Anahtarlama regülatör devresinden gelen yüksek ses seviyesinin nedeni ne olabilir?

1.5MHz, dahili anahtar, anahtarlama regülatörü kullanarak bir anahtarlama regülatörü devresi tasarladık ( semtech.com/images/datasheet/sc185.pdf ) . Vin 5V, Vout 3V3'tür. Bir giriş kondansatörü (47uf), bir çıkış kondansatörü (47uf) ve bir indüktör (1uH) var. Sorun şu ki, sistemi açtığımızda indüktörden - muhtemelen- yüksek sesle gelen yüksek bir ses duyuyoruz. Devre çok az miktarda akım çekerken sesin daha belirgin olduğu görülmektedir. Mevcut talep arttıkça ses genellikle fark edilmez hale gelir, ancak her zaman değil.

Yanlış yaptığımız hakkında bir fikrin var mı? Daha spesifik olmak için verebileceğim başka bilgiler var mı? İndüktörden hemen önce regülatör çıkışına baktım ve biraz zil sesi görüyorum, ancak zil sesinin normal olup olmadığını söyleyemem.

The usual places sound comes from in electronic circuits is inductors and ceramic capacitors.

The cross product of current and magnetic field is a force. Forces always work on two things, which in the case of a inductor are the core and individual segments of wire that make up the windings. At the right frequency, this can make the winding vibrate a bit, which you hear as sound.

Ceramic capacitors exhibit piezo-electric effect to varying degrees. The more efficient ceramics capacitance-wise are also more susceptible to this. If I remember right, barium titanate is particularly good at this since the titanium atom in the lattice changes between two energy states, which also cause it to change its apparent size. Yes, the ceramic is actually shrinking and growing very slightly as a function of voltage.

I just recently had a problem with this in prototypes of a new product. A power supply capacitor was subjected to 5-10 kHz ripple, which causes the whole board to make a annoying whining sound. I test five different models from different manufacturers, but all the ones that had sufficient capacitance had the noise problem. I have now reluctantly switched to a aluminum electrolytic for that part.

Sizin durumunuzda 1,5 MHz'lik anahtarlama frekansınız duyulamayacak kadar yüksek olduğundan doğrudan anahtarlama frekansı olamaz. Büyük olasılıkla güç kaynağınız meta-kararlı ve kontrol dalgalanmalarını duyuyorsunuz. Sesli frekansta çok fazla çıkış dalgalanması olmayabilir, ancak muhtemelen o frekanstaki görev döngüsünde küçük bir fark görebilirsiniz. Çok düşük akımlarda, kontrol döngüsü, patlama aralıkları arasında bir ölü süreye sahip darbelerin patlamasına neden olabilir, bu da sesli aralıkta güçlü bir bileşene sahip olabilir. Daha yüksek akımlarda sistem muhtemelen sürekli modda çalışır ve daha doğal olarak sönümlenir, bu yüzden sesli aralıktaki kontrol tepkisi azalır.

Ayrıca, güç kaynağının ne sürdüğüne dair mevcut çekime bakın. Bu, güç kaynağı kontrol yanıtını sesli aralığa da zorlayarak sesli aralıkta olabilir.

Verimliliği artırmak için regülatörünüz muhtemelen küçük yüklerde düşük anahtarlama frekansı moduna giriyor. Bu, kapasitör titreşimini işitme frekansı aralığımıza getirir. Diğer neden, düşük anahtarlama frekanslarında, kapasitör dalgalanma voltajının daha yüksek olması ve böylece titreşimlerin genliğini arttırmasıdır. Yeterli düşük maliyette iyi yoğunluk ve iyi ESR, frekans özellikleri sağladığı için seramik kapasitörlerin etrafından dolaşmak zordur. Bu etkiyi önlemenin iyi bir yolu, bu kapasitörlerin 2 tanesinin PCB'nin karşı tarafına yerleştirilmesidir. 100 uF kapasitansa ihtiyacınız varsa, tek yapmanız gereken 47 uF'u en üste ve 47 uF'yi tam olarak PCB'nin karşı tarafına yerleştirmektir. Bu kapasitörlerin etkisi etkisiz hale gelir ve PCB artık ses çıkarmaz. C0G veya diğer bazı özel kapasitörleri kullanmaktan çok daha ucuzdur.