Jak poprawić hałas zasilacza impulsowego typu flyback
Szum audio ogólnie odnosi się do sygnału audio o częstotliwości 20-20 kHz generowanego przez sam zasilacz impulsowy w trakcie pracy i który może być słyszalny przez ludzkie uszy, zwłaszcza gdy jest to 2-40 kHz, jak pokazano na poniższej krzywej równej odpowiedzi 1. Kiedy częstotliwość oscylacji elementów elektronicznych i magnetycznych mieści się w zakresie słyszalności ludzkiego ucha, będą one wytwarzać sygnały dźwiękowe. Zjawisko to było znane już na wczesnym etapie badań nad konwersją mocy. Transformatory pracujące przy częstotliwości sieciowej 50 i 60 Hz często wytwarzają irytujący szum prądu przemiennego. Jeśli obciążenie jest modulowane przez komponenty audio, przełączający konwerter mocy pracujący ze stałą częstotliwością ultradźwiękową będzie również generował szum audio. W artykule najpierw przedstawiono przyczyny szumów zasilaczy impulsowych, a następnie przedstawiono rozwiązania mające na celu poprawę szumów zasilaczy impulsowych typu flyback.
Jak poprawić hałas zasilacza impulsowego typu flyback
1. Dobry projekt układu tłumi hałas.
W procesie projektowania inżynierowie dodadzą obwody absorpcyjne na obu końcach tranzystora polowego DS, aby zmniejszyć wartość szczytową, co może skutecznie zmniejszyć szum wyjściowy modułu mocy.
W praktyce tętnienie wyjściowe i szum modułu można dodatkowo zmniejszyć, dodając kondensatory do zacisków wejściowych i wyjściowych modułu oraz współpracując z dobrym układem PCB. Układ płytki PCB, kondensator podwyższający zgodny z kierunkiem przepływu prądu i szumy tętnień modułu mocy nie stanowią już problemu. Na poniższym rysunku przedstawiono dwie metody układu.
2, rozwiązanie hałasu transformatora
Po pierwsze, transformator należy namoczyć równomiernie, tak aby skutecznie wypełnić szczeliny właściwe pomiędzy cewkami, pomiędzy cewkami a szkieletem oraz pomiędzy szkieletem a rdzeniem magnetycznym i ograniczyć możliwość przemieszczania się części ruchomych. W razie potrzeby powierzchnię styku elementów magnetycznych z płytką drukowaną można wypełnić białym klejem lub spryskać farbą trójodporną, dodatkowo redukując przestrzeń drgań mechanicznych i skutecznie redukując hałas.
Jeśli warunki na to pozwalają, należy maksymalnie zmniejszyć szczytową gęstość strumienia magnetycznego, należy w pełni uwzględnić gęstość strumienia magnetycznego nasycenia w wysokiej temperaturze i pozostawić wystarczający margines, aby zapobiec wejściu krzywej roboczej w obszar nieliniowy, co może skutecznie zmniejszyć hałas transformatora. Eksperymenty wykazały, że emitowany szum można zmniejszyć o 5 dB do 15 dB, gdy szczytowa gęstość strumienia magnetycznego zostanie zmniejszona z 3,000 Gaussa do 2,000 Gaussa.
Warunki pozwalają na zastosowanie miękkich materiałów magnetycznych, takich jak stopy amorficzne i ultramikrokrystaliczne. Ich jednorodność magnetyczna jest znacznie lepsza niż w przypadku zwykłych ferrytów, a ich działanie magnetostrykcyjne dąży do zera, dzięki czemu są niewrażliwe na naprężenia.
3. Ogólne rozwiązania szumu pojemnościowego
Rozwiązaniem jest zastąpienie wysokonapięciowego kondensatora ceramicznego stosowanego w obwodzie absorpcyjnym kondensatorem z folii poliestrowej o niewielkim działaniu elektrostrykcyjnym, co zasadniczo pozwala wyeliminować szum generowany przez kondensator.
Aby ustalić, czy głównym źródłem szumu jest pojemność ceramiczna, można ją zastąpić kondensatorami o różnych izolatorach. Kondensator cienkowarstwowy jest ekonomicznym zamiennikiem. Należy jednak zwrócić uwagę, czy zamiennik może wytrzymać powtarzające się obciążenia szczytowe prądu i napięcia.
Inną opcją w konkurencyjnej cenie jest zastosowanie obwodu cęgowego Zenera zamiast obwodu cęgowego RCD. Cena cęgów Zenera jest porównywalna z cęgami RCD, jednak zajmuje znacznie mniej miejsca i jest bardziej wydajna.
