تحلیل مختصر نویز سلف و راه‌حل‌ها

۱. اصل تولید نویز

نویز توسط ارتعاش جسم‌ها تولید می‌شود. بیایید با گرفتن مثالی از یک بلندگو به اصل ارتعاش بپردازیم.
یک بلندگو نمی‌تواند انرژی برق را به صورت مستقیم به انرژی صوتی تبدیل کند. بلکه از جریان حامل (گردان گوشتی یا گردان) برای تعامل بین مغناطیس‌ها استفاده می‌کند، که باعث می‌شود گردان گوشتی نوسان کند و دیافراگم را به حرکت درآورد: انرژی الکتریکی - انرژی مکانیکی - انرژی صوتی.
یک بلندگو: هنگامی که جهت جریان در دو طرف گردان تغییر کند، این جریان به طور مستقیم با میدان مغناطیسی مغناطیس دائمی تعامل پیدا می‌کند، که باعث نوسان گردان گوشتی و حرکت دیافراگم می‌شود. انرژی الکتریکی - انرژی مکانیکی - انرژی صوتی.
یک بلندگو صدا را با تبدیل انرژی مکانیکی حاصل شده از تغییر جریان در گردان تولید می‌کند. آیا می‌توان یک سلف را به عنوان بلندگو استفاده کرد؟
اگر یک م摸 بر افزار به سیم پیچ تقویت کننده اضافه شود و یک فضای صوتی کوچک ایجاد شود، تقویت کننده به یک بلندگو تبدیل می شود. در حقیقت، حتی بدون اینکه ممور بر افزار و فضای صوتی به سیم پیچ تقویت کننده اضافه شود، اگر جریان کافی به دسته بندی های تقویت کننده اعمال شود، می تواند صدا تولید کند. با این حال، کارایی تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی صوتی بسیار کم است، صدای تولیدی بسیار ضعیف است و حجم آن پایین است، بنابراین شنیدن آن دشوار است!

۲.آیا تقویت کننده ها نیز صدای نامطلوب تولید می کنند؟

اگر صدای فیصک (شپش) را شنیده باشید، اطمینان دارید که جریان تبادلی به مقدار حدود 20Hz تا 20kHz (دامنه گوش انسان) روی اندازه‌گیر قرار دارد. به عنوان مثال، در حالت فیصک کردن اندازه‌گیر در تبدیل کننده DC-DC، به علت جریان بار زیاد، مدار محافظت محدودکننده جریان در داخل تبدیل کننده DC وجود دارد. هنگامی که بار فراتر از ظرفیت جریان درونی سوئیچ (MOS) IC می‌رود، مدار تشخیص محدودکننده جریان تعیین می‌کند که جریان بار خیلی بالاست. سپس به طور فوری دوره کاری سوئیچ‌های داخلی در DAC را تنظیم می‌کند یا عملیات سوئیچینگ را کاملاً متوقف می‌کند. سوئیچینگ فقط زمانی که جریان بار در دامنه استاندارد تشخیص داده می‌شود، به حالت عملکرد عادی بازمی‌گردد. چرخه زمانی از متوقف کردن سوئیچ تا بازآغاز آن دقیقاً در دامنه فرکانس چند kHz قرار دارد و این فرکانس سوئیچینگ دوره‌ای است که صدای فیصک را تولید می‌کند.

میزان صدای فلوت مرتبط با کیفیت پیچش سلف است. پیچش‌های آسان‌تر صدای فلوت قوی‌تری تولید خواهند کرد.

۳. شرایط صدازدایی سلف

① تغییر در مقدار جریان عبوری از سلف → این منجر به تغییر در شدت فلکس مغناطیسی می‌شود.
وجود یک رسانا در اطراف سلف، کافی برای ایجاد اثر لنتس → رسانا میدان مغناطیسی سلف را تشخیص می‌دهد و میدان مغناطیسی دفعی تولید می‌کند → جعبه آلومینیومی/خازن یک لامپ چنین شرایطی را فراهم می‌کند. همانطور که می‌دانیم، قطب‌های مشابه مغناطیس از هم دفع می‌شوند در حالی که قطب‌های مخالف به هم جذب می‌شوند. وقتی یک سلف/ترانسفورمر عمل می‌کند، میدان مغناطیسی قوی و متناوبی را در داخل خود تولید می‌کند. هسته مغناطیسی و سیم‌پیچ‌ها در این میدان تحت نیروهای مغناطیسی قرار می‌گیرند. اگر این نیروها ارتعاشات دوره‌ای، اصطکاک یا تغییر شکل مواد را ایجاد کنند، صدا تولید می‌شود. سیستم ارتعاشی شکل‌گرفته توسط منبع تحریک فرکانس بالا و ساختار مکانیکی پیچیده ممکن است صدای شنوایی تولید کند.

