Was könnte die Ursache für einen hohen Ton sein, der von einer Schaltreglerschaltung kommt?

Die üblichen Orte, an denen Geräusche in elektronischen Schaltungen entstehen, sind Induktivitäten und Keramikkondensatoren.

Das Kreuzprodukt aus Strom und Magnetfeld ist eine Kraft. Kräfte wirken immer auf zwei Dinge, die im Fall einer Spule der Kern und einzelne Drahtsegmente sind, aus denen die Wicklungen bestehen. Bei der richtigen Frequenz kann dies die Wicklung ein wenig vibrieren lassen, was Sie als Geräusch hören.

Keramikkondensatoren weisen in unterschiedlichem Maße einen piezoelektrischen Effekt auf. Die kapazitätsmäßig effizienteren Keramiken sind dafür auch anfälliger. Wenn ich mich recht erinnere, eignet sich Bariumtitanat besonders gut dafür, da das Titanatom im Gitter zwischen zwei Energiezuständen wechselt, wodurch es auch seine scheinbare Größe ändert. Ja, die Keramik schrumpft und wächst tatsächlich sehr leicht als Funktion der Spannung.

Ich hatte erst kürzlich ein Problem damit bei Prototypen eines neuen Produkts. Ein Netzteil-Kondensator wurde einer Welligkeit von 5-10 kHz ausgesetzt, was dazu führt, dass die gesamte Platine ein nerviges Jammern von sich gibt. Ich teste fünf verschiedene Modelle von verschiedenen Herstellern, aber alle, die ausreichend Kapazität hatten, hatten das Rauschproblem. Ich habe jetzt widerwillig für dieses Teil auf einen Aluminium-Elektrolyt umgestellt.

In Ihrem Fall ist Ihre Schaltfrequenz von 1,5 MHz viel zu hoch, um hörbar zu sein, daher kann es nicht direkt die Schaltfrequenz sein. Höchstwahrscheinlich ist Ihr Netzteil metastabil und Sie hören die Steuerschwankungen. Bei der hörbaren Frequenz ist möglicherweise keine große Ausgangswelligkeit vorhanden, aber Sie können wahrscheinlich einen kleinen Unterschied im Arbeitszyklus bei dieser Frequenz feststellen. Bei sehr niedrigen Strömen kann der Regelkreis Pulsstöße mit einer gewissen Totzeit zwischen den Stößen verursachen, die eine starke Komponente im hörbaren Bereich haben könnten. Bei höheren Strömen läuft das System wahrscheinlich im Dauerbetrieb und wird natürlicher gedämpft, weshalb das Regelverhalten im hörbaren Bereich abnimmt.

Sehen Sie sich auch die Stromaufnahme dessen an, was das Netzteil antreibt. Das kann im hörbaren Bereich liegen und zwingt auch die Reaktion der Netzteilsteuerung in den hörbaren Bereich.

Ihr Regler wechselt wahrscheinlich bei kleinen Lasten in einen Modus mit niedriger Schaltfrequenz, um die Effizienz zu verbessern. Dies bringt die Kondensatorschwingung in unseren Hörfrequenzbereich. Der andere Grund ist, dass bei niedrigen Schaltfrequenzen die Kondensator-Brummspannung höher ist und somit die Schwingungsamplitude erhöht wird. Es ist schwer, Keramikkondensatoren zu umgehen, da sie eine gute Dichte bei ausreichend geringen Kosten und gute ESR-Frequenzeigenschaften bieten. Eine gute Möglichkeit, diesen Effekt zu vermeiden, besteht darin, zwei dieser Kondensatoren auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte zu platzieren. Wenn Sie eine Kapazität von 100 uF benötigen, müssen Sie lediglich 47 uF oben und 47 uF genau auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte platzieren. Der Wirkung dieser Kondensatoren wird entgegengewirkt und die Platine gibt keine Geräusche mehr von sich. Viel billiger als die Verwendung von C0G oder einigen anderen spezialisierten Kondensatoren.