòng)，只要工藝過(guò)關(guān)，這種震動(dòng)，甚至是嘯叫，基本上不會(huì)引發(fā)硬件故障，所以大家不用擔(dān)心。如果你的電腦出現(xiàn)了嘯叫的問(wèn)題，可以參考上面介紹的幾種方法進(jìn)行解決。如果還不行，那就只有將產(chǎn)品送到售后處進(jìn)行解決了。
本文出自2015-05-04出版的《電腦報(bào)》2015年第17期 E.硬件DIY (網(wǎng)站編輯：pcw2013)
筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)、電視機(jī)以及車(chē)載電子設(shè)備等運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)聽(tīng)到"嘰"的噪音。該現(xiàn)象稱(chēng)為"嘯叫"，導(dǎo)致該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能在于電容器、電感器等無(wú)源元件。電容器與電感器的發(fā)生嘯叫的原理不同，尤其是電感器的嘯叫，其原因多種多樣，十分復(fù)雜。
功率電感器以及陶瓷電容的嘯叫原因以及有效對(duì)策進(jìn)行介紹。
1、什么是嘯叫？
"嘯叫"通常指的是一種高頻、尖銳、持續(xù)的噪音或聲音。在技術(shù)和電子領(lǐng)域，嘯叫常常是指電路中的一種異常聲音，類(lèi)似于哨聲或尖銳的嗡嗡聲。這種聲音通常是由于電路的不穩(wěn)定性、振蕩或其他干擾因素引起的。
在電路中，嘯叫聲可能是由于反饋回路、電源紋波、元件損壞、電磁干擾或其他電路問(wèn)題引起的。這種聲音不僅可以影響設(shè)備的正常工作，還可能是電路性能不穩(wěn)定或存在故障的標(biāo)志。
我們小時(shí)候，大人說(shuō)電視機(jī)里面發(fā)出一種“電流的聲音”，其實(shí)我們知道電流本身沒(méi)有聲音！聲音是機(jī)械能，那么一定是振動(dòng)才會(huì)導(dǎo)致的聲音。
2、一般什么頻率才會(huì)嘯叫
嘯叫聲通常與振蕩頻率有關(guān)，而振蕩頻率又取決于電路的特性以及工作條件。一般來(lái)說(shuō)，嘯叫聲的頻率可以在聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)，即20 Hz到20kHz之間。在電路中產(chǎn)生嘯叫的頻率可能在這個(gè)范圍內(nèi)，但具體取決于以下因素：
3、電感發(fā)聲嘯叫的原因
電感在電路中發(fā)出嘯叫聲通常是由于電感本身的特性和電路中的其他因素相互作用引起的。
間歇工作、頻率可變模式、負(fù)荷變動(dòng)等可能導(dǎo)致人耳可聽(tīng)頻率振動(dòng)。
聲波是在空氣中傳播的彈性波，人的聽(tīng)覺(jué)可聽(tīng)到大約20～20kHz頻率范圍的"聲音"。在DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器中，當(dāng)流過(guò)人耳可聽(tīng)范圍頻率的交流電流以及脈沖波時(shí)，電感器主體會(huì)發(fā)生振動(dòng)，該現(xiàn)象稱(chēng)為"線圈噪音"，有時(shí)也會(huì)被聽(tīng)成嘯叫現(xiàn)象(圖1)。
功率電感器嘯叫機(jī)制
電感在電路中發(fā)出嘯叫聲通常是由于電感本身的特性和電路中的其他因素相互作用引起的。以下是一些可能導(dǎo)致電感嘯叫的原因：
振動(dòng)的原因：
① 磁性體磁芯磁致伸縮（磁應(yīng)變）
對(duì)磁性體施加磁場(chǎng)使其磁化后，其外形會(huì)發(fā)生細(xì)微變化。該現(xiàn)象稱(chēng)為"磁致伸縮"或"磁應(yīng)變"。以鐵氧體等磁性體為磁芯的電感器中，繞組所產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)會(huì)使磁性體磁芯發(fā)生伸縮，有時(shí)會(huì)檢測(cè)到其振動(dòng)聲。
圖5：磁性體磁致伸縮（磁應(yīng)變）作用
磁性體是稱(chēng)為磁疇的小范圍的集合體。磁疇內(nèi)部的原子磁矩朝向相同，因此磁疇是一個(gè)自發(fā)磁化朝向恒定的微小磁鐵，但磁性體整體卻不會(huì)表現(xiàn)出磁鐵的特性。這是因?yàn)椋瑯?gòu)成磁性體的多個(gè)磁疇，其排列使自發(fā)磁化相互抵消，因此從表面上來(lái)看處于消磁狀態(tài)。
從外部對(duì)處于該消磁狀態(tài)的磁性體施加磁場(chǎng)時(shí)，各個(gè)磁疇會(huì)將自發(fā)磁化朝向統(tǒng)一為外部磁場(chǎng)方向，因此磁疇范圍會(huì)逐漸發(fā)生變化。該現(xiàn)象由磁疇間邊界——磁壁的移動(dòng)所引起。由此，隨著磁化的進(jìn)行，處于優(yōu)勢(shì)的磁疇逐漸擴(kuò)大其范圍，最終成為單一磁疇，并朝向外部磁場(chǎng)方向（飽和磁化狀態(tài)）。該磁化過(guò)程中，在原子水平下會(huì)發(fā)生微小的位置變化，而在宏觀水平下，則會(huì)表現(xiàn)為磁致伸縮，即磁性體的外形變化。
磁致伸縮導(dǎo)致的外形變化極其微小，約為原尺寸的1萬(wàn)分之1～100萬(wàn)分之1，但如圖5所示，在磁性體上繞有線圈的狀態(tài)下流過(guò)電流，當(dāng)施加所產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)時(shí)，磁性體將會(huì)反復(fù)伸縮，并產(chǎn)生振動(dòng)。為此，在功率電感器中，無(wú)法完全消除磁致伸縮所導(dǎo)致的磁性體磁芯振動(dòng)。功率電感器單體振動(dòng)水平雖小，但當(dāng)貼裝至基板上時(shí)，若其振動(dòng)與基板的固有振動(dòng)數(shù)一致，則振動(dòng)將會(huì)被放大，從而會(huì)聽(tīng)到嘯叫。
②磁性體磁芯磁化導(dǎo)致相互吸引
鼓芯與屏蔽磁芯相互吸引導(dǎo)致嘯叫
