EN
1. Принцип возникновения шума
Шум создается колебанием объектов. Возьмем в качестве примера динамик для понимания принципа колебания.
Динамик не преобразует электрическую энергию непосредственно в звуковую. Вместо этого он использует ток носитель (голосовая катушка или катушка) для взаимодействия между магнитами, заставляя голосовую катушку вибрировать и приводить диафрагму в движение: электрическая энергия - механическая энергия - звуковая энергия.
Динамик: Когда направление тока на обоих концах катушки меняется, оно напрямую взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, что вызывает колебания голосовой катушки и приводит диафрагму в движение. Электрическая энергия - механическая энергия - звуковая энергия.
Динамик производит звук, преобразуя механическую энергию, возникающую при изменении тока в катушке. Можно ли сделать динамик из индуктора?
Если к катушке индуктора добавить вибрирующую мембрану и создать небольшую звуковую полость, индуктор превращается в динамик. На самом деле, даже без добавления вибрирующей мембраны и звуковой полости к катушке индуктора, если на выводы индуктора подать достаточно большой ток, он также может издавать звук. Однако эффективность преобразования механической энергии в звуковую энергию очень низкая, звук очень слабый, громкость низкая, и его трудно услышать!
2. Будут ли индукторы также издавать шум?
Если вы слышите свистящий (пищащий) звук, это означает, что через индуктор проходит переключающийся ток частотой около 20 Гц - 20 кГц (диапазон человеческого уха). Например, в случае, если индуктор свистит в преобразователе DC-DC, из-за чрезмерного тока нагрузки внутри преобразователя DC есть цепь защиты с ограничением тока. Когда нагрузка превышает токовую мощность внутреннего коммутатора (MOS) микросхемы, цепь обнаружения ограничения тока определит, что ток нагрузки слишком высок. Затем она немедленно скорректирует коэффициент заполнения внутренних коммутаторов в ЦАП или полностью остановит процесс коммутации. Коммутация возобновит нормальную работу только после того, как будет обнаружено, что ток нагрузки находится в допустимом диапазоне. Временной цикл от остановки коммутатора до его повторного запуска точно находится в частотном диапазоне нескольких кГц, и именно эта периодическая частота коммутации вызывает свистящий шум.
Громкость свистящего шума某种程度 связана с качеством обмотки индуктора. Более рыхлые обмотки будут создавать более громкие свистящие звуки.
3.Условия для возникновения звука у индуктора
① Изменение величины тока, проходящего через индуктор → Это вызывает изменение магнитного потока.
② Наличие проводника вокруг индуктора, достаточного для возникновения эффекта Ленца → Проводник обнаруживает магнитный поток индуктора и создает отталкивающее магнитное поле → Алюминиевый корпус/конденсатор лампы обеспечивает такие условия. Как мы знаем, одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга, а противоположные притягиваются. Когда индуктор/трансформатор работает, он создает сильное переменное магнитное поле внутри себя. Магнитное сердечник и катушки в этом поле подвергаются магнитным силам. Если эти силы вызывают периодические колебания, трение или деформацию материала, возникает шум. Колебательная система, образованная высокочастотным источником возбуждения и сложной механической структурой, может создавать слышимый шум.
4. Колебание катушки вызывает шум индуктора
Если промежутки между витками катушки индуктора велики и укладка недостаточно плотная, а клей не полностью проникает и не фиксирует зазоры между витками, это может вызывать шум. Направление тока переменного тока постоянно меняется с частотой. В результате между витками возникает взаимное притяжение и отталкивание. По мере увеличения частоты это притяжение-отталкивание переходит в вибрацию. Когда частота вибрации находится в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц (звуковой диапазон, слышимый человеческим ухом), возникает шум.
Решения:
① Закон Ленца между катушкой и магнитным сердечником → Укрепите фиксацию катушки, чтобы ограничить ее движение. Пропитайте катушку или увеличьте диаметр провода.
②Закон Ленца между магнитными сердечниками → Используйте клей для фиксации сердечников и ограничения их подвижного пространства.
5.Магнитоstriction (магнитная деформация) вызывает шум индуктора
Материалы магнитных сердечников, используемые в индукторах, как правило, являются мягкими магнитными материалами. Магнитные порошковые сырьевые материалы магнитных материалов проявляют явление искажения магнитной решетки (магнетострикции), то есть при намагничивании магнитного порошка внутри сердечника объем материала подвергается незначительным изменениям. По мере увеличения напряжения и повышения частоты эти изменения становятся более интенсивными, в конечном итоге приводя к вибрации. Если между соединенными частями магнитных сердечников есть зазоры, вероятно возникновение резонанса, что вызывает шум.
