EN
1.Zasada powstawania hałasu
Hałas powstaje w wyniku drgań obiektów. Weźmy na przykład głośnik, aby zrozumieć zasadę drgań.
Głośnik nie przekształca bezpośrednio energii elektrycznej w energię dźwiękową. Zamiast tego używa prądu nośnego (wskaźnika głosowego lub cewki) do oddziaływania między magnesami, co sprawia, że wskaźnik głosowy drży i napędza membranę do drgań: energia elektryczna - energia mechaniczna - energia dźwiękowa.
Głośnik: Kiedy kierunek prądu na obu końcach cewki się zmienia, bezpośrednio oddziałuje z polem magnetycznym magnesu trwałego, co powoduje, że wskaźnik głosowy drży i napędza membranę do drgań. Energia elektryczna - energia mechaniczna - energia dźwiękowa.
Głośnik produkuję dźwięk poprzez przekształcanie energii mechanicznej generowanej podczas zmiany prądu w cewce. Czy induktor może zostać przekształcony w głośnik?
Jeśli do spółku indukcyjnego dodamy drgającą błonę i utworzymy małą komorę dźwiękową, spółek staje się głośnikiem. W rzeczywistości nawet bez dodawania drgającej błony i komory dźwiękowej do spółka indukcyjnego, jeśli na końcach spółka zastosujemy wystarczająco duży prąd napędowy, może on również wydawać dźwięk. Jednakże, efektywność przekształcania energii mechanicznej w energię dźwiękową jest bardzo niska, dźwięk jest bardzo cichy, a głośność niska, co czyni go trudnym do usłyszenia!
2.Czy spółki mogą również wydawać hałas?
Jeśli możesz usłyszeć gwizd (skrzypienie), jest pewne, że występuje prąd przemienny w zakresie około 20Hz - 20kHz (zakres słuchu człowieka) na induktorze. Na przykład, w przypadku gwizdzenia induktora w konwerterze DC-DC, z powodu nadmiernego prądu obciążenia, znajduje się wewnątrz konwertera DC ochronny układ ograniczający prąd. Gdy obciążenie przekracza zdolność prądową wewnętrznego przełącznika (MOS) IC, układ wykrywania ograniczenia prądu ustali, że prąd obciążenia jest zbyt wysoki. Natychmiast dostosuje wówczas cykl pracy wewnętrznego przełącznika w DAC lub w ogóle zatrzyma pracę przełącznika. Przełącznik wznowi normalną pracę dopiero po wykryciu, że prąd obciążenia znajduje się w standardowym zakresie. Cykl czasu od zatrzymania przełącznika do jego ponownego uruchomienia mieści się dokładnie w zakresie częstotliwości kilku kHz, a to okresowe częstotliwość przełączania generuje dźwięk gwizdzenia.
Wielkość odgłosu gwizdającego jest w pewnym stopniu związana z jakością nawinięcia cewki. Luźniejsze nawinięcia wytworzą głośniejsze dźwięki gwizdające.
3.Warunki, przy których cewka wydaje dźwięk
① Zmiana wielkości prądu przepływającego przez cewkę → Spowoduje to zmianę indukcji magnetycznej.
② Obecność przewodnika wokół cewki, wystarczająca aby wywołać efekt Lenza → Przewodnik wykrywa magnetyczny flux cewki i generuje odpychające pole magnetyczne → Obudowa z aluminiu/kondensator lampy zapewnia takie warunki. Jak wiemy, podobne bieguny magnesów się odpychają, podczas gdy przeciwne przyciągają. Gdy cewka/przekształtnica działa, generuje silne zmienne pole magnetyczne wewnętrznie. rdzeń magnetyczny i cewki w tym polu są narażone na siły magnetyczne. Jeśli te siły powodują okresowe drgania, tarcie lub deformację materiału, powstaje hałas. Układ drgający utworzony przez źródło pobudzenia wysokiej częstotliwości i złożoną strukturę mechaniczną może generować hałas słyszalny.
4. Drgania cewki powodują hałas induktora
Jeśli przerwy między zwojami cewki indukcyjnej są duże i układ nie jest wystarczająco ściślejszy, a klej nie przesączy się w pełni i nie zabezpieczy przerw między zwojami, istnieje prawdopodobieństwo wytworzenia się hałasu. Kierunek prądu zmiennego nieustannie się zmienia wraz z częstotliwością. W wyniku tego dochodzi do wzajemnego przyciągania i odpychania między zwojami. Gdy częstotliwość wzrasta, to przyciąganie - odpychanie przechodzi w drgania. Jeśli częstotliwość drgań mieści się w przedziale od 20Hz do 20kHz (zakres dźwięków słyszalnych dla ludzkiego ucha), powstaje hałas.
Rozwiązania:
① Prawo Lenza między cewką a rdzeniem magnetycznym → Umocnij zakotwiczenie cewki, aby ograniczyć jej ruch. Nawlec cewkę lub zwiększ średnicę przewodu.
② Prawo Lenza między rdzeniami magnetycznymi → Użyj kleju, aby zabezpieczyć rdzenie i ograniczyć ich przestrzeń ruchu.
5.Magnetostricja (magnetyczna deformacja) powoduje hałas cewki indukcyjnej
Materiały rdzeni magnetycznych używane w cewkach są zazwyczaj miękkimi materiałami magnetycznymi. Surowe materiały proszkowe magnetyczne wykazują zjawisko dystrykcji magnetycznej (magnetostricji), czyli gdy proszek magnetyczny wewnątrz rdzenia jest namagnesowywany, objętość materiału ulega nieznacznym zmianom. W miarę wzrostu napięcia i częstotliwości te zmiany stają się intensywniejsze, ostatecznie przechodząc w drgania. Jeśli między połączonymi częściami rdzenia magnetycznego występują przerwy, prawdopodobnie wystąpi rezonans, generując hałas.