磁性體被外部磁場(chǎng)磁化時(shí)將會(huì)表現(xiàn)出磁鐵性質(zhì)，從而與周?chē)判泽w相互吸引。圖6所示為全屏蔽型功率電感器示例。此為閉合磁路結(jié)構(gòu)的功率電感器，但鼓芯與屏蔽磁芯(環(huán)形磁芯)間設(shè)有間隙，噪音有時(shí)會(huì)從該處發(fā)出。繞組中流過(guò)交流電流時(shí)，因產(chǎn)生的磁場(chǎng)而被磁化的鼓芯與屏蔽磁芯將會(huì)因磁力而相互吸引，若該振動(dòng)在人耳可聽(tīng)頻率范圍內(nèi)時(shí)，則會(huì)聽(tīng)到噪音。
鼓芯與屏蔽磁芯之間的間隙通過(guò)粘接劑進(jìn)行封閉，但為了防止因應(yīng)力產(chǎn)生開(kāi)裂，因此不會(huì)使用較硬的材料，從而無(wú)法完全抑制因相互吸引所導(dǎo)致的振動(dòng)。
?漏磁通導(dǎo)致繞組振動(dòng)
不帶有屏蔽磁芯的無(wú)屏蔽型功率電感器中，不會(huì)因前述鼓芯與屏蔽磁芯磁化導(dǎo)致的相互吸引而產(chǎn)生嘯叫。但在無(wú)屏蔽型產(chǎn)品中會(huì)發(fā)生其他問(wèn)題。由于無(wú)屏蔽型產(chǎn)品為開(kāi)放磁路結(jié)構(gòu)，因此漏磁通會(huì)對(duì)繞組產(chǎn)生作用。由于繞組中會(huì)流過(guò)電流，因此根據(jù)佛來(lái)明左手定則，力會(huì)作用于繞組上。為此，當(dāng)交流電流流過(guò)繞組時(shí)，繞組本身會(huì)發(fā)生振動(dòng)，從而產(chǎn)生嘯叫。
磁通導(dǎo)致繞組振動(dòng)
嘯叫被放大原因
? 與其他元件接觸
在高密度貼裝有多個(gè)電子元件及設(shè)備的電源電路基板中，若電感器與其他元件接觸，則電感器的微小振動(dòng)將會(huì)被放大，從而會(huì)聽(tīng)到嘯叫。
? 漏磁通導(dǎo)致對(duì)周邊磁性體產(chǎn)生作用
當(dāng)電感器附近存在屏蔽罩等磁性體時(shí)，磁性體會(huì)因電感器漏磁通影響產(chǎn)生振動(dòng)，從發(fā)生嘯叫。
? 共振：與包括基板在內(nèi)的組件整體固有振動(dòng)數(shù)一致
通常情況下，用于電感器等產(chǎn)品中的小型磁性體磁芯單體，其磁致伸縮導(dǎo)致的空氣振動(dòng)基本不會(huì)被識(shí)別為嘯叫。電感器由多個(gè)部件組合而成，且貼裝于基板上時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生多個(gè)人耳可聽(tīng)頻率的固有振動(dòng)數(shù)，該振動(dòng)放大后便會(huì)形成嘯叫。同時(shí)，若與組件整體的多個(gè)固有振動(dòng)數(shù)相一致時(shí)，在安裝至組件中之后有可能會(huì)發(fā)生嘯叫。
4、在什么情況下電感容易嘯叫
（1）大功率開(kāi)關(guān)電源重載的嘯叫。相信大家遇到過(guò)這種情況，開(kāi)關(guān)電源在滿(mǎn)載后突然將電源短路測(cè)試，有時(shí)會(huì)聽(tīng)到電源有嘯叫的情況；或者是在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)，當(dāng)電流調(diào)試到某一段位，會(huì)有嘯叫，其嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫，甚是煩人，究其原因主要如下：
當(dāng)所帶負(fù)載接近電源的輸出功率極限時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器會(huì)工作在非穩(wěn)態(tài)：在第一個(gè)周期由于開(kāi)關(guān)管占空比過(guò)大、導(dǎo)通時(shí)間太長(zhǎng)，通過(guò)變壓器向后級(jí)傳輸了過(guò)多的能量。直流整流電路的儲(chǔ)能電感無(wú)法在第二個(gè)周期內(nèi)完全釋放第一個(gè)周期存儲(chǔ)的能量。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)周期到來(lái)時(shí)，電源芯片將不會(huì)讓開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，或者讓開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的占空比很小。這樣，儲(chǔ)能電感存儲(chǔ)的能量經(jīng)過(guò)第二個(gè)和第三個(gè)周期的釋放，導(dǎo)致輸出電壓下降。這樣，第四個(gè)周期到來(lái)時(shí)，電源芯片會(huì)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通過(guò)大的一個(gè)占空比……這樣周而復(fù)始，就會(huì)讓變壓器產(chǎn)生低頻振動(dòng)，從而發(fā)出人耳可以聽(tīng)到的聲音。電源工作在非穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出的紋波電壓也比工作在正常狀態(tài)時(shí)大很多。當(dāng)開(kāi)關(guān)管全截止的周期數(shù)在總的周期數(shù)中所占的比例達(dá)到一定占比時(shí)，電源的開(kāi)關(guān)頻率就從高頻范圍進(jìn)入了音頻范圍，從而發(fā)出尖銳的“嘯叫”。此時(shí)的變壓器已經(jīng)處于嚴(yán)重超載狀態(tài)，隨時(shí)可能燒毀。有些讀者可能經(jīng)歷過(guò)電源燒毀前的“慘叫”。
