音响电源噪声

逆压电效应和磁致伸缩机制应用电能转换成机械力。这个机械力导致线圈或核心震动,它取代了周围的空气,表现为声波。因此,机械自已谐振频率(SRF)这些电源组件必须解决,因为这些振动共振频率放大许多倍。

首先,测量机械SRF,看它是否落在可听噪音范围内。如果是,确定因素造成这一共振。最后,选择电气参数在设计阶段,限制开关频率的范围。通过避免机械SRF,噪音可以更容易地减轻。

机械Self-Resonance

机械self-resonance研究,模型识别和定义控件,可以使用。一个特定的模型是胡克定律。图1显示了一个弹簧质量系统方程。这个系统类似于螺旋线圈的电感和PCB组装的质量磁组件焊接上。

图1:胡克定律应用于PCB组装

红球的质量(m) PCB组装的质量是一样的。位移(x)是由逆压电效应或磁致伸缩的力量。施加的力的大小之间的关系和板的重量是最好的形容为一个二阶微分方程(见图2)。

图2:胡克定律的微分方程

因此,这个质量弹簧系统的共振频率可以计算方程(1):

$ $ f R{} = \压裂{1}{2π\}\√6 \压裂{k} {m} $ $

k是弹簧的刚度常数,m是质量。

试验装置

这个实验使用的电源转换器议员的MP174A恒峰电流调节器,可调频率。通过这种装置,开关频率变化比例与负载电流和输出功率的变化保持监管。

图3显示了实验室设置测量产生的可听噪声鼓核心电感和找到机械自已谐振频率(SRF)。频谱分析仪的应用和手机上的麦克风是用来测量声音。电话总是从感应器放置5厘米。上的负载电流转换器是不同扫描不同的切换频率,以及由此产生的声音的电话. .

图3:试验装置

示波器测量开关频率在不同负载电流,然后在每个负载电流测量。示波器波形匹配频率峰值测量在每个负载电流的电话。负载电流变化从10%降至80%。测量80%以上的满载没有可听范围之外的,因为他们的开关频率(> 20 khz)。

图4显示了波形捕获的负载电流。13.16 khz的频率与光谱匹配生成的应用程序捕获的声音来自鼓核心电感13.242千赫(

图4:波形开关节点

可听噪声频谱

可听噪音麦克风记录的电话。然后光谱分析应用程序安装在手机被用来绘制所有的噪声频率和各自的分贝水平(dB),测量体积的声音。

图形化分析

可听噪声频率是一样的开关频率由于开关波形之间的相关性和可听噪声测量的光谱分析应用(见图5)。然而,噪声峰值观察到12.4 khz切换频率。

图5:音频频谱

这显示了峰值增加10 db的噪声振幅1 w的输出功率。这个峰值是由于机械自已谐振频率的电感器。这避免了开关频率,可以减轻噪声峰值11 khz和13赫兹之间。而不是保持峰值电流不变,一样的MP174A,它可以减少线性,至少13 khz的恒定开关频率可以保持避免噪音”见顶。“当输出功率低于1 w,可以保持不变,峰电流和开关频率可以从11千赫至较低的频率线性减少。

图6:噪音(dB)和能力(W)与频率

解决方案空间

本文中的控制策略详细可以修改跳过某些开关频率下降太接近磁性元件的机械SRF。磁性元件可以设计这样的共振频率超过20 khz,或远低于所需的最小开关频率,在完整的输出功率保持在规定范围内。人类的耳朵是最敏感的2 khz和5 khz之间;改变绕组的刚度常数也可以改变谐振频率。

改变谐振频率的一种方法是通过减少磁铁线的张力减少共振频率。创建服务循环释放应变在磁铁线连接到梭针也可以帮助减少刚度常数。

取代了开关式稳压器具有更高的峰值电流变体可能提供不同的开关频率范围排除了自已谐振频率,从而解决可听噪声问题。改变磁组装的形式或其机械结构可以帮助减少可听噪声,自SRF可能切换频率范围以外的一种机械结构。一个例子可能是一个保护核心和一个无防御的核心,甚至不同的制造商相同的电感值。

结论

有几种解决音响电源噪声。解决方案,比如改变控制策略,以避免某些频率或改变峰值电流可以减少音响噪音。改变磁设计改变刚度常数或板的重量或线圈的建设还可以减少噪音。在一起,这些方法的一个或几个可以用来消除或最小化音响电源噪声。

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