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1. ノイズ発生の原理
ノイズは物体の振動によって発生します。スピーカーを例に挙げて、振動の原理を理解しましょう。
スピーカーは電気エネルギーを直接音エネルギーに変換するわけではありません。代わりに、キャリア電流（ボイスコイルまたはコイル）を使用して磁石の間で相互作用し、ボイスコイルを振動させてダイアフラムを駆動します：電気エネルギー - 機械的エネルギー - 音エネルギー。
スピーカー：コイルの両端での電流の方向が変わるとき、それは永久磁石の磁場と直接相互作用し、ボイスコイルを振動させ、ダイアフラムを振動させます。電気エネルギー - 機械的エネルギー - 音エネルギー。
スピーカーは、コイル内の電流が変わることで発生する機械的エネルギーを音に変換して音を出します。インダクタをスピーカーとして作ることはできますか？
コイルに振動膜を追加し、小さな音響空間を作ると、インダクタはスピーカーになります。実際には、振動膜や音響空間をインダクタのコイルに追加しなくても、インダクタの端子に十分な駆動電流を供給すると、音を出すことができます。しかし、機械エネルギーを音響エネルギーに変換する効率は非常に低く、音は非常に小さく、音量も低いため、聞き取りづらいです！
2. インダクタは音を発生させるのですか？
もしピューピュー（きしむ）という音が聞こえる場合、それはインダクタの両端に約20Hz - 20kHz（人間の耳の可聴範囲）のスイッチング電流があることを確実に示しています。例えば、DC-DCコンバータでのインダクタのピューピュー音の場合、過負荷電流により、DCコンバータ内に電流制限保護回路があります。ロード電流がIC内のスイッチング（MOS）の電流容量を超えた場合、電流制限検出回路はロード電流が高いと判断します。そして、DAC内の内部スイッチのデューティー比を即座に調整するか、またはスイッチング動作を完全に停止します。スイッチが停止してから再開されるまでの時間サイクルはちょうど数kHzの周波数範囲にあり、この周期的なスイッチング周波数がピューピュー音を発生させます。
ヒューヒューという音の大きさは、インダクタの巻き線の品質と若干関係があります。緩い巻き線ほど、大きなヒューヒュー音が発生します。
3. インダクタが音を出す条件
① インダクタを通る電流の大きさの変化 → これにより磁束が変化します。
② インダクタの周囲にレンツの法則を誘発するのに十分な導体が存在する → 導体はインダクタの磁束を感知し、反発する磁場を生成する → ランプのアルミニウムケース/コンデンサがこのような条件を提供する。私たちは知っている通り、同じ極の磁石は互いを排斥し、逆の極は引き寄せる。インダクタ/トランスが動作すると、内部で強い交流磁界が生成される。この磁界内の磁芯とコイルは磁力にさらされる。これらの力が周期的な振動、摩擦、または材料の変形を引き起こすと、音が発生する。高周波励起源と複雑な機械構造によって形成される振動系は、聴覚可能な騒音を発生させることがある。
4. コイルの振動がインダクタノイズを引き起こす
インダクタコイルの巻き線間の隙間が大きく、配置が十分に密でない場合、また、グルーが完全に浸透してコイルの隙間を固定しなかった場合、ノイズが発生しやすくなります。交流の方向は周波数とともに連続的に変化します。その結果、コイルの巻き線同士で相互に引きつけられたり、反発したりします。周波数が増加すると、この引力・反発力が振動に変わります。振動の周波数が20Hzから20kHz（人間の耳が聞こえる音響範囲）に含まれる場合、ノイズが発生します。
解決策:
① コイルと磁芯の間のレンツの法則 → コイルの固定を強化してその動きを制限します。コイルを含浸させたり、線径を太くします。
② 磁芯同士のレンツの法則 → グルーでコアを固定し、可動スペースを制限します。
5. 磁歪（マグネトストリクション）がインダクタノイズを引き起こす