（2）空載或負(fù)載很輕時(shí)。開(kāi)關(guān)管也會(huì)出現(xiàn)間歇性的全截止周期，此時(shí)變壓器也處于超載狀態(tài)，可以在輸出端增加假負(fù)載來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。另外，在空載或輕載場(chǎng)景，變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)無(wú)法被很好地吸收，導(dǎo)致很多雜波信號(hào)耦合到變壓器的一次繞阻和二次繞阻。當(dāng)這些雜波中的低頻分量與變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧振。為了避免諧振頻率落入音頻范圍，可以在電路中增加選頻回路，濾除低頻分量。
（3）變壓器浸漆不良。包括未含浸凡立水(Varnish，即清漆)。變壓器浸漆不良時(shí)，雖然帶載能力一般不受影響，但會(huì)產(chǎn)生嘯叫、輸出波形有尖刺。需要注意的是，變壓器的設(shè)計(jì)不良時(shí)，也可能在工作時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生嘯叫。
（4）初級(jí)穩(wěn)壓電源芯片接地線走線不良。接地線走線不良時(shí)，常見(jiàn)的表現(xiàn)是概率性故障（部分產(chǎn)品可以正常工作，部分產(chǎn)品故障）。故障現(xiàn)象為無(wú)法帶負(fù)載，甚至無(wú)法起振。
（5）光耦工作電流點(diǎn)走線不良。如果光耦的工作電流電阻的位置放置在次級(jí)濾波電容之前，則容易出現(xiàn)嘯叫。負(fù)載越大，嘯叫越明顯。
（6）次級(jí)穩(wěn)壓電源芯片的接地線失誤。變壓器次級(jí)的基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片的接地和初級(jí)的電源穩(wěn)壓芯片的接地有類(lèi)似的要求：不能直接和變壓器的冷地、熱地相連接。如果連在一起，會(huì)導(dǎo)致帶載能力下降并且產(chǎn)生嘯叫。負(fù)載越大，嘯叫越明顯。
5、電感嘯叫的案例
案例1、頻率可變模式DC-DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的嘯叫
隨著電子設(shè)備的功能不斷強(qiáng)化，DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器也成為了噪音發(fā)生源之一。DC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行ON/OFF，由此產(chǎn)生脈沖狀電流。通過(guò)控制ON的時(shí)間長(zhǎng)度(脈寬)，可得到電壓恒定的穩(wěn)定直流電流。該方式稱(chēng)為PWM(脈沖調(diào)幅)，其作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的主流方式獲得廣泛使用。
但DC-DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率較高，達(dá)到數(shù)100kHz～數(shù)MHz，由于該頻率振動(dòng)超出了人耳可聽(tīng)范圍，因此不會(huì)感受到噪音。那么，為什么DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器會(huì)發(fā)出"嘰"的嘯叫呢？
可能的原因有幾個(gè)，首先可能的是以節(jié)省電池電力等為目的，讓DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行間歇工作的情況，或?qū)C-DC轉(zhuǎn)換器從PWM方式切換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式，在頻率可變模式下運(yùn)行的情況。圖2所示為PWM方式與PFM方式的基本原理。
PWM調(diào)制方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)在于，在普通工作中，其效率可高達(dá)大約80~90%以上。但待機(jī)時(shí)間等輕負(fù)荷情況下，效率將會(huì)嚴(yán)重降低。開(kāi)關(guān)造成的損耗與頻率成正比。為此，在輕負(fù)荷情況下會(huì)發(fā)生恒定開(kāi)關(guān)損耗，因此會(huì)使效率降低。
因此，為了改善該問(wèn)題，在輕負(fù)荷情況下使用自動(dòng)將PWM方式替換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器。PFM方式是配合負(fù)荷減輕，在固定ON時(shí)間的情況下，對(duì)開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行控制的方式。由于ON時(shí)間恒定，因此通過(guò)延長(zhǎng)OFF時(shí)間，開(kāi)關(guān)頻率將會(huì)漸漸降低。由于開(kāi)關(guān)損耗與頻率成正比，因此通過(guò)降低頻率可在輕負(fù)荷情況下實(shí)現(xiàn)高效化。但降低后的頻率將會(huì)進(jìn)入人耳可聽(tīng)的約20~20kHz的范圍，此時(shí)功率電感器將會(huì)發(fā)生嘯叫——頻率可變模式DC-DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的嘯叫
以圖所示的DCDC降壓電路圖為例，來(lái)說(shuō)明如何解決電感的嘯叫問(wèn)題。
不同型號(hào)的DCDC電源芯片的開(kāi)關(guān)頻率不同。即使同樣的外圍電路，振蕩頻率也可能有差別，輸出脈沖也有差異。如圖11.1所示是MP4420芯片的典型電路。R149和R150為反饋電阻，調(diào)節(jié)R149和R150的值，可以調(diào)整輸出電壓VO，VO=0.792*（1+R149/R150）。
L2為輸出電感，L2電感量越大，則輸出紋波越小，紋波的大小還會(huì)影響到輸出電壓調(diào)整的靈敏度。紋波越小，靈敏度越高，輸出電壓越穩(wěn)定。L2電感量越小，紋波越大，輸出靈敏度越低，輸出電壓穩(wěn)定度降低。
