Entfernen Sie hörbare Geräusche, die vom Abwärtswandler erzeugt werden

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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 hörbares Geräusch, das ich gerne loswerden würde. 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 Verdächtiger geht zu dem Induktor, der 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 wechseln, aber ich könnte versuchen, eine "Verbindung" zu verwenden, die das Rauschen absorbieren könnte. Wäre das eine gute Wahl? Der ISP452 begrenzt die PWM-Signalfrequenz des Treibers auf maximal 4 kHz. Irgendein anderer Vorschlag?

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noise dc-dc-converter buck Francesco
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Versuchen Sie eine unhörbare Frequenz
PlasmaHH
"Mein erster Verdächtiger geht zu dem Induktor, der als Lautsprecher fungiert. Könnte das möglich sein?" Oh ja, sehr gut möglich. Es hängt vom Induktor ab, wie gut es ist, "ein Lautsprecher zu sein". Welchen Induktor verwenden Sie?
Bimpelrekkie
@PlasmaHH Die maximale Frequenz beträgt 4 kHz. Das ist immer noch hörbar.
Mast
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@Mast: Der vernünftigste Rat ist also, das Design zu ändern, um eine höhere Frequenz zu verwenden ...
PlasmaHH
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Was ist mit einer niedrigeren Frequenz? Würden nicht einmal 500 Hz ausreichen, da die Last nur Lüfter mit einer hohen mechanischen Trägheit sind? Oder lassen Sie die Induktoren weg, die Lüfter kümmern sich nicht um Welligkeit.
Michael

Antworten:

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

Versuchen Sie es mit einem P-Kanal-MOSFET und schalten Sie auf eine unhörbare Frequenz, dh 50 kHz. Sie profitieren nicht nur vom geräuscharmen Betrieb, sondern Ihr Induktor kann bei gleicher Ausgangswelligkeitsspannung auch 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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Andy aka
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Vielen Dank. Ich möchte das aktuelle Design nicht ändern, da ich bereits eine Leiterplatte habe. Wäre es möglich, einen Ersatz für den ISP452 durch ein schnelleres PWM-Laufwerk zu finden?
Francesco
@Francesco Bauchgefühl sagt mir NEIN, aber es könnte sich lohnen, sich eine kleine Huckepack-Platine anzusehen, die sich dort befindet, wo der ISP452 montiert worden wäre.
Andy aka
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@Francesco Sie verwenden ein Teil, das für den Job grundsätzlich nicht geeignet ist. Daher enthält Ihre Schaltung einen grundlegenden Fehler, der nur durch die Verwendung einer anderen Komponente behoben werden kann. Wenn dies Ihr eigenes Hobby-Design ist, ist ein Huckepack-Stück Stripboard möglicherweise in Ordnung. Wenn dies für eine kommerzielle Anwendung ist, ist es Zeit für eine weitere Runde auf dem Schaltplan und der Leiterplatte.
Graham
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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 Silikongummi zu verwenden, um den Raum zwischen Drähten und Kern zu füllen. Dadurch wird das Geräusch erheblich reduziert.

hadoo
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Ich denke, Sie müssen zwischen elektrischer und mechanischer Resonanzfrequenz unterscheiden.
Andy aka
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Die langsamen IGBTs waren billig und hatten geringere Leitungsverluste. Der Effekt war akustisch angenehm für das Ohr und einfacher durchzuführen als ein Schaltverlustreduzierungsschema, das für 20 kHz erforderlich gewesen wäre. Wenn Sie die Dinge einfach halten möchten, kann und reduziert der Lack das akustische Rauschen der Spule.

Autistisch
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Leider machen immer noch zu viele Schaltkreise zwischen 20 und 22 kHz Rauschen, was ich und viele andere bestenfalls als störend und im schlimmsten Fall als schmerzhaftes durchdringendes Geräusch hören. Bitte empfehlen Sie 50 kHz oder einen ähnlich hohen Wert gemäß der Antwort von @ Andyaka, um dies weit über die hörbaren Frequenzen hinaus zu erreichen.
Rory Alsop
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Ich weiß nicht, ob Michaels Vorschlag funktioniert hat, aber ich würde auch versuchen, leiser zu schalten, um einige Harmonische 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) tun. Sie müssen jedoch Ihre Mindestzeiten für "Ein" und "Aus" genau festgelegt haben, 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).

LeonidasT
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