Entfernen Sie vom Abwärtswandler erzeugte hörbare Geräusche

Ich habe es mit einem Abwärtswandler zu tun, der einen ISP452, eine Induktivität und einen Kondensator verwendet, um als Abwärtswandler zu fungieren, der von einem PWM-Signal angetrieben wird, das von einem Mikrocontroller kommt. Ein Teil der Schaltung erzeugt beim Einschalten ein hohes hörbares Geräusch, das ich gerne loswerden möchte. Die Schaltung treibt einige Standard-3-Pin-Lüfter an. Die Trägerfrequenz des PWM-Signals beträgt 3,9 kHz.

Ich habe den Ausgang der Schaltung gemessen und am Oszilloskop überprüft, dass es sich um eine stabile lineare Spannung handelt. Daher kommt das Geräusch wahrscheinlich nicht von den Lüftern, sondern von der Schaltung selbst! Mein erster Verdacht geht an die Induktivität, die als Lautsprecher fungiert. Könnte das möglich sein?

Die Frage ist, was zu tun ist, um das Rauschen zu entfernen? Ich kann den Kondensator und die Induktivität nicht wirklich ändern, aber ich könnte versuchen, eine "Verbindung" zu verwenden, die das Rauschen absorbieren könnte. Wäre das eine gute Wahl? Der ISP452 begrenzt die Treiber-PWM-Signalfrequenz auf maximal 4 kHz. Irgendein anderer Vorschlag?

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Versuchen Sie es mit einer nicht hörbaren Frequenz
"Mein erster Verdächtiger geht zum Induktor, der als Lautsprecher fungiert. Könnte das möglich sein?" Oh ja, sehr gut möglich. Es hängt von der Induktivität ab, wie gut sie „Lautsprecher sein“ kann. Welchen Induktor verwendest du?
@PlasmaHH Die maximale Frequenz beträgt 4 kHz. Das ist noch hörbar.
@Mast: Ich habe Abwärtswandler, die mit 4 MHz laufen, das ist ziemlich unhörbar ...
digikey PN für Induktivität ist 732-1190-2-ND
@PlasmaHH Ja, normalerweise, aber aus irgendeinem Grund erreicht der von OP verwendete Chip das nicht. Alle vernünftigen Konverter verwenden eine Frequenz über 50k.
@Mast: Der vernünftigste Rat ist also, das Design zu ändern, um eine höhere Frequenz zu verwenden ...
Wie wäre es mit einer niedrigeren Frequenz? Da die Last nur Lüfter mit hoher mechanischer Trägheit sind, würden nicht einmal 500Hz ausreichen? Oder lassen Sie die Induktoren weg, die Lüfter kümmern sich nicht um eine gewisse Welligkeit.
@Michael: Das könnte der richtige Schritt in der ersten Runde sein. dann könnte ich um eine Designänderung bitten.

Antworten (4)

Der ISP452 begrenzt die Treiber-PWM-Signalfrequenz auf maximal 4 kHz. Irgendein anderer Vorschlag?

Versuchen Sie es mit einem P-Kanal-MOSFET und schalten Sie bei einer nicht hörbaren Frequenz, dh 50 kHz. Sie erhalten nicht nur den Vorteil eines geräuschlosen Laufs, sondern Ihr Induktor kann bei gleicher Ausgangswelligkeitsspannung viel kleiner (und billiger) sein: -

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Wenn Ihr PWM-Ansteuersignal eine 5-V-Logik aufweist, wird ein weiterer Transistor benötigt, um eine Pegelverschiebung wie folgt durchzuführen: -

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danke schön. Ich möchte das aktuelle Design nicht ändern, da ich bereits eine Platine habe. Wäre es möglich, einen Dropout-Ersatz des ISP452 mit schnellerem PWM-Antrieb zu finden?
@Francesco Bauchgefühl sagt mir NEIN, aber es könnte sich lohnen, sich eine kleine Piggy-Back-Platine anzusehen, die dort sitzt, wo der ISP452 eingebaut worden wäre.
@Francesco Sie verwenden ein Teil, das grundsätzlich nicht für den Job geeignet ist, sodass Ihre Schaltung einen grundlegenden Fehler enthält, der nur durch die Verwendung einer anderen Komponente behoben werden kann. Wenn dies Ihr eigenes Bastlerdesign ist, kann ein Huckepack-Stück Stripboard in Ordnung sein. Wenn dies für eine kommerzielle Anwendung ist, ist es Zeit für eine weitere Runde auf dem Schaltplan und der Leiterplatte.

Wenn Sie die Frequenz nicht erhöhen möchten, müssen Sie die Resonanzfrequenz des Induktors erhöhen. Es gibt zwei Möglichkeiten. Versuchen Sie zunächst, dickeren Draht zu verwenden, die Eigenfrequenz ändert sich mit dem Drahtdurchmesser^2. Die andere Möglichkeit besteht darin, einen Klebstoff wie Silikonkautschuk zu verwenden, um den Raum zwischen Drähten und Kern zu füllen. Es wird den Lärm erheblich reduzieren.

Ich denke, Sie müssen zwischen elektrischer und mechanischer Resonanzfrequenz unterscheiden.

Die langsamen IGBTs waren billig und hatten geringere Leitungsverluste. Der Effekt war akustisch angenehm für das Ohr und einfacher zu realisieren als ein Schaltverlust-Reduktionsschema, das für 20 kHz erforderlich gewesen wäre. Wenn Sie die Dinge einfach halten wollen, kann und wird Lack das akustische Rauschen der Spule reduzieren.

Leider machen zu viele Schaltkreise immer noch Geräusche irgendwo zwischen 20 und 22 kHz, die ich und viele andere bestenfalls als störendes und schlimmstenfalls als schmerzhaftes, durchdringendes Geräusch wahrnehmen. Bitte empfehlen Sie 50 kHz oder ähnlich hoch, wie in der Antwort von @Andyaka angegeben, um dies weit über die hörbaren Frequenzen hinaus zu erreichen.

Ich weiß nicht, ob Michaels Vorschlag funktioniert hat, aber ich würde auch eine weichere Schaltung versuchen, um einige Obertöne zu reduzieren. Vielleicht hilft es. Ich würde es mit einem Kondensator an den Pins 1 und 4 des ISP452 (z. B. Ct) und vielleicht auch einem parallel zur Diode (z. B. Cd) machen. Sie müssen jedoch Ihre minimalen "Ein"- und "Aus"-Zeiten genau bestimmen, um sie rechtzeitig vollständig laden und entladen zu können. Sie benötigen diese Mindestwerte, um die Obergrenzen zu bestimmen (min. "Ein"-Zeit = Zeit zum Laden von Ct und min. "Aus"-Zeit = Zeit zum Laden von Cd).

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