C222為輸出電容，C222的ESR越小，則允許流經(jīng)電容的紋波電流越大，保證電容使用壽命的同時(shí)，紋波電壓也越小。另外，電容的容量越大，紋波電壓也越小。
當(dāng)電感線圈L2的振動(dòng)頻率落入音頻范圍（20Hz~20kHz）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嘯叫。MP4220的輸出穩(wěn)壓是以PWM方式實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電路負(fù)載較小時(shí)，輸出方波脈寬變窄，即占空比變小。當(dāng)電路負(fù)載小于某個(gè)數(shù)值時(shí)，無(wú)法繼續(xù)調(diào)整占空比。為了實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓，不同的芯片采用的方案不同：有的芯片通過(guò)降低開(kāi)關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)；有的芯片通過(guò)周期性的丟棄一些脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。不管是降開(kāi)關(guān)低頻率還是周期性丟棄脈沖，如果調(diào)整后的開(kāi)關(guān)電流的頻率落入音頻范圍，就會(huì)產(chǎn)生嘯叫。
解決嘯叫問(wèn)題的方法就是避免開(kāi)關(guān)頻率落在20Hz~20kHz范圍內(nèi)。方法有多種，具體如下。
①可以在EN管腳外接一個(gè)時(shí)鐘源來(lái)控制使能，改變電源開(kāi)關(guān)頻率，避免開(kāi)關(guān)電流頻率落入音頻范圍，從而避免電感的嘯叫。
②改善電感L2的工藝（如灌膠或增加浸漆工序等），減小振動(dòng)。
③在紋波允許范圍內(nèi)，適當(dāng)加大紋波幅度。如果需要，可以多加一級(jí)濾波。
實(shí)測(cè)電路圖和波形如圖
MP4220在低負(fù)載的場(chǎng)景下進(jìn)入了“節(jié)能模式”，開(kāi)關(guān)頻率從410kHz降低到了138kHz。如果進(jìn)一步降低負(fù)載，開(kāi)關(guān)頻率落入20Hz~20kHz范圍，電感就會(huì)產(chǎn)生嘯叫。
為了解決嘯叫，只能選擇沒(méi)有節(jié)能模式的芯片或者給電路一個(gè)假負(fù)載。
案例2、PWM調(diào)光系統(tǒng)
PWM調(diào)光DC-DC轉(zhuǎn)換器間歇工作導(dǎo)致的嘯叫
出于節(jié)能等目的，移動(dòng)設(shè)備液晶顯示器背光自動(dòng)調(diào)光功能等引進(jìn)了DC-DC轉(zhuǎn)換器間歇工作。這是根據(jù)使用環(huán)境照度，對(duì)背光亮度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光，從而延長(zhǎng)電池使用時(shí)間的系統(tǒng)。
該調(diào)光有多種方式，其中，控制LED亮燈時(shí)間及熄燈時(shí)間長(zhǎng)度的方式稱(chēng)為PWM調(diào)光。PWM方式調(diào)光系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，調(diào)光引起的色度變化較少，其主要用于筆記本電腦以及平板電腦等的背光中。
PWM調(diào)光通過(guò)200Hz左右的較低頻率使DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行間歇工作，并通過(guò)反復(fù)進(jìn)行亮燈/熄滅操作來(lái)調(diào)整亮度。在亮燈/熄滅的恒定循環(huán)中，調(diào)長(zhǎng)亮燈時(shí)間時(shí)將會(huì)變亮，調(diào)短時(shí)則會(huì)變暗。在200Hz左右的間歇工作中，眼睛基本上不會(huì)察覺(jué)背光頻閃情況。但由于其處于人耳可聽(tīng)頻率中，因此當(dāng)基板上貼裝的功率電感器中流過(guò)間歇工作的電流時(shí)，電感器主體將會(huì)因頻率影響而發(fā)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)嘯叫。
DC-DC轉(zhuǎn)換器中，相對(duì)于開(kāi)關(guān)周期(開(kāi)關(guān)器件的ON時(shí)間+OFF時(shí)間)的ON時(shí)間比稱(chēng)為占空比。對(duì)LED進(jìn)行PWM調(diào)光時(shí)，亮燈時(shí)間/(亮燈時(shí)間＋熄燈時(shí)間)稱(chēng)為占空比，并表示亮度。
案例3、負(fù)荷導(dǎo)致的嘯叫
出于節(jié)省電池電力的目的，筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備中運(yùn)用有各類(lèi)省電技術(shù)，為此可能會(huì)導(dǎo)致電感器發(fā)生嘯叫。例如，出于兼顧低耗電量以及處理能力的目的，筆記本電腦CPU中帶有周期性變更消耗電流的模式，當(dāng)該周期處于人耳可聽(tīng)頻率范圍時(shí)，功率電感器可能會(huì)因該影響而產(chǎn)生嘯叫。
電感器可使直流電流順利流過(guò)，而對(duì)于交流電流等發(fā)生變化的電流，則通過(guò)自感應(yīng)作用，朝阻止發(fā)生變化的方向產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，發(fā)揮電阻的作用。此時(shí)，電感器將電能轉(zhuǎn)換為磁能，將其積攢起來(lái)，并在轉(zhuǎn)換成電能后將其放出。該能量的大小與電感器電感值成正比。
功率電感器也被稱(chēng)為功率線圈、功率扼流圈，是用于DC-DC轉(zhuǎn)換器等開(kāi)關(guān)方式電源電路中的主要元件，通過(guò)與電容器進(jìn)行協(xié)調(diào)，使開(kāi)關(guān)器件ON/OFF所產(chǎn)生的高頻脈沖更為平滑化。