4. ارتعاش سیم‌پیچ علت صدای سلف می‌شود

اگر فاصله بین لوله‌های سیم پیچ مخملی بزرگ باشد و جایگاه‌گیری آن به اندازه کافی محکم نباشد، و اگر چسب نتواند به طور کامل درون فضای بین لوله‌ها نفوذ کند و آن را ثابت کند، احتمالاً صدا تولید خواهد شد. جهت جریان الکتریکی متناوب به طور مداوم با فرکانس تغییر می‌کند. بنابراین، جذب و دفع متقابل بین لوله‌های پیچ اتفاق می‌افتد. هنگامی که فرکانس افزایش می‌یابد، این جذب - دفع به ارتعاش تبدیل می‌شود. زمانی که فرکانس ارتعاش بین 20Hz تا 20kHz (دامنه صوتی قابل شنیدن برای گوش انسان) قرار دارد، صدا تولید می‌شود.

راه‌حل‌ها:
① قانون لنز بین پیچ و هسته مغناطیسی → تثبیت پیچ را تقویت کنید تا حرکتش محدود شود. پیچ را اشباع کنید یا قطر سیم را افزایش دهید.
② قانون لنز بین هسته‌های مغناطیسی → از چسب استفاده کنید تا هسته‌ها را ثابت کنید و فضاي قابل حرکت آنها را محدود کنید.

5. مغناطوسازگاری (چولگی مغناطیسی) علت صدای تولید شده توسط اندرکتور است

مواد مغناطیسی استفاده شده در خازن‌های مغناطیسی معمولاً از مواد مغناطیسی نرم تشکیل شده‌اند. مواد خام پودر مغناطیسی از پدیده تحریف شبکه مغناطیسی (مگنتوسترسیون) نشان می‌دهند، یعنی هنگامی که پودر مغناطیسی درون هسته مغناطیسی می‌شود، حجم مateriaل تغییرات جزئی خواهد داشت. با افزایش ولتاژ و فرکانس، این تغییرات شدید‌تر می‌شوند و در نهایت به لرزش تبدیل می‌شوند. اگر بین قسمت‌های متصل شده هسته‌های مغناطیسی فاصله وجود داشته باشد، احتمال رخ دادن رزونانس بالا است که باعث تولید صدا می‌شود.

راه‌حل‌ها:
① هنگام مونتاژ، سعی کنید فاصله بین سطوح متصل شده هسته‌های مغناطیسی را به حداقل برسانید. نیروی فشردن باید مناسب و یکنواخت باشد تا اطمینان حاصل شود هسته‌ها به طور محکم به هم متصل شده‌اند. علاوه بر این، فضای فاصله در گپ هوایی ستون مرکزی هسته به راحتی می‌تواند رزونانس ایجاد کند. بهترین روش این است که این فضا را کاملاً با چسب پر کنید.
جایگزینی با مادهٔ هسته‌ای مغناطیسی با چگالی فلکس مغناطیسی بالا و مغناطوسازگاری کم: تحریف و ارتعاش کمتر می‌تواند نویز را به طور مؤثر کاهش دهد.
جایگزینی با مواد هسته‌ای ساخته شده از پودر مغناطیسی ریزتر. می‌توانیم از پودر آهن با اندازه ذرات کوچک‌تر استفاده کنیم تا فاصله بین ذرات را کاهش دهیم و تعداد فواصل را افزایش دهیم. این کار باعث می‌شود فرکانس ارتعاش حاصل از اصطکاک بین دیواره‌های مغناطیسی فراتر از محدوده شنوایی عمومی 20kHz برود.
تذکر: وقتی فرکانس ارتعاش بیشتر از 20kHz می‌شود، برای گوش انسان غیرقابل شنیدن می‌باشد.

6. نویز ناشی از رزونانس مدار

ظرفیت جانبی در مدار وجود دارد. وقتی فرکانس منبع توان به فرکانس طبیعی LC مدار نزدیک می‌شود یا به آن می‌رسد، رزونانس رخ می‌دهد. اگر فرکانس رزونانس به صورت تصادفی در محدوده صوتی قرار بگیرد، نویز تولید می‌شود.

