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1. Le principe de génération de bruit
Le bruit est généré par les vibrations des objets. Prenons un haut-parleur comme exemple pour comprendre le principe de la vibration.
Un haut-parleur ne convertit pas directement l'énergie électrique en énergie sonore. Au lieu de cela, il utilise un courant porteur (bobine vocale ou bobine) pour interagir entre des aimants, faisant vibrer la bobine vocale et entraînant la vibration du diaphragme : énergie électrique - énergie mécanique - énergie sonore.
Un haut-parleur : lorsque la direction du courant aux deux extrémités de la bobine change, il interagit directement avec le champ magnétique d'un aimant permanent, provoquant la vibration de la bobine vocale et entraînant la vibration du diaphragme. Énergie électrique - énergie mécanique - énergie sonore.
Un haut-parleur produit du son en convertissant l'énergie mécanique générée lorsque le courant dans la bobine change. Un inducteur peut-il être transformé en haut-parleur ?
Si une membrane vibrante est ajoutée à la bobine de l'inducteur et qu'une petite cavité sonore est créée, l'inducteur devient un haut-parleur. En réalité, même sans ajouter de membrane vibrante ni de cavité sonore à la bobine de l'inducteur, si un courant suffisamment important est appliqué aux bornes de l'inducteur, il peut également produire du son. Cependant, l'efficacité de conversion de l'énergie mécanique en énergie sonore est très faible, le son est très faible et le volume est bas, ce qui rend difficile l'audition !
2.Les inducteurs produiront-ils également du bruit ?
Si vous pouvez entendre un sifflement (ou un craquement), il est certain qu'il y a un courant alternatif d'environ 20Hz - 20kHz (la plage de l'oreille humaine) à travers l'inducteur. Par exemple, dans le cas d'un sifflement de l'inducteur dans un convertisseur DC - DC, en raison d'un courant de charge excessif, il y a un circuit de protection de limitation de courant à l'intérieur du convertisseur DC. Lorsque la charge dépasse la capacité de courant interne du commutateur (MOS) de l'IC, le circuit de détection de limitation de courant déterminera que le courant de charge est trop élevé. Il ajustera alors immédiatement le cycle de travail des commutateurs internes dans le DAC ou arrêtera complètement l'opération de commutation. La commutation reprendra une opération normale uniquement après que le courant de charge sera détecté comme étant dans la plage standard. Le cycle temporel de l'arrêt du commutateur jusqu'à sa redémarrage est exactement dans la gamme de fréquence de quelques kHz, et c'est cette fréquence de commutation périodique qui génère le bruit de sifflement.
L'intensité du bruit sifflant est en partie liée à la qualité du bobinage de l'inducteur. Des bobinages plus lâches produiront des sons sifflants plus forts.
3.Conditions pour qu'un inducteur émette un son
① Une variation de l'intensité du courant traversant l'inducteur → Cela provoque une variation du flux magnétique.
② La présence d'un conducteur autour de l'inducteur, suffisante pour induire l'effet Lenz → Le conducteur détecte le flux magnétique de l'inducteur et génère un champ magnétique répulsif → Le boîtier en aluminium/capaciteur d'une lampe fournit de telles conditions. Comme nous le savons, les pôles identiques des aimants se repoussent tandis que les pôles opposés s'attirent. Lorsque l'inducteur/transformateur fonctionne, il génère un fort champ magnétique alternatif à l'intérieur. Le noyau magnétique et les bobines dans ce champ sont soumis à des forces magnétiques. Si ces forces provoquent des vibrations périodiques, du frottement ou une déformation matérielle, du bruit est produit. Le système de vibration formé par une source d'excitation à haute fréquence et une structure mécanique complexe peut générer un bruit audible.
4. Les vibrations de la bobine causent le bruit de l'inducteur
Si les espaces entre les spires du bobine de l'inducteur sont grands et si l'agencement n'est pas assez serré, et si la colle ne pénètre pas complètement pour sécuriser les espaces entre les spires, il est susceptible de produire du bruit. La direction du courant alternatif change continuellement avec la fréquence. En conséquence, une attraction et répulsion mutuelle se produisent entre les spires. Lorsque la fréquence augmente, cette attraction-répulsion se transforme en vibration. Lorsque la fréquence de vibration se situe entre 20 Hz et 20 kHz (la plage audio audible par l'oreille humaine), un bruit est produit.
Solutions :
① Loi de Lenz entre le bobine et le noyau magnétique → Renforcer la fixation du bobinage pour limiter son mouvement. Imprégner le bobinage ou augmenter le diamètre du fil.
② Loi de Lenz entre les noyaux magnétiques → Utiliser de la colle pour fixer les noyaux et limiter leur espace mobile.
5.La magnétostriction (distorsion magnétique) provoque des bruits d'inducteur
Les matériaux à base de cœur magnétique utilisés dans les inducteurs sont généralement des matériaux magnétiques doux. Les matières premières en poudre magnétique des matériaux magnétiques présentent un phénomène de distorsion du réseau magnétique (magnétostriction), c'est-à-dire que lorsque la poudre magnétique à l'intérieur du cœur est magnétisée, le volume du matériau subit de légères variations. Avec l'augmentation de la tension et de la fréquence, ce changement devient plus intense, se développant finalement en vibration. S'il existe des espaces entre les parties combinées des cœurs magnétiques, une résonance est susceptible de se produire, générant du bruit.