由于電源電路的功率電感器中會(huì)流過(guò)大電流，因此繞組型為主流產(chǎn)品。這是因?yàn)椋ㄟ^(guò)將高導(dǎo)磁率的磁性體（鐵氧體或軟磁性金屬）用于磁芯中，以較少巻數(shù)實(shí)現(xiàn)高電感值，從而可使產(chǎn)品更為小型化。
6、陶瓷電容的嘯叫
陶瓷電容在某些情況下也可能產(chǎn)生嘯叫聲，這通常與電容器本身的特性以及工作環(huán)境有關(guān)。以下是一些可能導(dǎo)致陶瓷電容產(chǎn)生嘯叫聲的原因：
MLCC發(fā)出嘯叫聲音，那么MLCC一定是發(fā)生了振動(dòng)，并且這個(gè)頻率是在人耳能夠分辨的頻率范圍之內(nèi)。MLCC在電壓作用下發(fā)生一定幅度的振動(dòng)，達(dá)到了人耳能都聽(tīng)到的振幅。
那么MLCC為什么會(huì)振動(dòng)？我們要先了解一種自然現(xiàn)象——電致伸縮。在外電場(chǎng)作用下，所有的物質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生伸縮形變——電致伸縮。對(duì)于某些高介電常數(shù)的鐵電材料，電致伸縮效應(yīng)劇烈，稱(chēng)為壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。
正壓電效應(yīng)：對(duì)具有壓電特性的介質(zhì)材料施加機(jī)械壓力，介質(zhì)晶體會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)重組排布，材料表面會(huì)感應(yīng)出電荷，產(chǎn)生電位差。
逆壓電效應(yīng)：對(duì)具有壓電特性的介質(zhì)材料施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，發(fā)生形變。
壓電效應(yīng)的定義：在沒(méi)有對(duì)稱(chēng)中心的晶體上施加壓力、張力和切向力時(shí)，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，同時(shí)在晶體兩端面將出現(xiàn)正、負(fù)電荷，這一現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。反之在晶體上施加電場(chǎng)而引起極化，則產(chǎn)生與電場(chǎng)強(qiáng)度成比例的變形或機(jī)械應(yīng)力，這一現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。這兩種正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為壓電效應(yīng)。
那所有MLCC都會(huì)嘯叫嗎？MLCC設(shè)計(jì)制造陶瓷介質(zhì)材料主要有順電介質(zhì)和鐵電介質(zhì)兩大類(lèi)。
順電介質(zhì)，即Ⅰ類(lèi)介質(zhì)，主要有SrZrO3、MgTiO3等。順電介質(zhì)電致伸縮形變很小，在工作電壓下，不足以產(chǎn)生噪聲。所以，順電介質(zhì)(Ⅰ類(lèi)介質(zhì))材料做的MLCC，如NP0（C0G）等溫度穩(wěn)定性產(chǎn)品，就不會(huì)產(chǎn)生噪聲嘯叫。
鐵電介質(zhì)，即 Ⅱ類(lèi)介質(zhì)，主要BaTiO3、BaSrTiO3等。鐵電介質(zhì)具有強(qiáng)烈的電致伸縮特性—壓電效應(yīng)。因此，鐵電介質(zhì)（Ⅱ類(lèi)介質(zhì)）做的MLCC，如X7R/X5R特性產(chǎn)品，在較大的交流電場(chǎng)強(qiáng)度作用下會(huì)產(chǎn)生明顯的噪聲嘯叫。
哪些場(chǎng)合MLCC嘯叫明顯?較大的交變電壓，頻率在20Hz到20kHz之間，使用X7R/X5R類(lèi)中高容量MLCC，會(huì)產(chǎn)生明顯的嘯叫，如開(kāi)關(guān)電源、高頻電源等場(chǎng)合。
嘯叫還有很多危害，許多移動(dòng)電子設(shè)備靠近人耳，如筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等，如電子電路中有可聽(tīng)噪聲會(huì)影響使用感受。劇烈的嘯叫除了令人生厭外，還可能存在著可靠性設(shè)計(jì)不足的隱患。劇烈的嘯叫源于劇烈的振動(dòng)，振動(dòng)幅度由壓電效應(yīng)程度決定。壓電效應(yīng)與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，外加電壓不變，介質(zhì)越薄，壓電效應(yīng)越強(qiáng)，嘯叫聲音越大。
降低MLCC電容器產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲的方法有很多，所有解決方案都會(huì)增加成本。那么解決嘯叫有哪些對(duì)策呢？
（1）改變電容器類(lèi)型是最直接的方法，用Ⅰ類(lèi)MLCC、鉭電容和薄膜電容等不具有壓電效應(yīng)的電容器替代。但需要考慮體積空間、可靠性和成本等問(wèn)題。
（2）調(diào)整電路，將加在MLCC大的交變電壓消除或?qū)⑵漕l率移出人耳聽(tīng)感頻段(人耳最敏感音頻為1KHz~3KHz)。
（3）MLCC由于自身體積較小，其自身振動(dòng)引起的噪聲其實(shí)是比較小的 。我們主要要放置MLCC帶動(dòng)PCB一起振動(dòng)。所以，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮MLCC的PCB布局，不要將可能產(chǎn)生嘯叫的MLCC放置在PCB應(yīng)力較弱，PCB容易被振動(dòng)的位置，從而幫助降低嘯叫水平。
（4）加厚MLCC底部保護(hù)層。
