Что может быть причиной сильного звука, поступающего из цепи переключающего регулятора

Мы разработали схему переключающего регулятора с использованием внутреннего переключающего переключающего регулятора 1,5 МГц ( semtech.com/images/datasheet/sc185.pdf ). Вин 5В, Вут 3В3. У нас есть входной конденсатор (47 мкФ), выходной конденсатор (47 мкФ) и индуктор (1 мкГн). Проблема в том, что при включении системы мы слышим звук высокой частоты - предположительно - от индуктора. Похоже, что звук становится более заметным, когда цепь потребляет очень мало тока. Поскольку текущий спрос увеличивается, звук обычно становится незаметным, но не всегда.

Есть идеи, что мы могли бы сделать неправильно? Есть ли какая-либо другая информация, которую я могу предоставить, чтобы быть более конкретной? Я посмотрел на выход регулятора, прямо перед индуктором, и вижу какой-то звон, но я не могу сказать, нормально ли звон или нет.

Обычные места, из которых исходит звук в электронных цепях - это катушки индуктивности и керамические конденсаторы.

Перекрестное произведение тока и магнитного поля является силой. Силы всегда работают над двумя вещами, которые в случае индуктора являются сердечником и отдельными сегментами провода, которые составляют обмотки. На правильной частоте это может заставить вибрацию немного вибрировать, которую вы слышите как звук.

Керамические конденсаторы проявляют пьезоэлектрический эффект в различной степени. Более эффективные керамические емкости также более восприимчивы к этому. Если я правильно помню, титанат бария особенно хорош в этом, так как атом титана в решетке изменяется между двумя энергетическими состояниями, что также заставляет его менять свой кажущийся размер. Да, керамика на самом деле сжимается и очень мало растет в зависимости от напряжения.

У меня только недавно была проблема с этим в прототипах нового продукта. Конденсатор источника питания подвергался воздействию пульсации 5-10 кГц, из-за чего вся плата издала раздражающий ноющий звук. Я тестировал пять разных моделей от разных производителей, но у всех, у которых была достаточная емкость, была проблема с шумом. Я сейчас неохотно перешел на алюминиевый электролит для этой части.

В вашем случае ваша частота переключения 1,5 МГц слишком высока, чтобы быть слышимой, поэтому она не может быть частотой переключения напрямую. Скорее всего, ваш источник питания является метастабильным, и вы слышите колебания управления. На слышимой частоте может быть не так много пульсаций на выходе, но вы, вероятно, увидите небольшую разницу в рабочем цикле на этой частоте. При очень низких токах контур управления может вызывать импульсы с некоторой задержкой между импульсами, которая может иметь сильный компонент в слышимом диапазоне. При более высоких токах система, вероятно, работает в непрерывном режиме и более естественно демпфируется, поэтому отклик управления в слышимом диапазоне уменьшается.

Также посмотрите на текущее потребление любого источника питания. Это может быть в звуковом диапазоне, что приводит к тому, что отклик управления питанием тоже попадает в звуковой диапазон.

Ваш регулятор, вероятно, переходит в режим низкой частоты переключения при малых нагрузках для повышения эффективности. Это помещает вибрацию конденсатора в наш диапазон частот слуха. Другая причина заключается в том, что при низких частотах переключения пульсации напряжения на конденсаторе выше, что увеличивает амплитуду колебаний. Трудно обойти керамические конденсаторы, поскольку они обеспечивают хорошую плотность при достаточно низких затратах и ​​хорошие ESR, частотные характеристики. Хороший способ избежать этого эффекта - установить 2 таких конденсатора на противоположных сторонах печатной платы. Если вам нужна емкость 100 мкФ, все, что вам нужно сделать, это поместить 47 мкФ сверху и 47 мкФ точно на противоположную сторону печатной платы. Эффекту этих конденсаторов противодействует, и печатная плата больше не издает звуков. Это намного дешевле, чем использование C0G или других специализированных конденсаторов.