Solutions :
① Lors de l'assemblage, minimisez l'espace entre les surfaces d'assemblage des cœurs magnétiques. La force de serrage doit être uniforme pour assurer un contact étroit entre les cœurs. De plus, l'espace de l'écart au niveau de la colonne centrale du cœur est le plus sujet à la résonance. La meilleure approche consiste à le remplir complètement de colle.
②Remplacez par un matériau de cœur magnétique avec une densité de flux magnétique élevée et une faible magnétostriction : une distortion et des vibrations plus petites peuvent réduire efficacement le bruit.
③Remplacez par des matériaux de cœur fabriqués à partir de poudre magnétique plus fine. On peut utiliser de la poudre de fer avec des particules plus petites pour réduire la distance entre les particules et augmenter le nombre d'interstices. Cette action fait en sorte que la fréquence de vibration générée par le frottement entre les murs magnétiques dépasse la plage d'audition générale de 20 kHz.
Note : Lorsque la fréquence de vibration dépasse 20 kHz, elle devient inaudible pour l'oreille humaine.
6.Bruit causé par la résonance du circuit
Une capacité parasite existe dans le circuit. Lorsque la fréquence de l'alimentation atteint ou est très proche de la fréquence LC naturelle du circuit, une résonance se produit. Si la fréquence de résonance tombe dans la plage audio, un bruit est généré.
Solutions :
① Ajustez la fréquence de sortie du circuit intégré de gestion de l'énergie pour éviter le point de fréquence de résonance.
② Ajustez la valeur de l'inductance pour éviter le point de fréquence de résonance. (Par exemple, en prenant les limites supérieures et inférieures des valeurs d'inductance, ce qui vise à changer la fréquence de résonance).
7. Bruit induit par l'effet de couronne
Une décharge partielle se produit en raison d'une mauvaise isolation des matériaux, généralement manifestée par des défauts dans l'isolation du fil émaillé, tels que des dommages, des rayures ou des trous entre les spires. Sous certaines conditions de haute tension, cela entraîne une décharge électrique dans l'environnement environnant, excitant la résonance dans les cavités adjacentes.
Solutions :
Traitement d'imprégnation de la bobine : Améliorez les performances d'isolation de la bobine par imprégnation.
Remplacer par un fil émaillé de meilleure qualité : Utiliser un fil émaillé avec de meilleures propriétés d'isolation.
8. Fonctionnement en surcharge de l'inductance
Si le courant réel est trop élevé, atteignant ou dépassant 1/3 du courant nominal, cela peut provoquer l'émission de bruit par l'inducteur.
Solutions :
① Réduire la perméabilité magnétique effective du noyau et augmenter le nombre de spires du bobinage.
② Augmenter la section efficace de la fenêtre du noyau.
9. Bruit causé par un polissage inégal du cœur magnétique
Pendant le processus de production, les cœurs magnétiques des inducteurs à grand courant nécessitent généralement un polissage pour les interstices d'air. Si le polissage de l'interstice d'air n'est pas lisse (en particulier l'interstice d'air de la colonne centrale), la direction du flux magnétique voisin sera déformée, entraînant une congestion du flux magnétique, ce qui est susceptible de provoquer des bruits.
Solution :
Polissez l'interstice d'air du cœur magnétique uniformément.
10. Dommages au matériau du cœur magnétique
Si le cœur magnétique fini est fissuré ou si la colonne centrale est cassée, lorsque la poudre magnétique à l'intérieur du cœur est magnétisée, un bruit est généré en raison du phénomène de magnétostriction (distorsion magnétique : expliquée précédemment).
Solutions :
Sélectionnez des matériaux de noyau magnétique à haute résistance pour la production.
Utilisez une colle avec un faible coefficient de dilatation et de flexibilité pour le remplissage.
11.Conception des pistes du circuit imprimé et rayonnement du champ magnétique voisin
Une conception irréaliste des pistes du circuit imprimé, comme des pistes formant une boucle fermée, peut provoquer un fort rayonnement EMI interférant avec les inducteurs. Une conception de piste incorrecte peut également entraîner une résonance du circuit, ce qui génère du bruit. De plus, le rayonnement du champ magnétique des composants voisins peut provoquer l'émission de bruit par les inducteurs.
Solutions :
① Communiquez avec les clients pour ajuster la conception du circuit.
② Déplacez l'inducteur pour éviter les sources d'interférences et de rayonnement.
Conclusion : Ce qui précède analyse brièvement les problèmes courants de bruit des inducteurs. Comme nous le savons, le son est produit par des vibrations — et le bruit des inducteurs suit le même principe. Pour résoudre de tels problèmes, il faut identifier la source de vibration, puis adopter des mesures correctives scientifiques et raisonnables.