Was könnte die Ursache für einen hohen Ton sein, der von einem Schaltreglerkreis kommt?

Wir haben einen Schaltreglerkreis mit einem internen 1,5-MHz-Schaltregler entworfen ( semtech.com/images/datasheet/sc185.pdf ). Vin ist 5V, Vout ist 3V3. Wir haben einen Eingangskondensator (47uf), einen Ausgangskondensator (47uf) und eine Induktivität (1uH). Das Problem ist, dass wir beim Einschalten des Systems vermutlich einen hohen Ton von der Induktivität hören. Es scheint, dass das Geräusch wahrnehmbarer ist, wenn die Schaltung sehr kleine Strommengen aufnimmt. Wenn die aktuelle Nachfrage steigt, wird der Ton normalerweise nicht wahrgenommen, aber nicht immer.

Irgendwelche Ideen, was wir falsch gemacht haben könnten? Gibt es weitere Informationen, die ich genauer beschreiben kann? Ich habe kurz vor dem Induktor auf den Reglerausgang geschaut und sehe ein Klingeln, kann aber nicht feststellen, ob das Klingeln normal ist oder nicht.

Die üblichen Geräuschquellen in elektronischen Schaltkreisen sind Induktivitäten und Keramikkondensatoren.

Das Kreuzprodukt von Strom und Magnetfeld ist eine Kraft. Kräfte wirken immer auf zwei Dinge, die im Fall eines Induktors der Kern und die einzelnen Drahtsegmente sind, aus denen die Wicklungen bestehen. Bei der richtigen Frequenz kann dies dazu führen, dass die Wicklung etwas vibriert, was Sie als Geräusch hören.

Keramikkondensatoren zeigen in unterschiedlichem Maße einen piezoelektrischen Effekt. Anfälliger dafür sind auch die kapazitiv effizienteren Keramiken. Wenn ich mich recht erinnere, ist Bariumtitanat hier besonders gut, da sich das Titanatom im Gitter zwischen zwei Energiezuständen ändert, wodurch sich auch seine scheinbare Größe ändert. Ja, die Keramik schrumpft tatsächlich und wächst in Abhängigkeit von der Spannung sehr leicht.

Ich hatte kürzlich ein Problem mit Prototypen eines neuen Produkts. Ein Stromversorgungskondensator war einer Welligkeit von 5 bis 10 kHz ausgesetzt, was dazu führte, dass die gesamte Platine ein störendes Jammern von sich gab. Ich teste fünf verschiedene Modelle verschiedener Hersteller, aber alle, die eine ausreichende Kapazität hatten, hatten das Rauschproblem. Ich habe jetzt widerstrebend auf einen Aluminium-Elektrolyseur für diesen Teil umgestellt.

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

Sehen Sie sich auch die Stromaufnahme an, die das Netzteil liefert. Dies kann im hörbaren Bereich liegen, wodurch die Reaktion der Stromversorgungssteuerung ebenfalls in den hörbaren Bereich gerät.

Ihr Regler geht wahrscheinlich bei kleinen Lasten in einen niedrigen Schaltfrequenzmodus, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Dies bringt die Kondensatorvibration in unseren Hörfrequenzbereich. Der andere Grund ist, dass bei niedrigen Schaltfrequenzen die Kondensatorwelligkeitsspannung höher ist, wodurch die Amplitude der Vibrationen erhöht wird. Es ist schwierig, an Keramikkondensatoren vorbeizukommen, da sie eine gute Dichte bei ausreichenden Kosten und gute ESR-Frequenzeigenschaften bieten. Ein guter Weg, um diesen Effekt zu vermeiden, besteht darin, 2 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. Dem Effekt dieser Kondensatoren wird entgegengewirkt und die Platine macht keine Geräusche mehr. Viel billiger als die Verwendung von C0G oder anderen speziellen Kondensatoren.