由于保護(hù)層厚度部分是沒(méi)有內(nèi)電極的，這部分的BaTiO3陶瓷不會(huì)發(fā)生形變，當(dāng)兩端的焊錫高度不超過(guò)底保護(hù)層厚度，這時(shí)產(chǎn)生的形變對(duì)PCB影響要小，有效地降低噪聲。如圖
（5）附加金屬支架結(jié)構(gòu)。
金屬支架結(jié)構(gòu)如圖所示，它采用金屬支架把MLCC芯片架空。MLCC架空之后與PCB板不直接接觸，把逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變通過(guò)金屬支架彈性緩沖，振動(dòng)的能量減少傳遞給PCB板，減小嘯叫。
（6）使用壓電效應(yīng)弱的介質(zhì)材料設(shè)計(jì)制造。
通過(guò)對(duì)鈦酸鋇（BaTiO3）進(jìn)一步摻雜得到壓電效應(yīng)大大減弱的介質(zhì)材料，用其制造的MLCC可有效地降低噪聲。但是這樣會(huì)犧牲一定的介電常數(shù)和溫度特性，各MLCC廠家都有相應(yīng)低噪材質(zhì)的MLCC產(chǎn)品。
7、嘯叫有可能是晶振產(chǎn)生的么？
晶振（Crystal Oscillator）通常是一種穩(wěn)定的時(shí)鐘源，其設(shè)計(jì)旨在提供高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。晶振通常不會(huì)產(chǎn)生聽(tīng)得到的噪聲或嘯叫聲，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)目的是提供頻率精度和穩(wěn)定性。
然而，在一些特殊情況下，可能會(huì)發(fā)生一些問(wèn)題，導(dǎo)致晶振產(chǎn)生異常噪聲。一些可能導(dǎo)致晶振嘯叫聲的原因包括：
要解決可能導(dǎo)致晶振產(chǎn)生噪聲的問(wèn)題，可以考慮以下措施：
總體而言，正常工作的晶振應(yīng)該是不會(huì)產(chǎn)生嘯叫聲的。如果出現(xiàn)異常噪聲，建議仔細(xì)檢查電路和環(huán)境因素，可能需要進(jìn)一步地調(diào)試和優(yōu)化。
信有不少玩家在使用PC的過(guò)程中都聽(tīng)到過(guò)一種“滋滋滋”的聲音，這種聲音有些來(lái)自PC電源，有些則來(lái)自顯卡或主板，當(dāng)然也有來(lái)自其它硬件甚至是多個(gè)硬件共同發(fā)出，聽(tīng)起來(lái)就像是指甲刮黑板那樣，讓人很不舒服。這種聲音就是我們常說(shuō)的嘯叫聲，然而不同玩家碰到的嘯叫聲各有不同，不僅音量或高或低，出現(xiàn)的時(shí)機(jī)也各有不同，有玩家表示輕載待機(jī)的時(shí)候聲音非常明顯，也有玩家表示只有滿(mǎn)載是才聽(tīng)到嘯叫聲，很顯然雖然都是嘯叫，但引發(fā)嘯叫的原因是各不相同的，因某個(gè)硬件的故障而導(dǎo)致其它硬件發(fā)生嘯叫的事情也不罕見(jiàn)。
然而嘯叫本身并不是一種故障，事實(shí)上它是因?yàn)殡娮釉恼饎?dòng)引起的，而這種震動(dòng)在PC內(nèi)部可以說(shuō)是無(wú)處不在，屬于正常現(xiàn)象。而你之所以會(huì)聽(tīng)到嘯叫，只是因?yàn)樵駝?dòng)必然會(huì)產(chǎn)生聲音，而當(dāng)聲音的頻率落在20Hz到20000Hz也就是人耳聽(tīng)覺(jué)頻率范圍內(nèi)的時(shí)候才會(huì)讓我們聽(tīng)到。因此當(dāng)我們聽(tīng)到硬件發(fā)出嘯叫的時(shí)候，那只是因?yàn)槠湓恼饎?dòng)所發(fā)出的聲音正好處于我們能聽(tīng)到的頻率罷了。
那為什么我們的PC硬件在工作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生元件震動(dòng)呢？我們有沒(méi)有辦法避免嘯叫的發(fā)生，或者是消除硬件嘯叫的現(xiàn)象呢？這就是我們今天要跟大家探討的問(wèn)題。
PC硬件的嘯叫源自于電子元件的震動(dòng)，但并不是所用電子元件在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)震動(dòng)，事實(shí)上嘯叫多數(shù)情況下都來(lái)來(lái)源于電容或者電感等無(wú)源元件，其中電感的嘯叫是最常見(jiàn)的。目前比較常見(jiàn)的會(huì)產(chǎn)生嘯叫的硬件是顯卡、主板和電源，而這三者都有一個(gè)共同點(diǎn)，就是都使用了穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行供電，PC電源就不說(shuō)了，因?yàn)槠浔旧砭褪且粋€(gè)穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源，內(nèi)部無(wú)論是一次側(cè)還是二次側(cè)，本質(zhì)上都是穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電路；主板和顯卡上的供電電路雖然看著跟PC電源長(zhǎng)得不同，但是從原理上來(lái)說(shuō)也都是穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電路。至于穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電路的具體的工作原理大家可以參考我們此前的課堂文章《超能課堂(75)：我們的主板和顯卡是如何給CPU和GPU供電的？》，這里就不再展開(kāi)說(shuō)明。
穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)供電電路原理圖
