PWM 調光時電感為什麼會發出音頻噪音？磁致伸縮與機械共振的原理解析

用 PWM 進行 LED 調光時，電感發出惱人的音頻噪音——這不是電路故障，而是物理效應與機械結構問題的組合。本篇分析三大可能原因與對應的解決方案。

原因一：磁致伸縮（Magnetostriction）

鐵芯材料在磁化時會產生機械形變，稱為磁致伸率（λ_s）。當 PWM 訊號作用在電感上時，磁芯以兩倍於 PWM 頻率的速率來回形變。雖然 65kHz 超過人耳可聽範圍，但 PWM 波形中的諧波成分（尤其是低頻調製邊帶）會調製這個機械振動，產生可聽見的音頻。

如果線圈繞製不夠緊密，漆包線在交替磁力作用下會來回振動。這個振動的頻率與磁力變化頻率直接相關，在某些情况下會產生 1kHz~5kHz 的可聽噪音。

這類問題在潮濕環境下更嚴重，因為線圈膨脹後更鬆動。

功率電感在工作時會對周圍的空氣和 PCB 板施加週期性的磁力。如果電感固定不夠堅固（只用膠水簡單固定），電感與 PCB 板可能形成一個彈簧-質量系統，在特定頻率發生機械共振，放大噪音。

有一個簡單的測試方法：用手指輕輕按住電感本體，如果噪音明顯減小，代表是電感本身的機械振動問題；如果噪音不變，則可能是 PCB 共振或電路問題。