Hörbares Rauschen im DC-DC-Abwärtswandler

In meinem Design habe ich ein +3,3-V-SMPS, das digitale Schaltungen (Mikrocontroller, EEPROM usw.) mit Strom versorgt. Der Mikrocontroller ermöglicht das Anlegen eines 100-Hz-PWM-Signals mit variablem Tastverhältnis und einer Amplitude von +24 V an eine ohmsche Last. Dies geschieht mit folgender Schaltung:

PWM-Treiberschaltung

Wo:

  • HEATER_PWM ist ein 100-Hz-PWM-Signal mit einer Amplitude von +3,3 V, das vom Mikrocontroller kommt.
  • HEATER_A und HEATER_B sind die Verbindungen zur ohmschen Last.
  • HEATER_ISENSE+ ist das Spannungssignal, das zur Stromerfassung verwendet wird.

+3,3 V Stromversorgung

+3,3 V Stromversorgungsschaltung

+24-V-Stromversorgung

Dies ist der Verlauf der +24-V-Stromversorgung bei aktivierter PWM.

Diagramm des +24-V-Stromversorgungsausgangs

Ausgabe

Wenn die 100-Hz-PWM aktiviert ist (und nur wenn sie aktiviert ist), erzeugt die +3,3-V-Stromversorgung ein hörbares Geräusch, das auf der PWM-Frequenz zu liegen scheint. Ich vermute, dass dies daran liegt, dass der Leistungsinduktor mit 100 Hz "vibriert".

Ich habe versucht, den Wert von R116 auf 100 kOhm zu erhöhen, ohne Wirkung.

Wie könnte ich dieses akustische Rauschen loswerden?

Wo hast du bei der Messung dein Oszilloskop geerdet?
@Andyaka Ich habe diese Messung an den Eingangsanschlüssen der +24-V-Stromversorgung mit einer verdrillten Erdungssonde geringer Länge durchgeführt.
Sie können eine Diode in Reihe mit der 24-V-Einspeisung zu C11 / C12 versuchen. Die Kappen werden auf die Spitzenspannung aufgeladen (minus Diodenabfall) und mit etwas Glück sehen Sie nicht so viel Welligkeit auf dem LM3103. Es ist lösbar.
@Andyaka Um ehrlich zu sein, sehe ich keinen Wert darin, eine Diode in Reihe zu schalten. Können Sie den Einfluss der Diode auf diese 100-Hz-Welligkeit und auf die Spitzen etwas näher erläutern?
Ich versuche, das 24-V-Rauschen zu isolieren, damit es nicht in der Versorgung des 3,3-V-Wandlers erscheint. Die Welligkeit bleibt weiterhin auf der 24-V-Hauptversorgung, sollte aber auf der Versorgung, die C11/C12 speist, etwas geringer sein

Antworten (1)

Die erste Frage ist, was macht das Schalten von 5 A oder 7 A bei 100 Hz mit Ihrer +24-V-Versorgung? Es wird eine gewisse Welligkeit hinzufügen, können Sie messen, wie viel auf einem Oszilloskop? Ich vermute, die Welligkeit sieht ein bisschen wie eine Rechteckwelle aus.

Die zweite ist, wie viel Strom benötigen Sie von dieser 3,3-V-Versorgung? 0,1A, 1A, 10A?

Unter der Annahme von insgesamt weniger als 1 A oder weniger als 3 W beträgt der aus der 24-V-Versorgung gezogene Strom 0,1 oder 0,2 A ...

Dann können Sie die 3,3-V-Versorgung von 24 V über einen Widerstand mit niedrigem Wert speisen: 1 bis 5 Ohm, wobei weniger als ein Volt über dem Widerstand abfällt - maximal 0,1 oder 0,2 W verschwendete Leistung.

Und ersetzen Sie C11 durch einen viel größeren Kondensator - 100 bis 1000 uf. Dann stellt RC einen Tiefpassfilter bereit, um die PWM-Welligkeit zu reduzieren oder zumindest ihre Flanken auf eine Rampe zu verlangsamen, damit der Regler schnell genug reagieren kann, um die Kontrolle über den 3,3-V-Ausgang aufrechtzuerhalten, ohne zu "singen".

Die Last ist ein PTC, der so niedrig wie 3,5 Ohm (~7 A) und so hoch wie 20 Ohm (1,2 A) sein kann. Tatsächlich sieht die Welligkeit an der +24-V-Stromversorgung wie eine Rechteckwelle bei 100 Hz aus (ich habe meinen Beitrag mit dem Diagramm aktualisiert). Der absolute Höchststrom, der von der +3,3-V-Stromversorgung gezogen wird, beträgt 0,7 A. Aber der durchschnittliche Strom liegt eher bei 0,1 bis 0,3 A. In meiner Anwendung wäre ein Elektrolytkondensator von maximal 100 uF aus Größengründen akzeptabel. Glauben Sie, dass ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 1,6 kHz dieses hörbare Rauschen erheblich reduzieren wird?
Ich denke, Sie hören Hochfrequenzspitzen von der Induktivität mit einer Wiederholungsrate von 100 Hz, also ja.
Ok, ich werde einen solchen RC-Filter hinzufügen.
Hörbares Rauschen im DC-DC-Abwärtswandler
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