而在穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電路中，電感是一個(gè)很重要的組成部分，其中輸出端的電感和電容是必備元件，因?yàn)镸osFET輸出的是脈沖電流，無(wú)法用來(lái)直接供電，必須經(jīng)過(guò)LC儲(chǔ)能電路后才能變成穩(wěn)壓電流。MosFET輸出的脈沖電流在頻率上與主控PWM的頻率是相同的，而電感的基本組成是磁芯和線圈，當(dāng)其接受到脈沖電流的時(shí)候，其會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，原理就跟喇叭類(lèi)似，只是后者可以發(fā)出復(fù)雜的聲音，而電感則只是單純跟隨者脈沖電流的而發(fā)生震動(dòng)。
電感的震動(dòng)來(lái)自于多個(gè)方面，首先其磁芯可能會(huì)產(chǎn)生名為磁伸縮的現(xiàn)象，就是隨著通過(guò)電流的大小發(fā)生極其微小的形變。由于在開(kāi)關(guān)電路中其接受的是脈沖電流，因此磁芯的形變是一種反復(fù)現(xiàn)象，因而從簡(jiǎn)單的形變發(fā)展為持續(xù)的震動(dòng)；此外脈沖電流通過(guò)的電感線圈的時(shí)候，線圈上本身也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)并引起繞組自身的震動(dòng)；即便電感采用閉合此路結(jié)構(gòu)，那也會(huì)也會(huì)因?yàn)槔@組磁芯與屏蔽磁芯存在間隙，通電產(chǎn)生磁場(chǎng)相互吸引而引起震動(dòng)。這些震動(dòng)雖然不明顯，但是疊加起來(lái)卻不容忽視，倘若震動(dòng)頻率正好處于人耳聽(tīng)覺(jué)范圍，我們就能聽(tīng)到其震動(dòng)的聲音，也就是嘯叫聲。
因此電感的震動(dòng)實(shí)際上是不可避免的，這是其結(jié)構(gòu)與工作原理帶來(lái)的。但震動(dòng)的聲音卻是可以聽(tīng)不到的，只要其電流的頻率不落在我們?nèi)硕穆?tīng)覺(jué)范圍內(nèi)即可。然而雖然PC硬件在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)盡量回避這樣的問(wèn)題，但是要100%回避卻不是一件容易的事情。而且除了電流頻率可能會(huì)引起電感嘯叫外，電流中的紋波也可能會(huì)導(dǎo)致這樣的問(wèn)題，紋波實(shí)際上就是直流電中的交流成分，這在穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電路也是難以避免的。
而為了應(yīng)對(duì)電感因?yàn)檎饎?dòng)所產(chǎn)生的嘯叫，除了在電路設(shè)計(jì)方面進(jìn)行優(yōu)化外，元件結(jié)構(gòu)方面也是很重要的。既然電感是因?yàn)榫€圈和磁受體震動(dòng)而產(chǎn)生的聲音，那么我們減少這個(gè)震動(dòng)就可以了，為此半封閉式電感和全封閉式電感誕生了。顧名思義，半封閉式電感和全封閉式電感就是在把常規(guī)的電感封閉在一個(gè)框框中，甚至是直接將其包起來(lái)，然后內(nèi)部填充可以固定磁芯和線圈的材料，徹底固化電感，同時(shí)外殼也有屏蔽漏磁的作用，以此減少漏磁對(duì)周邊元件的影響，以降低產(chǎn)生嘯叫的可能。
全封閉式電感和鐵素體電感已經(jīng)是現(xiàn)在顯卡和主板上的常客
然而半封閉式和全封閉式電感終究只是通過(guò)物理加固的方式來(lái)減少?lài)[叫，而這種物理加固是會(huì)隨著硬件使用時(shí)間的增加而減弱的，因此有些硬件在使用的早期確實(shí)感覺(jué)不到嘯叫，但使用時(shí)間長(zhǎng)了之后嘯叫就更變明顯了。而為了解決這個(gè)問(wèn)題，一體成型式的電感也就是我們常說(shuō)的鐵素體電感誕生了。這種一體成型的鐵素體電感是通過(guò)在軟磁性金屬磁粉中嵌入空心線圈后進(jìn)行一體成型而來(lái)，由于線圈和磁性體一體化，因此繞線間隙和磁芯間隙的問(wèn)題不復(fù)存在，因此這類(lèi)電感還會(huì)使用磁伸縮現(xiàn)象較小的金屬磁性材料，因此磁伸縮引起的嘯叫也會(huì)大大減小，當(dāng)這幾個(gè)因素都被限制的時(shí)候，電感的嘯叫自然大大緩解。
但是這并不意味著鐵素體電感不會(huì)嘯叫，畢竟磁伸縮現(xiàn)象是無(wú)法徹底消除的，但是鐵素體電感的嘯叫確實(shí)比其它電感要更小，如果電路本身在設(shè)計(jì)上無(wú)法徹底避免嘯叫問(wèn)題，采用鐵素體電感來(lái)削弱嘯叫現(xiàn)象也未嘗不可。
相比電感的嘯叫，電容嘯叫的原因其實(shí)簡(jiǎn)單得多，因?yàn)榛旧现挥蠱LCC陶瓷電容會(huì)產(chǎn)生嘯叫的現(xiàn)象，其它電容基本上是不會(huì)產(chǎn)生的。而MLCC陶瓷電容之所以產(chǎn)生嘯叫，那是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)所引起的，MLCC陶瓷電容存在壓電效應(yīng)，那就是當(dāng)其加載的電流屬于脈沖電流或者交流電的時(shí)候，其是會(huì)在疊層方向發(fā)生伸縮，從而帶動(dòng)PCB產(chǎn)生振動(dòng)，而這種振動(dòng)稱(chēng)之為板振。雖然MLCC陶瓷電容的壓電效應(yīng)只會(huì)帶來(lái)納米甚至是皮米級(jí)別的震動(dòng)，但是這種震動(dòng)往往是很多MLCC陶瓷電容共同產(chǎn)生的，疊加起來(lái)后足以讓PCB發(fā)出振動(dòng)的聲音，而當(dāng)這種震動(dòng)又剛好落在我們?nèi)硕穆?tīng)覺(jué)范圍內(nèi)的時(shí)候，那就是我們聽(tīng)到的嘯叫聲了。
MLCC陶瓷電容安裝不整齊并不一定是工藝不行，很有可能是故意改變安裝角度來(lái)可以減少?lài)[叫
