EN
1.Het principe van geluidsgeneratie
Geluid wordt voortgebracht door de trilling van objecten. Neem een luidspreker als voorbeeld om het trillingsprincipe te begrijpen.
Een luidspreker converteert elektrische energie niet direct in geluidsenergie. In plaats daarvan gebruikt hij een dragend stroom (stemspoel of spoel) om te interacteren tussen magneetstaven, waardoor de stemspoel trilt en het membraan doet trillen: elektrische energie - mechanische energie - geluidsenergie.
Een luidspreker: Wanneer de stroomrichting aan beide einden van de spoel verandert, interageert deze rechtstreeks met het magnetisch veld van een permanente magneet, wat de stemspoel doet trillen en het membraan aandrijft. Elektrische energie - mechanische energie - geluidsenergie.
Een luidspreker produceert geluid door de mechanische energie te converteren die wordt gegenereerd wanneer de stroom in de spoel verandert. Kan een spoeler een luidspreker worden?
Als een trillende membran wordt toegevoegd aan de spoel van de inductor en er een kleine geluidskamer wordt gemaakt, wordt de inductor een luidspreker. Eigenlijk kan de inductor zelfs zonder het toevoegen van een trillend membran en een geluidskamer al geluid produceren als er een voldoende grote stroom door de terminalen van de inductor wordt gestuurd. Toch is de efficiëntie van de conversie van mechanische energie naar geluidsenergie zeer laag, is het geluid heel zacht, en is het volume laag, waardoor het moeilijk te horen is!
2.Produceert inductoren ook geluid?
Als je een fluitend (piepend) geluid kunt horen, is het zeker dat er een schakelstroom van ongeveer 20Hz - 20kHz (het bereik van het menselijk oor) over de spoel loopt. Bijvoorbeeld, in het geval van spoel-fluiten in een DC - DC converter, door een te hoge belastingsstroom, is er een stroom-beperkende beschermingscircuit binnen de DC converter. Wanneer de belasting de stroomcapaciteit van de interne schakeling (MOS) van de IC overschrijdt, detecteert het circuit voor stroombeperking dat de belastingsstroom te hoog is. Het zal dan onmiddellijk de duty cycle van de interne schakelaars in de DAC aanpassen of de schakelbewerking helemaal stoppen. De schakeling zal pas weer normaal functioneren nadat wordt gedetecteerd dat de belastingsstroom binnen het standaardbereik ligt. De tijdcyclus van het stoppen van de schakeling tot het herstarten ligt precies in de frequentiebereik van enkele kHz, en het is deze periodieke schakelfrequentie die het fluitgeluid veroorzaakt.
De mate van het fluitende geluid is enigszins gerelateerd aan de kwaliteit van de spoeling van de inductor. Losser gewonden spoelen zullen luider fluitende geluiden voortbrengen.
3.Voorwaarden voor een inductor om geluid af te geven
① Een verandering in de grootte van de stroom die door de inductor vloeit → Dit veroorzaakt een verandering in magnetische flux.
② Het aanwezig zijn van een geleider rond de spoel, voldoende om de Lenz-effect te veroorzaken → De geleider registreert het magnetische veld van de spoel en genereert een afstotend magnetisch veld → Het aluminiumkastje/condensator van een lamp biedt zulke voorwaarden. Zoals we weten, stoten gelijke polen van magneet elkaar af terwijl tegenovergestelde polen elkaar aantrekken. Wanneer een spoel/transformator werkt, genereert het een sterk wisselend magnetisch veld inwendig. De magnetische kern en spoelen binnen dit veld ondergaan magnetische krachten. Als deze krachten periodieke trillingen, wrijving of materiaalvervorming veroorzaken, wordt geluid geproduceerd. Het trillingsysteem gevormd door een hoogfrequenties exciteringsbron en een complexe mechanische structuur kan hoorbaar geluid genereren.
4.Spoeltrilling veroorzaakt spoelgeluid
Als de tussenruimtes tussen de spoelen van de inductiespoel groot zijn en de opbouw niet strak genoeg is, en als de lijm niet volledig door渗透t en de tussenruimtes van de spoel bevestigt, is er sprake van geluidsgeneratie. De richting van de wisselstroom verandert continu met frequentie. Hierdoor treedt onderlinge aantrekking en afstoting tussen de spoellagen op. Bij toenemende frequentie evolueert deze aantrekking - afstoting tot trilling. Wanneer de trillingsfrequentie tussen 20Hz en 20kHz ligt (het geluidsgebied dat hoorbaar is voor het menselijk oor), wordt geluid geproduceerd.
Oplossingen:
① Lenz' wet tussen de spoel en magnetische kern → Versterk de vaste aanklemming van de spoel om beweging te beperken. Impregneer de spoel of verhoog de draaddiameter.
② Lenz' wet tussen magnetische kernen → Gebruik lijm om de kernen vast te zetten en hun beweeglijke ruimte te beperken.
5.Magnetostriection (magnetische vervorming) veroorzaakt inductorgeruis
De inductoren gebruikte magnetische kernmaterialen zijn doorgaans zachte magnetische materialen. De magnetische poedergrondstoffen van magnetische materialen tonen een verschijnsel van magnetische roostervervorming (magnetostrictie), dat wil zeggen dat wanneer het magnetische poeder binnen de kern gemagnetiseerd wordt, het volume van het materiaal lichte veranderingen ondergaat. Met toenemende spanning en stijgende frequentie wordt deze verandering intenser, uiteindelijk uitmondelend in trilling. Als er tussen de samengevoegde delen van de magnetische kernen ruimtes zijn, is resonantie waarschijnlijk, wat geluid veroorzaakt.
