EN
1.Princip vzniku šumu
Šum vzniká vibracemi objektů. Vezměme si jako příklad reproduktor, abychom porozuměli principu vibrace.
Reproduktor nepřevádí elektrickou energii přímo na zvukovou energii. Místo toho používá nosný proud (hlasovou soustruhu nebo spirálu) k interakci mezi magnety, čímž se hlasová soustruha otřásá a pohání membránu k vibraci: elektrická energie - mechanická energie - zvuková energie.
Reproduktor: Když se směr proudu v obou koncích spirály mění, přímo interaguje s magnetickým polem trvaleho magnetu, což způsobuje, že se hlasová soustruha otřásá a pohání membránu k vibraci. Elektrická energie - mechanická energie - zvuková energie.
Reproduktor vyvolává zvuk převodem mechanické energie generované změnou proudu ve spirále. Může být induktor převeden na reproduktor?
Pokud je k cívkovému součásti induktoru přidána vibrující membrána a vytvořena malá zvuková dutina, stane se induktor reproduktorem. Ve skutečnosti dokonce ani bez přidání vibrující membrány a zvukové dutiny k cílce induktoru, pokud je na terminálech induktoru aplikovaný dostatečně velký řídící proud, může také vyrábět zvuk. Nicméně účinnost převodu mechanické energie na zvukovou energii je velmi nízká, zvuk je velmi slabý a hlasitost nízká, čímž je těžko slyšet!
2.Produkují také induktory šum?
Pokud slyšíte pískání (štěkání), je jisté, že přes induktor probíhá přepínání proudové frekvence asi 20Hz - 20kHz (rozsah lidského ucha). Například v případě pískání induktoru v konverzor DC - DC je vnitřní obvod pro ochranu omezení proudu. Pokud překročí aktuální zátěž kapacitu interního přepínání (MOS) IC, detekční obvod omezení proudu určí, že zátěžní proud je příliš vysoký. Poté okamžitě upraví cyklus pracovního času interních přepínačů v DAC nebo úplně zastaví přepínací operaci. Přepínání se vrátí do normálního režimu až po tom, co bude detekováno, že zátěžní proud je v rámci standardních hodnot. Časový cyklus od zastavení přepínače do jeho restartu je přesně v rozsahu několika kHz a právě tento periodický přepínací frekvence generuje pískavý zvuk.
Velikost pískavého zvuku je nějak související s kvalitou vedení indukce. Volnější vedení vyprodukuje hlasitější pískavé zvuky.
3.Podmínky pro vydávání zvuku induktorem
① Změna velikosti proudu protékajícího induktorem → To způsobuje změnu magnetického toku.
② Přítomnost vodiče kolem indukce, dostatečná k vyvolání Lenzova efektu → Vodič zachytává magnetický flux z induktoru a generuje odpudivé magnetické pole → Aluminová nádrž/kondenzátor lampy poskytuje takovou podmínku. Jak víme, stejné póly magnetů si odporují, zatímco opačné póly se přitahují. Když induktor/transformátor funguje, vygeneruje silné střídavé magnetické pole uvnitř. Magnetické jádro a soustruhy v tomto poli jsou podrobeny magnetickým silám. Pokud tyto síly způsobují periodické kmitání, tření nebo materiální deformaci, je vyprodukován zvuk. Vibracní systém tvořený vysokofrekvenčním exitačním zdrojem a složitou mechanickou strukturou může generovat slyšitelný zvuk.
4.Vibrace spirály způsobuje šum induktoru
Pokud jsou mezeri mezi vodiči spirály indukce velké a uspořádání není dostatečně pevné, a pokud lepidlo nepronikne plně a nespečuje mezery spirály, může docházet k vytváření hluku. Směr střídavého proudu se neustále mění s frekvencí. V důsledku toho dojde ke vzájemnému přitahování a odpudivání mezi vodiči spirály. S rostoucí frekvencí se toto přitahování-odpudivání promění ve vibraci. Když frekvence vibrace padne do intervalu 20 Hz až 20 kHz (zvukového rozsahu slyšitelného lidským uchem), vzniká hluk.
Řešení:
① Lensovův zákon mezi spirálou a magnetickým jádrem → Zpevněte spirálu tak, aby omezovala její pohyb. Pronikněte spirálou nebo zvětšete průměr drátu.
② Lensovův zákon mezi magnetickými jádry → Použijte lepidlo na pevné spojení jáder a omezte jejich pohyblivý prostor.
5. Magnetorestrinkce (magnetická deformace) způsobuje hluk induktoru
Materiály magnetického jádra používané v induktorech jsou obecně měkké magnetické materiály. Magnetické práškové suroviny magnetických materiálů projevují jev zkreslení magnetické sítě (magnetorestrinkce), což znamená, že při magnetizaci magnetického prášku uvnitř jádra dojde k mírným změnám objemu materiálu. S nárůstem napětí a frekvence se tato změna stává intenzivnější, nakonec vyústí ve vibraci. Pokud jsou mezi spojenými částmi magnetických jader mezery, je pravděpodobné, že dojde ke rezonanci, která vyvolává šum.
