摘 要：针对小型电源适配器产品噪声的特点，提出了一种小型电源适配器的噪声测试方法。介绍了该噪声测试系统的原理和各个组成部分，并对小型电源适配器工作时产生的噪声进行了测量，结合所测得的噪声信号对电源适配器的噪声特性进行了研究，为小型电源适配器降噪设计改进提供了一定的参考。
关键词：电源适配器；噪声特性；测量方法
0 引言
电源适配器（Power Adapter）又被称为外置电源，是一种小型便携式电子设备和电子电器供电电源变换设备。在实际生活中，电子器件往往不可直接使用家用电力，因为家用电力为220 V的电源电压，而普遍的电子产品一般所需的电源电压为5～50 V左右。电源适配器的供电电压变换能力可以让我们方便、安全地使用这些电子产品。
随着科技的发展，个人拥有的电子、电器产品的数量越来越多，而相应的充电设备（电源适配器）的数量也在增加。电源适配器工作时会产生噪声，影响人们的健康生活。研究表明，噪声可使人的情绪烦躁不安，出现注意力不集中、记忆力减退和头晕失眠等症状。长期在噪声环境下工作和生活的人，不仅听觉器官会受到损伤，而且神经系统、心血管系统和胃肠系统都会有不良反应，从而导致身体的抵抗能力减弱、健康水平下降。因此，电源适配器工作时所产生的噪声问题引起了消费者越来越多的投诉。为了解决这一问题，目前很多电源适配器生产商已经开始在研发和生产过程中对噪声采取相应的措施进行控制，以防止产品出现噪声问题。基于此，针对电源适配器噪声测量方法的研究就显得尤为重要。
1 电源适配器噪声产生的原因
电源适配器一般由外壳、电源变压器和整流电路组成，其工作原理为将输入的220 V交流通过变压器变压，经过整流器变直流。小型电源适配器的变压器是由铁粉芯制成的、实现电压转换的磁路装置，变压器在通电后产生磁通，磁通会导致铁粉芯形变产生机械振动，从而发出扰人的噪声。
2 小型电源产品噪声测试现状
各类电子产品的噪声测量都应遵循或参考有关测试规范进行，这些规范包括但不限于国际标准、国家标准、部颁标准、专业规范和企业标准。目前多数噪声测试标准都是针对高强噪声产品制定的，该类型产品大多数都带有散热风扇，所辐射的噪声较大。YD/T 731-2008《通信用高频开关整流器》和YD/T 1058-2007《通信用高频开关电源系统》这两份标准中列出的噪声测试方法都是在距离样品前方1 m处进行测量，并且只需测得一个噪声值。但是，小型电源产品适配器生产商参考该标准对产品进行噪声测试时，测得的噪声值都很小，不能准确地获取被测样品的噪声频谱特性，无助于产品噪声的改善。基于以上小型电源产品噪声测试的现状，本文对小型电源产品的噪声测试方法进行了研究。
3 噪声测试
3.1 噪声测试方法的来源
作为一个一线声学测试工程师，笔者经常会收到很多关于电源适配器噪声的测试需求。在最开始时，客户一般都要求参考现行的噪声测试标准进行测试，虽然测得的产品噪声值都非常小，但销售出去的产品频繁地被消费者投诉存在噪音问题。针对该问题，笔者所在的实验室和产品生产商及时地沟通，在了解了产品的工作原理后，决定改变测试方法，缩短测试距离，增加测试方位，测试产品在任意状态下的噪声参数，最终获取了产品可能产生的最大噪声值，作为产品噪声值。该方法最终获得了客户的认可并作为后续的产品噪声测试方案。
3.2 噪声测试系统
噪声测量是在声场中指定的位置或区域内进行的。测量时，所使用的声学仪器应当满足测量目标的精度要求。一个噪声测量系统基本包含三大部分:接收部分、信号处理部分和指示记录部分，其框架如图1所示。
图1 噪声测量的基本系统
接收部分包括传声器和前置放大器，其中，传声器是一个能够将声信号转化为电信号的换能元件，其作用是对声信号进行采集，它是整个测量系统的核心元件。信号处理部分一般由采样系统和信号处理系统两个基本系统组成。采样系统是对传声器收集到的声信号按一定的频率进行采样，从而实现信号的离散化、数字化的系统；信号处理系统则是通过中央数字处理器执行各种运算程序，对采样得到的数字信号进行分析的系统。指示记录部分是指测量结果的显示和记录系统，主要通过指示仪表和记录元件实现。本文中的噪声测量系统主要由以下设备组成:
1）传声器——B&K 4189；
2）采样系统和信号处理系统——B&K 3560C，B&K PULSE LabShop Version18.1.1.9；
3）指示仪表——HP计算机。
3.3 噪声测试试验验证
a）测点方位布置
本文中阐述的测试方法参考了GB/T 18313-2001中关于信息技术设备和通信设备噪声声功率级半球形包络测试方法，但是考虑到测试时间和成本因素，本测试方法将测量点减少至5个，传声器正对测试样品几何中心。测试距离可根据产品噪声特性进行相应的调整。测点位置如图2所示。
图2 测点位置示意图和实物图
b）测试声场环境和测试仪器设置
测试声场环境为半消声室，其净空尺寸的长宽高为8.8 m× 4.8 m×3.2 m，背景噪声小于10 dBA。测试环境比较理想，K1（背景噪声修正系数）、K2（环境修正系数）系数均取0。
测试仪器设置:测试前后，均采用B&K 4231型声校准器对整个测试系统进行校准以保证测试数据的准确性和可靠性。
分析频率范围:100 Hz～20 kHz；
平均时间:30 s；
计权网络:A计权。
c）测试结果
针对某型适配器在不同的测试距离的条件下测试噪声，噪声测试结果如表1所示，声压级频谱曲线如图3-4所示。
表1 不同测试距离下的噪声测试结果
图3 测试距离为10 cm时不同方位的声压级频谱曲线
图4 测试距离为100 cm时不同方位的声压级频谱曲线
4 实验结果分析
分析表1的测试结果可知，左侧靠近电源适配器变压器位置的变压器所测得的噪声值较大，并且为高频噪声。根据该类型产品的工作原理可以判定该产品的主要噪声源器件为变压器。比较测试距离为100 cm和10 cm时不同方位的声压级频谱曲线可知，测试距离为100 cm时，声压级频谱曲线平滑，而测试距离为10 cm时，声压级频谱曲线在高频部分出现明显的尖峰，表明:如果测试距离太远，则将无法获知该产品的噪声频谱特性。
5 结束语
为了获得小型电源适配器产品的噪声特性，本文对其噪声测试方法进行了研究。并对该测试方案采集的电源适配器辐射噪声数据进行了分析，了解了电源适配器工作时的噪声特性，为电源适配器生产商提供了有效的噪声测试方案，并对后续电源类产品的降噪设计的改进提供了一定的参考。