與電感一樣，要解決這種板振帶來(lái)的嘯叫，最直接的方法就是電路設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，使不要讓板振頻率落在人耳聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)。如果確實(shí)無(wú)法避免，則可以通過(guò)元件結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化去緩解這個(gè)問(wèn)題。MLCC陶瓷電容本身的結(jié)構(gòu)是無(wú)法改變的，但我們可以通過(guò)給陶瓷電容加裝支架的方式來(lái)削弱壓電效應(yīng)所帶來(lái)的震動(dòng)。另外還可以通過(guò)優(yōu)化陶瓷電容安裝布局的方式，例如改變電容的安裝角度，使得它們的震動(dòng)不在一個(gè)方向上傳播，以此實(shí)現(xiàn)相互抵消來(lái)消除嘯叫。
如今的PC硬件其實(shí)已經(jīng)很少會(huì)出現(xiàn)嘯叫的現(xiàn)象，至少絕大部分的硬件在剛出廠的時(shí)候是不存在嘯叫的，但我們很難確保使用時(shí)間長(zhǎng)了也不會(huì)發(fā)生嘯叫問(wèn)題，畢竟MLCC陶瓷電容和電感是硬件上的必備元件，而它們的結(jié)構(gòu)和工作方式注定震動(dòng)是不可避免的，最多就是讓你聽(tīng)不到震動(dòng)產(chǎn)生的嘯叫。而當(dāng)嘯叫真的在使用過(guò)程中產(chǎn)生時(shí)，作為消費(fèi)者的我們有沒(méi)有方法去解決這個(gè)問(wèn)題呢？不能說(shuō)沒(méi)有，但效果可能并不理想，因?yàn)橐獜氐捉鉀Q嘯叫的問(wèn)題是要從電路結(jié)構(gòu)或者元件選料方面下功夫的，這也就意味著只有硬件廠商可以徹底解決硬件嘯叫的問(wèn)題，消費(fèi)者能做的只是在一定程度上緩解問(wèn)題而無(wú)法徹底消除問(wèn)題。
目前比較常用的緩解嘯叫的方法叫“滴膠法”，就是把406膠水或者502膠水填充到出現(xiàn)嘯叫的元件中，用來(lái)填充元件與PCB之間的縫隙或者是元件內(nèi)部的縫隙，通過(guò)物理緊固的方式來(lái)消除振動(dòng)引起的嘯叫。
全封閉式電感或者是貼片電感一樣會(huì)嘯叫，只是聲音一般會(huì)小一些
然而滴膠法往往是需要拆解硬件的，例如PC電源要拆開(kāi)外殼，顯卡和主板則需要拆卸散熱器等等。我們姑且不論滴膠法能否真的緩解嘯叫問(wèn)題，但拆解會(huì)喪失保修這點(diǎn)基本上是肯定的，因此如果玩家真的相信自己的手藝并認(rèn)為只需要滴膠就可以緩解嘯叫的問(wèn)題，那也應(yīng)該在硬件失去保修服務(wù)之后再行操作，不然在拆解或者滴膠的過(guò)程中引起別的問(wèn)題導(dǎo)致更大故障或者安全隱患的話(huà)，那顯然有些得不償失。
此外還有一種方法叫“插電容”，就是在顯卡或者主板的供電接口上自行接入濾波電容，以此降低輸出紋波對(duì)板卡的影響。這種方法對(duì)于紋波引起的嘯叫問(wèn)題是比較有效的，但也僅僅是對(duì)這個(gè)問(wèn)題有效，而且這樣的操作等于直接改變電路的結(jié)構(gòu)，對(duì)消費(fèi)者的手藝要求更高，接反電容或者使用錯(cuò)誤容量的電容導(dǎo)致嘯叫更明顯甚至是更多故障的情況也并不罕見(jiàn)。因此這個(gè)操作相比之前的滴膠法其實(shí)有更多的不穩(wěn)定因素，沒(méi)有100%的把握不建議玩家輕易嘗試。
有些電源標(biāo)配線材就已經(jīng)追加了濾波電容，但并不意味著這樣就不會(huì)引起嘯叫
這個(gè)“插電容”的操作有兩種方式，一種是“用哪個(gè)接口插哪個(gè)接口”，例如要用在顯卡供電上，那就在連接顯卡的PCI-E供電接口上使用，+12V輸出接電容的正極，GND接電容的負(fù)極，CPU供電和主板供電也是如此類(lèi)推；另一種則是“哪個(gè)接口空閑接那個(gè)”，這個(gè)就相當(dāng)于是給整個(gè)電源追加濾波電容，連接的方法與前一種相同，但因?yàn)榻涌谑强臻e的，因此在接入的時(shí)候會(huì)更簡(jiǎn)單一些。當(dāng)然如果你的電源是模組線材的話(huà)，那么直接選擇定制模組線也是可以的，就看你自己認(rèn)為有沒(méi)有這個(gè)必要了。
至于電容的容量選擇，除非你明確知道電源和對(duì)應(yīng)設(shè)備所配置的具體電容，不然大部分情況下只能通過(guò)實(shí)際操作去進(jìn)行試驗(yàn)，可以簡(jiǎn)單地從小容量電容例如16V/100μF的開(kāi)始試驗(yàn)，一般來(lái)說(shuō)需要用到1000μF或者2000μF都是正常的，但如果已經(jīng)達(dá)到或接近3000μF都解決不了問(wèn)題，那就說(shuō)明插電容這個(gè)方法是對(duì)于當(dāng)前的嘯叫問(wèn)題是無(wú)效的，還請(qǐng)?jiān)谝鸶髥?wèn)題之前盡快停止試驗(yàn)。
當(dāng)然如果你覺(jué)得滴膠法或者加濾波電容的方法過(guò)于硬核的話(huà)，那么我們還可以嘗試通過(guò)別的方法來(lái)改善我們的體驗(yàn)，例如把機(jī)箱放遠(yuǎn)一點(diǎn)，讓傳過(guò)來(lái)的嘯叫聲衰減到不引起自己注意的程度，使用靜音型機(jī)箱把嘯叫聲“困”在機(jī)箱內(nèi)不讓它傳播到外面，通過(guò)音量更高的外放音響和耳機(jī)“覆蓋”嘯叫聲，又或者是使用可以隔絕噪音的降噪耳機(jī)等等。雖然這些“聽(tīng)不見(jiàn)就不嘯叫”的做法是有些自欺欺人，但是在“降低嘯叫聲”的效果上還是很不錯(cuò)的。
但如果你執(zhí)行了上述的這些方法卻依然無(wú)法緩解嘯叫時(shí)，而且你已經(jīng)無(wú)法接受硬件嘯叫所帶來(lái)的影響，這個(gè)時(shí)候你就只能更換相應(yīng)的硬件，或者將硬件送修，看看廠商是否有能力幫你解決相應(yīng)的問(wèn)題。然而判斷哪一個(gè)硬件在嘯叫不是一件難事，但是要判斷引起嘯叫的原因卻并不容易，要徹底解決問(wèn)題是需要時(shí)間的，能一勞永逸固然是好事，但短時(shí)間解決不了也是常見(jiàn)的事情，還得心平氣和地慢慢折騰，畢竟這也算是DIY的一種“樂(lè)趣”。
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