راه‌حل‌ها:
تنظیم فرکانس خروجی مدار مدیریت توان را انجام دهید تا از نقطه فرکانس نورانی دور بمانید.
مقدار اندرکنده را تنظیم کنید تا از نقطه فرکانس نورانی دور بمانید. (برای مثال، گرفتن حدود بالا و پایین مقادیر اندرکنده، که هدف آن تغییر فرکانس نورانی است).

شوم الکتریکی ناشی از اثر تاج

放لکتریسیته جزئی به دلیل عایق‌بودن ضعیف مواد رخ می‌دهد، معمولاً به شکل عیوب در عایق سیم لاکی بیان می‌شود، مانند آسیب، خط‌ها یا سوراخ‌های کوچک بین لوله‌ها. تحت شرایط ولتاژ بالا خاص، این منجر به آزاد سازی الکتریکی به محیط اطراف می‌شود و نورانی در حفره‌های مجاور را برانگیخته می‌کند.

راه‌حل‌ها:
پردازش نفوذ ماسه: بهبود عملکرد عایق ماسه از طریق نفوذ.
جایگزینی با سیم آبی‌شده با کیفیت بالاتر: از سیم آبی‌شده با ویژگی‌های عایق‌کننده بهتر استفاده کنید.

8. عملکرد بارگیری بیش از حد سلف

اگر جریان عملیاتی واقعی خیلی بزرگ باشد، به گونه‌ای که به یا فراتر از ۱/۳ جریان نامه‌ای برسد، ممکن است باعث صدور صدا توسط سلف شود.

راه‌حل‌ها:
① کاهش نفوذپذیری مغناطیسی مؤثر هسته و افزایش تعداد گردش‌های پیچ است.
②افزایش مساحت断面 مؤثر پنجره هسته.

9. نویز ناشی از گردنده‌زنی نامساوی هسته مغناطیسی

در فرآیند تولید، هسته‌های مغناطیسی سلف‌های جریان بالا معمولاً نیاز به گردنده‌زنی برای فاصله هوایی دارند. اگر فاصله هوایی به طور滑نک گرد شود (به ویژه فاصله هوایی ستون مرکزی)، جهت فلکس مغناطیسی در نزدیکی آن تغییر کرده و باعث خفگی فلکس می‌شود که احتمالاً منجر به تولید نویز می‌شود.

راه‌حل:
فاصله هوایی هسته مغناطیسی را به طور مشخص گرد کنید.

10. آسیب به مواد هسته مغناطیسی

اگر هسته مغناطیسی تموم شده شکسته شده یا ستون مرکزی آن شکسته باشد، وقتی ذرات مغناطیسی داخل هسته مغناطیسی شده‌اند، به علت پدیده انقباض مغناطیسی (مagnetostriction: که قبلاً توضیح داده شده است) نویز تولید می‌شود.

راه‌حل‌ها:
مواد مغناطیسی با قویت بالا را برای تولید انتخاب کنید.
چسبی با ضریب گسترش پایین و انعطاف‌پذیری برای تکمیل استفاده کنید.

11. طراحی خطوط PCB و تابش میدان مغناطیسی نزدیک

طراحی نادرست خطوط PCB، مانند شکل‌گیری حلقه بسته، می‌تواند تابش EMI قوی ایجاد کند که با عامل‌ها مداخله می‌کند. طراحی نادرست خطوط ممکن است همچنین به رزونانس مدار بیفزاید، که هر دو صدا تولید می‌کنند. علاوه بر این، تابش میدان مغناطیسی از مولفه‌های نزدیک می‌تواند باعث صدور صدا در سلف‌ها شود.

راه‌حل‌ها:
① با مشتریان برای تنظیم طراحی مدار ارتباط بگیرید.
② سلف را جابه‌جا کنید تا از منابع اغتشاش و تابش دور بماند.
نتیجه‌گیری: موارد فوق به طور خلاصه به تحلیل مشکلات صوتی سلف می‌پردازد. همانطور که می‌دانیم، صدا توسط نوسان تولید می‌شود و نویز سلف نیز بر اساس همین اصل است. برای حل چنین مشکلاتی، باید منبع نوسان را شناسایی کرده و سپس اقدامات منطقی و علمی را اتخاذ کنیم.