¿Cuál podría ser la causa del sonido de tono alto proveniente de un circuito regulador de conmutación?

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Diseñamos un circuito regulador de conmutación utilizando un regulador de conmutación interno de 1.5Mhz ( semtech.com/images/datasheet /sc185.pdf ). Vin es 5V, Vout es 3V3. Tenemos un capacitor de entrada (47uf), un capacitor de salida (47uf) y un inductor (1uH). El problema es que, cuando se enciende el sistema, escuchamos un sonido de tono agudo proveniente del inductor. Parece que el sonido es más perceptible cuando el circuito está consumiendo cantidades muy pequeñas de corriente. A medida que aumenta la demanda actual, el sonido suele pasar desapercibido, pero no siempre.

¿Alguna idea de lo que podríamos haber hecho incorrectamente? ¿Hay alguna otra información que pueda proporcionar para ser más específica? He mirado la salida del regulador, justo antes del inductor, y veo algunos timbres, pero no puedo decir si el timbre es normal o no.

    
pregunta SomethingBetter

2 respuestas

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Los lugares de donde proviene el sonido en los circuitos electrónicos son los inductores y los capacitores cerámicos.

El producto cruzado de la corriente y el campo magnético es una fuerza. Las fuerzas siempre trabajan en dos cosas, que en el caso de un inductor son el núcleo y los segmentos individuales de alambre que forman los devanados. En la frecuencia correcta, esto puede hacer que el bobinado vibre un poco, lo que usted oye como un sonido.

Los condensadores cerámicos muestran un efecto piezoeléctrico en diversos grados. Las cerámicas más eficientes en cuanto a capacitancia son también más susceptibles a esto. Si recuerdo bien, el titanato de bario es particularmente bueno en esto, ya que el átomo de titanio en la red cambia entre dos estados de energía, lo que también hace que cambie su tamaño aparente. Sí, la cerámica se está reduciendo y creciendo muy ligeramente en función del voltaje.

Hace poco tuve un problema con esto en los prototipos de un nuevo producto. Un condensador de la fuente de alimentación se sometió a una ondulación de 5-10 kHz, lo que hace que toda la placa emita un molesto sonido de lamento. Probé cinco modelos diferentes de diferentes fabricantes, pero todos los que tenían capacidad suficiente tenían el problema del ruido. Ahora he cambiado a regañadientes a un electrolítico de aluminio para esa parte.

En su caso, su frecuencia de conmutación de 1,5 MHz es demasiado alta para ser audible, por lo que no puede ser la frecuencia de conmutación directamente. Lo más probable es que su fuente de alimentación sea metaestable y esté escuchando las fluctuaciones de control. Puede que no haya mucha ondulación de salida en la frecuencia audible, pero probablemente pueda ver una pequeña diferencia en el ciclo de trabajo a esa frecuencia. A corrientes muy bajas, el bucle de control puede estar causando ráfagas de pulsos con cierto tiempo muerto entre ráfagas, lo que podría tener un componente fuerte en el rango audible. A corrientes más altas, el sistema probablemente se ejecuta en modo continuo y se amortigua de forma más natural, por lo que la respuesta de control en el rango audible disminuye.

También observe el consumo de corriente de lo que sea que esté conduciendo la fuente de alimentación. Eso puede estar en el rango audible, forzando también la respuesta de control de la fuente de alimentación en el rango audible.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Es probable que su regulador entre en un modo de baja frecuencia de conmutación con cargas pequeñas para mejorar la eficiencia. Esto coloca la vibración del condensador dentro de nuestro rango de frecuencia de audición. La otra razón es que a bajas frecuencias de conmutación, el voltaje de ondulación del capacitor es mayor, lo que aumenta la amplitud de las vibraciones. Es difícil desplazarse por los condensadores cerámicos, ya que proporcionan una buena densidad a un costo suficientemente bajo y buenas características de frecuencia ESR. Una buena manera de evitar este efecto es tener 2 de estos condensadores colocados en lados opuestos de la PCB. Si necesita una capacitancia de 100uF, todo lo que debe hacer es colocar 47uF en la parte superior y 47uF exactamente en el lado opuesto de la PCB. El efecto de estos capacitores se contrarresta y la PCB ya no emite sonidos. Mucho más barato que usar C0G o algún otro condensador especializado.

    
respondido por el Subhash SV

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