Решения:
① При сборке минимизируйте зазор между склеиваемыми поверхностями магнитных сердечников. Сила зажима должна быть умеренно равномерной для обеспечения плотного контакта между сердечниками. Кроме того, пространство зазора в воздушном зазоре центральной колонки сердечника наиболее подвержено резонансу. Наилучший подход — полностью заполнить его клеем.
②Замените материал магнитного сердечника на тот, который имеет высокую магнитную плотность и низкое магнитострикционное искажение: меньшее искажение и вибрация могут эффективно снизить шум.
③Замените сердечник материалами из более мелкой магнитной пудры. Можно использовать железную пудру с более мелкими частицами для уменьшения расстояния между частицами и увеличения их количества. Это заставляет частоту вибрации, вызванную трением между магнитными стенками, превышать обычный диапазон слышимости 20 кГц.
Примечание: Когда частота вибрации превышает 20 кГц, она становится неслышимой для человеческого уха.
6.Шум, вызванный резонансом цепи
В цепи существует паразитная ёмкость. Когда частота источника питания достигает или очень близка к естественной LC-частоте цепи, возникает резонанс. Если резонансная частота попадает в аудиодиапазон, возникает шум.
Решения:
① Отрегулируйте частоту выходного сигнала ИМП для избежания резонансной частоты.
② Отрегулируйте значение индуктивности для избежания резонансной частоты. (Например, беря верхние и нижние пределы значений индуктивности, что направлено на изменение резонансной частоты).
7. Шум, вызванный коронным эффектом
Частичный разряд возникает из-за плохой изоляции материалов, обычно проявляется дефектами в изоляции эмалированной проволоки, такими как повреждения, царапины или игольчатые отверстия между витками. При определенных высоковольтных условиях это приводит к электрическому разряду в окружающую среду, вызывая резонанс в соседних полостях.
Решения:
Пропитка катушек: Улучшение изоляционных свойств катушки путем пропитки.
Замените на проводник с более высоким качеством лакированной проволоки: используйте лакированный провод с лучшими диэлектрическими свойствами.
8. Перегрузка индуктора
Если фактический рабочий ток слишком велик, достигая или превышая 1/3 номинального тока, это может вызвать шум индуктора.
Решения:
① Уменьшите эффективную магнитную проницаемость сердечника и увеличьте количество витков катушки.
② Увеличьте эффективную площадь окна сердечника.
9. Шум, вызванный неравномерной шлифовкой магнитного сердечника
Во время производственного процесса магнитные сердечники высокоточных индукторов обычно требуют шлифовки для создания воздушных зазоров. Если воздушный зазор не отшлифован гладко (особенно воздушный зазор центральной колонки), направление близлежащего магнитного потока будет искажено, что может привести к застою магнитного потока, что, вероятно, вызовет шум.
Решение:
Отшлифуйте воздушный зазор магнитного сердечника гладко.
10. Повреждение материала магнитного сердечника
Если готовый магнитный сердечник треснут или центральная колонка сломана, при магнитизации магнитного порошка внутри сердечника возникает шум из-за магнитострикционного явления (магнитная деформация: объяснена ранее).
Решения:
Выберите материалы магнитного сердечника с высокой прочностью для производства.
Используйте клей с низким коэффициентом расширения и гибкостью для заполнения.
11.Дизайн трассировки ПЛИС и радиация соседних магнитных полей
Неразумный дизайн трассировки ПЛИС, например, трассы, образующие замкнутый контур, могут вызывать сильное излучение ЭМС, которое interfere с индукторами. Неправильно спроектированные трассы также могут привести к резонансу цепи, что создает шум. Кроме того, радиация магнитного поля от соседних компонентов может вызвать шум индукторов.
Решения:
① Общайтесь с клиентами для корректировки дизайна цепи.
② Переместите индуктор, чтобы избежать источников помех и радиации.
Вывод: Приведённый выше материал кратко анализирует распространённые проблемы шума индукторов. Как мы знаем, звук возникает в результате вибрации — и шум индуктора основывается на том же принципе. Для решения таких проблем необходимо определить источник вибрации, а затем принять научные и обоснованные меры.