Řešení:
① Při montáži minimalizujte mezeru mezi spojovacími plochami magnetických jader. Svazovací síla by měla být přiměřeně rovnoměrná, aby byl zajištěn pevný kontakt mezi jádry. Navíc je prostor mezi mezerami v aerogapu centrálního sloupce jádra nejčastěji náchylný k rezonanci. Nejlepším přístupem je tento prostor úplně zaplnit lepidlem.
② Nahraďte magnetickým jádrem s vysokou hustotou magnetického toku a nízkou magnetorestrinkcí: menší zkreslení a vibrace mohou účinně snížit hluk.
③ Nahraďte jádry z jemnějšího magnetického prášku. Můžeme použít železný prášek s menšími částicemi, aby se zmenšila vzdálenost mezi částicemi a zvýšil počet mezer. Tato akce způsobí, že frekvence vibrací vyvolaných třením mezi magnetickými stěnami přesáhne obvyklý slyšitelný rozsah 20 kHz.
Poznámka: Když frekvence vibrace přesáhne 20 kHz, stává se nezaslechnutelnou pro lidské ucho.
6.Hluk způsobený rezonancí ve vedení
Parazitní kapacita existuje ve vedení. Když je frekvence napájecího zdroje stejná nebo velmi blízká přirozené LC frekvenci vedení, nastane rezonance. Pokud se frekvence rezonance nachází v audiomódu, vznikne hluk.
Řešení:
① Upravte výstupní frekvenci integrovaného obvodu správy energie tak, aby se vyhnula frekvenčnímu bodu rezonance.
② Upravte hodnotu indukce tak, aby se vyhnula frekvenčnímu bodu rezonance. (Například volbou horních a dolních mezí indukčních hodnot, což má za cíl změnit frekvenční rezonanci).
7. Koronový účinek vyvolaný šum
Dojde k parciálnímu vypouštění kvůli nedostatečné izolaci materiálů, které se obvykle projevují jako defekty na izolaci lakovacího drátu, jako poškození, škrábance nebo díry mezi vodiči. Za určitých vysokonapěťových podmínek to způsobuje elektrické vypouštění do okolního prostředí, což rozehrává rezonanci v sousedních dutinách.
Řešení:
Zachycení spirály: Zlepšete izolační vlastnosti spirály pomocí zachycovacího procesu.
Nahraďte vyšší kvalitou emailovaným drátem: Použijte emailované drát s lepšími vlastnostmi izolace.
8.Přetížené fungování indukce
Pokud je skutečný provozní proud příliš velký, dosahující nebo překračující 1/3 nominálního proudu, může to způsobit, že induktor bude vydávat hluk.
Řešení:
① Snížte účinnou magnetickou průchodnost jádra a zvětšete počet otáček spirály.
②Zvětšete účinnou průřezovou plochu okna jádra.
9.Šum způsobený nerovným leštěním magnetického jádra
Během výrobního procesu vyžadují magnetická jádra proudových induktorů obvykle leštění pro vzduchové mezerky. Pokud není leštění vzduchové mezery hladké (zejména vzduchové mezery středního sloupu), bude směr blízkého magnetického toku zkreslen, což může vést ke zácpám magnetického toku a pravděpodobně k vzniku šumu.
Řešení:
Lešťte vzduchovou mezeru magnetického jádra hladce.
10.Poškození materiálu magnetického jádra
Pokud je hotové magnetické jádro rozbité nebo je střední sloup přerušen, pak při magnetizaci magnetického prášku uvnitř jádra dochází kvůli fenoménu magnetostrikce (magnetická deformace: již vysvětlena) k vytvoření šumu.
Řešení:
Vyberte magnetické jádro materiálu s vysokou pevností pro výrobu.
Použijte lepidlo s nízkým koeficientem roztažnosti a pružností pro naplnění.
11.Návrh stopy PCB a elektromagnetické záření v okolí
Nesprávný návrh stopy na PCB, jako je třeba uzavřená smyčka stop, může způsobit silné EMI záření, které ruší indukcery. Nesprávně navržené stopy mohou také vést k rezonanci obvodu, což generuje šum. Navíc může elektromagnetické záření z blízkých komponentů způsobit, že induktory vyzařují šum.
Řešení:
① Konsultujte se zákazníky pro úpravu návrhu obvodu.
② Přesuňte induktor, aby se vyhnul interferenčním a radiacím zdrojům.
Závěr: Výše uvedené stručně analyzuje běžné problémy s hlukem induktoru. Jak víme, zvuk vzniká vibracemi – a hluk induktoru následuje stejným principem. Abychom řešili takové problémy, musíme identifikovat zdroj vibrací a poté přijmout vědecká a rozumná opatření.