Oplossingen:
① Bij het monteren dient men de ruimte tussen de aanslakoppervlagen van de magnetische kernen minimaal te houden. De knelpressie moet gepast uniform zijn om een nauwe contact tussen de kernen te waarborgen. Bovendien is de ruimte in de luchtspeling van de centrale kolom van de kern het meest voor resonantie vatbaar. De beste aanpak is het volledig invullen met lijm.
②Vervang door een magnetisch kernmateriaal met hoge magnetische veldsterkte en lage magnetostrictie: kleinere vervorming en trilling kan het geluid effectief verminderen.
③Vervang door kernmaterialen gemaakt van fijnere magnetische poeders. We kunnen ijzerpoeder met kleinere deeltjes gebruiken om de afstand tussen de deeltjes te verkleinen en het aantal kernen te vergroten. Deze actie zorgt ervoor dat de trillingsfrequentie, veroorzaakt door wrijving tussen magnetische wanden, de algemene gehoorsbereik van 20kHz overschrijdt.
Opmerking: Wanneer de trillingsfrequentie 20kHz overschrijdt, wordt het onhoorbaar voor het menselijk oor.
6.Geluid veroorzaakt door schakelresonantie
Parasitaire capaciteit bestaat in de schakeling. Wanneer de voedingsspanningsfrequentie bereikt of zeer dicht bij de natuurlijke LC-frequentie van de schakeling komt, treedt resonantie op. Als de resonantiefrequentie toevallig binnen het audiospectrum valt, wordt geluid geproduceerd.
Oplossingen:
① Pas de uitvoerfrequentie van de power management IC aan om het resonantiefrequentiepunt te vermijden.
② Pas de spoelwaarde aan om het resonantiefrequentiepunt te vermijden. (Bijvoorbeeld, door de boven- en onderlimieten van de spoelwaarden te nemen, wat erop gericht is om de resonantiefrequentie te veranderen).
7.Corona-effect Induceerde Geluid
Partiële ontlading treedt op door slechte isolatie in materialen, wat doorgaans wordt weergegeven als gebreken in de isolatie van het emaildraad zoals schade, krassen of gaten tussen de spulen. Onder bepaalde hoge spanningstoestanden leidt dit tot elektrische ontlading in de omgeving, wat resonantie opwekt in aangrenzende holtes.
Oplossingen:
Spoel Impregnering Behandeling: Verbeter de isolatieprestaties van de spoel door impregnering.
Vervang door hogere-kwaliteit emaildraad: Gebruik emaildraad met betere isolatie-eigenschappen.
8. Overbelasting van de spoel
Als de werkelijke werkstroom te groot is, bereikt of overschrijdt hij 1/3 van de nominale stroom, wat kan leiden tot geluidsoptreding in de spoel.
Oplossingen:
① Verminder de effectieve magnetische doorlatendheid van de kern en verhoog het aantal spoelwendingen.
②Verhoog het effectieve kruisdoorsnede van het venster van de kern.
9.Geluid veroorzaakt door oneffen slijpen van de magnetische kern
Tijdens het productieproces worden de magnetische kernen van hoge-stroom spoelen doorgaans geslepen voor luchtgaten. Als de luchtgaatslijping niet glad is (vooral de luchtgaat van de centrale kolom), wordt de richting van de nabijgelegen magnetische vloed gedistord, wat leidt tot een verstopping van de magnetische vloed, wat waarschijnlijk geluidsgeneratie tot gevolg heeft.
Oplossing:
Slepende de luchtgaat van de magnetische kern glad.
10.Schade aan materiaal van de magnetische kern
Als de afgeronde magnetische kern gescheurd is of de centrale kolom gebroken is, wordt bij het magnetiseren van het magnetische poeder binnenin de kern geluid voortgebracht door het magnetostrictiefenomeen (magnetische vervorming: eerder uitgelegd).
Oplossingen:
Selecteer magnetische kernmaterialen met hoge sterkte voor productie.
Gebruik lijm met een lage uitbreidingscoëfficiënt en flexibiliteit voor vullen.
11.PCB Tracering Ontwerp en Nabijgelegen Magnetisch Veldstraling
Onredelijk PCB traceringontwerp, zoals traceringen die een gesloten lus vormen, kan sterke EMI-straling veroorzaken die inductoren stoort. Een onjuist traceringontwerp kan ook leiden tot circuitresonantie, beide genereren ruis. Bovendien kan magnetische veldstraling van nabijgelegen componenten ervoor zorgen dat inductoren ruis uitzenden.
Oplossingen:
① Communiceer met klanten om het schakelingontwerp aan te passen.
② Verplaats de spoel om storingen en stralingsbronnen te vermijden.
Conclusie: Het bovenstaande analyseert kort de gangbare problemen met spoelgeluid. Zoals we weten, wordt geluid veroorzaakt door trillingen – en spoelgeluid volgt hetzelfde principe. Om zulke problemen op te lossen, moeten we de bron van de trilling identificeren en vervolgens wetenschappelijke en redelijke tegenvoeters toepassen.