Rozwiązania:
① Podczas montażu należy zminimalizować przerwę między powierzchniami łączonego rdzenia magnetycznego. Siła zacisku powinna być odpowiednio jednolita, aby zapewnić bliski kontakt między rdzeniami. Ponadto, przestrzeń między przerwami w szczelinie powietrznej centralnej kolumny rdzenia jest najbardziej podatna na rezonans. Najlepszym rozwiązaniem jest całkowite wypełnienie tej przestrzeni klejem.
②Zastąp materiałem magnetycznym o wysokiej gęstości strumienia magnetycznego i niskiej magnetostruktury: mniejsza deformacja i drgania mogą skutecznie zmniejszyć hałas.
③Zastąp materiałami rdzenia wykonanymi z drobniejszego proszku magnetycznego. Możemy używać proszku żelaznego o mniejszych rozmiarach cząstek, aby zmniejszyć odległość między nimi i zwiększyć liczbę przerw. Ta akcja powoduje, że częstotliwość drgań wywoływana przez tarcie między ściankami magnetycznymi przekracza ogólny zakres słuchowy 20kHz.
Uwaga: Gdy częstotliwość drgań przekracza 20kHz, staje się niesłyszalna dla ludzkiego ucha.
6.Hały aspowodowane rezonansem w obwodzie
W obwodzie istnieje pojemność pasożytnicza. Gdy częstotliwość źródła energii osiągnie lub będzie bardzo bliska naturalnej częstotliwości LC obwodu, występuje rezonans. Jeśli częstotliwość rezonansu przypadkowo mieści się w zakresie dźwiękowym, generowany jest hałas.
Rozwiązania:
① Dostosuj częstotliwość wyjściową IC zarządzania energią, aby uniknąć punktu częstotliwości rezonansowej.
② Dostosuj wartość indukcyjności, aby uniknąć częstotliwości rezonansowej. (Na przykład, biorąc pod uwagę górne i dolne limity wartości indukcyjności, co ma na celu zmianę częstotliwości rezonansowej).
7. Szum wywołany przez efekt korony
Wynika to z częściowego zwarcia spowodowanego niewystarczającym izolacją materiałów, zwykle manifestującego się uszkodzeniami w izolacji drutu lakiernego, takimi jak uszkodzenia, zadrapienia lub otwory między obrotami. W określonych warunkach wysokiego napięcia prowadzi to do zwarcia elektrycznego w otoczeniu, pobudzając rezonans w sąsiednich jamach.
Rozwiązania:
Impregnacja spirali: Poprawa właściwości izolacyjnych spirali poprzez impregnację.
Zastąp wyższościowym drutem emaliowanym: Użyj drutu emaliowanego o lepszych właściwościach izolacyjnych.
8.Przeładowanie czynnika indukcyjnego
Jeśli rzeczywisty prąd pracy jest zbyt duży, osiągając lub przekraczając 1/3 nominału, może to spowodować wydawanie hałasu przez czynnik indukcyjny.
Rozwiązania:
① Zmniejsz efektywną przenikalność magnetyczną rdzenia i zwiększ liczbę obrotów wkrętu.
② Zwiększ efektywny przekrój okna rdzenia.
9. Hałas spowodowany nierównym wypaczeniem rdzenia magnetycznego
W trakcie procesu produkcyjnego rdzenie magnetyczne induktorów o dużym prądzie zazwyczaj wymagają wypaczenia dla celu tworzenia przerwy powietrznej. Jeśli przerwa powietrzna nie jest gładko wypaczona (szczególnie przerwa powietrzna środkowej kolumny), kierunek pobliskich linii pola magnetycznego zostanie zakrzywiony, co spowoduje zakorkowanie strumienia magnetycznego, co prawdopodobnie doprowadzi do wytworzenia hałasu.
Roztwór:
Wypierz gładko przerwę powietrzną rdzenia magnetycznego.
10. Uszkodzenie materiału rdzenia magnetycznego
Jeśli gotowy rdzeń magnetyczny jest pęknięty lub中枢kolumna jest uszkodzona, podczas gdy magnetyczny proszek wewnątrz rdzenia jest namagnesowywany, generowany jest hałas z powodu zjawiska magnostricji (magnetyczna deformacja: wyjaśnione wcześniej).
Rozwiązania:
Wybierz materiały rdzenia magnetycznego o wysokiej sile do produkcji.
Użyj kleju o niskim współczynniku rozszerzalności i elastyczności do wypełniania.
11.Projektowanie śladów PCB i promieniowanie pola magnetycznego w pobliżu
Niedorzeczny projekt śladów PCB, takich jak ślady tworzące zamknięty kontur, może spowodować silne promieniowanie EMI, które zakłóca cewki. Niewłaściwy projekt śladów może również prowadzić do rezonansu obwodu, co generuje oba rodzaje szumu. Ponadto, promieniowanie pola magnetycznego od pobliskich komponentów może spowodować emisję szumu przez cewki.
Rozwiązania:
① Współpracuj z klientami, aby dostosować projekt obwodu.
② Przenieś czujnik, aby uniknąć źródeł zakłóceń i promieniowania.
Wnioski: Powyżej przeprowadzono krótka analizę typowych problemów z hałasem czujnika. Jak wiemy, dźwięk powstaje w wyniku drgań – a hałas czujnika opiera się na tym samym zasadzie. Aby rozwiązać takie problemy, musimy zidentyfikować źródło drgań, a następnie przyjąć naukowe i rozsądne środki zaradcze.