インダクタに使用される磁芯材料は、一般的に軟磁性材料です。磁性材料の磁性粉末原料には、磁気格子歪（マグネトストリクション）という現象が見られます。つまり、コア内の磁性粉末が磁化されると、材料の体積にわずかな変化が生じます。電圧が上がり、周波数が増加すると、この変化はより激しくなり、最終的に振動に発展します。磁芯の結合部分に隙間がある場合、共鳴が発生しやすく、ノイズが発生します。
解決策:
① 組み立てる際は、磁芯の接合面の隙間を最小限に抑えるようにします。締め付け力は適切に均一にして、コア同士が密着するよう確保します。さらに、コアの中柱のエアギャップ付近の隙間は共鳴しやすいので、最も良い方法は完全に接着剤で埋めることです。
②高い磁束密度と低い磁気伸縮を持つ磁芯材料に交換する：これにより歪みや振動が小さくなり、効果的にノイズを低減できます。
③より細かい磁性粉から作られたコア材に交換する。小さな粒子径の鉄粉を使用して、粒子間のギャップ距離を減らし、ギャップの数を増やすことができる。この行動は、磁壁間の摩擦によって発生する振動周波数を一般的な聴覚範囲である20kHzを超えるようにする。
注意: 振動周波数が20kHzを超えると、人間の耳では聞こえなくなります。
6.回路共鳴によるノイズ
回路には寄生容量が存在します。電源周波数が回路の固有LC周波数に達すると、または非常に近づくと、共鳴が発生します。共鳴周波数が偶然オーディオ範囲内にある場合、ノイズが発生します。
解決策:
① パワー管理ICの出力周波数を調整して、共鳴周波数ポイントを避ける。
② インダクタ値を調整して、共鳴周波数ポイントを避ける。（例えば、インダクタンス値の上下限を取り、共鳴周波数を変更することを目的とする）。
7. コロナ放電によって引き起こされるノイズ
材料の絶縁不良により部分放電が発生し、これは通常、絶縁塗料線の損傷、引っ搔き傷、またはピンホールなどの欠陥として現れる。特定の高電圧条件下では、これにより周囲環境への電気的放電が引き起こされ、隣接する空洞で共鳴が誘発される。
解決策:
コイルの含浸処理：含浸を通じてコイルの絶縁性能を向上させる。
高品質のエナメル線に交換する: 絶縁性が更好的なエナメル線を使用してください。
8.インダクタの過負荷運転
実際の動作電流が大きすぎると、定格電流の1/3に達するか、それを超えると、インダクタがノイズを発生することがあります。
解決策:
① コアの有効磁気透磁率を低下させ、コイルの巻数を増加させる。
② コアの窓の有効断面積を増加させる。
9.不均一な磁芯の研磨によるノイズ
製造プロセスにおいて、大電流インダクタの磁芯は通常、エアギャップ用に研磨が必要です。もしエアギャップの研磨が滑らかでない場合（特に中央柱のエアギャップ）、近隣の磁束の方向が歪み、磁束が集中し、これがノイズ発生の原因となる可能性があります。
溶液:
磁芯のエアギャップを滑らかに研磨する。
10.磁芯材質の損傷
完成した磁芯にひび割れがある場合や中央柱が折れている場合、コア内の磁性粉が磁化されると、マグネトstriction現象（磁気歪み：前述）によりノイズが発生します。
解決策:
高強度の磁気コア材料を選んで生産に使用します。
低膨張係数と柔軟性を持つ接着剤を使用して充填します。
11.基板配線設計と近接する磁場放射
不合理な基板配線設計、例えば閉ループとなる配線は、インダクタに干渉する強いEMI放射を引き起こす可能性があります。不適切な配線設計はまた、回路の共鳴を引き起こす可能性もあり、これらはいずれもノイズを生成します。さらに、近接する部品からの磁場放射がインダクタにノイズを発生させる原因にもなります。
解決策:
① クライアントと連携して回路設計を調整します。
② 干渉や放射源を避けるためにインダクタの位置を変更してください。
結論：以上では、インダクタのノイズ問題について一般的に分析しました。我们知道、音は振動によって生じます——そしてインダクタのノイズも同じ原理です。このような問題に対処するには、まず振動の原因を特定し、その後科学的で合理的な対策を講じる必要があります。