Quelle pourrait être la cause du son aigu provenant d'un circuit régulateur de commutation

Nous avons conçu un circuit de régulateur de commutation utilisant un régulateur de commutation de 1,5 Mhz à interrupteur interne ( semtech.com/images/datasheet/sc185.pdf ). Vin est 5V, Vout est 3V3. Nous avons un condensateur d'entrée (47uf), un condensateur de sortie (47uf) et une inductance (1uH). Le problème est que nous entendons un son aigu provenant probablement de l'inductance lorsque nous allumons le système. Il semble que le son soit plus visible lorsque le circuit consomme de très petites quantités de courant. À mesure que la demande actuelle augmente, le son devient généralement imperceptible, mais pas toujours.

Des idées sur ce que nous aurions pu faire de manière incorrecte? Y a-t-il d'autres informations que je peux fournir pour être plus précises? J'ai regardé la sortie du régulateur, juste avant l'inductance, et je vois une sonnerie, mais je ne peux pas dire si la sonnerie est normale ou non.

Les endroits habituels où le son provient des circuits électroniques sont les inducteurs et les condensateurs céramiques.

Le produit croisé du courant et du champ magnétique est une force. Les forces travaillent toujours sur deux choses qui, dans le cas d'une inductance, sont le noyau et les segments individuels de fil qui composent les enroulements. À la bonne fréquence, cela peut faire vibrer un peu le bobinage, que vous entendez comme un son.

Les condensateurs en céramique présentent un effet piézo-électrique à des degrés divers. Les céramiques plus efficaces en termes de capacité sont également plus sensibles à cela. Si je me souviens bien, le titanate de baryum est particulièrement bon dans ce domaine car l'atome de titane dans le réseau change entre deux états énergétiques, ce qui lui fait également changer sa taille apparente. Oui, la céramique rétrécit et croît très légèrement en fonction de la tension.

J'ai récemment eu un problème avec cela dans les prototypes d'un nouveau produit. Un condensateur d'alimentation a été soumis à une ondulation de 5 à 10 kHz, ce qui fait que toute la carte émet un gémissement gênant. J'ai testé cinq modèles différents de différents fabricants, mais tous ceux qui avaient une capacité suffisante avaient un problème de bruit. Je suis maintenant passé à contrecœur à un électrolytique en aluminium pour cette partie.

Dans votre cas, votre fréquence de commutation de 1,5 MHz est trop élevée pour être audible, il ne peut donc pas s'agir directement de la fréquence de commutation. Très probablement, votre alimentation est méta-stable et vous entendez les fluctuations de contrôle. Il peut ne pas y avoir beaucoup d'ondulation de sortie à la fréquence audible, mais vous pouvez probablement voir une petite différence dans le rapport cyclique à cette fréquence. À des courants très faibles, la boucle de commande peut provoquer des salves d'impulsions avec un certain temps mort entre les salves, ce qui pourrait avoir une forte composante dans la plage audible. À des courants plus élevés, le système fonctionne probablement en mode continu et est plus naturellement amorti, c'est pourquoi la réponse de contrôle dans la plage audible diminue.

Regardez également le tirage actuel de tout ce que l'alimentation électrique entraîne. Cela peut être dans la plage audible, forçant également la réponse de la commande d'alimentation dans la plage audible.

Votre régulateur passe probablement en mode basse fréquence de commutation à petites charges pour améliorer son efficacité. Cela place la vibration du condensateur dans notre gamme de fréquences auditives. L'autre raison est qu'à basse fréquence de commutation, la tension d'ondulation du condensateur est plus élevée, augmentant ainsi l'amplitude des vibrations. Il est difficile de contourner les condensateurs céramiques car ils offrent une bonne densité à un coût suffisamment faible et de bonnes caractéristiques de fréquence ESR. Un bon moyen d'éviter cet effet est d'avoir 2 de ces condensateurs placés sur les côtés opposés du PCB. Si vous avez besoin d'une capacité de 100uF, tout ce que vous devez faire est de placer 47uF sur le dessus et 47uF exactement sur le côté opposé du PCB. L'effet de ces condensateurs est contrecarré et le PCB ne fait plus de sons. Beaucoup moins cher que d'utiliser du C0G ou d'autres condensateurs spécialisés.