Comment réduire le bruit issu de la magnétostriction dans les composants magnétiques

Les composants magnétiques peuvent présenter une propriété irritante lorsqu'ils sont alimentés par un signal AC. Un effet dans les matériaux magnétiques, connu sous le nom de magnétostriction, conduit à des vibrations dans les matériaux magnétiques qui peuvent être entendues comme un son audible. Cela peut être un bourdonnement à peine audible, ou un bruit de clic fort comme celui que vous pourriez entendre dans certains régulateurs à découpage.

Bien que vous souhaitiez essayer d'éliminer entièrement la magnétostriction et son bruit, vous vous trouverez malchanceux car la magnétostriction est une propriété inhérente des matériaux magnétiques. Cependant, il y a des choses que vous pouvez faire dans votre produit pour réduire le bruit provenant des composants magnétiques.

La Magnétostriction Cause du Bruit dans les Composants Magnétiques

La cause du bruit provenant des matériaux et composants magnétiques est un phénomène connu sous le nom de magnétostriction. Lorsque le matériau magnétique dans un composant est magnétisé par un signal AC entrant, la magnétisation induite dans le matériau provoque l'expansion de celui-ci. À chaque cycle du signal AC d'entrée, le matériau se dilate et se contracte de manière répétée, ce qui conduit à une vibration dans l'air autour du composant. Cette vibration peut être entendue comme un bruit audible.

Si le composant est alimenté avec un signal de commutation (PWM), alors la magnétisation alternée dans le noyau et la vibration résultante exciteront un groupe de résonances dans le matériau du noyau magnétique du composant. Cela peut créer des bruits de bourdonnement ou de clic audibles.

Le bruit résultant peut dépendre de plusieurs facteurs :

• Fréquence du signal d'entraînement
• Cycle de travail du signal d'entraînement
• Si le noyau est entré en saturation ou en dérive de flux
• Amplitude du signal d'entraînement
• Type de matériau du noyau
• Taille et dimensions du noyau

Malheureusement, il n'existe pas de bons modèles (que je sache) pour prédire les caractéristiques du bruit dû à la magnétostriction. Dans certains cas, le bruit peut être entendu sans aides auditives, mais un léger changement dans un paramètre le fait disparaître.

Comment Réduire le Bruit de Magnétostriction

Le bruit de la magnétostriction pourrait être bénin ou à peine perceptible, auquel cas il peut ne pas être préjudiciable à l'expérience utilisateur de votre produit. Parfois, la magnétostriction peut être extrême et pourrait violer la spécification de limite de son audible pour votre produit. Dans les deux cas, vous ne pourrez jamais éliminer le bruit de magnétostriction, mais vous pourriez être en mesure de le réduire jusqu'à ce qu'il soit inaudible.

Quelques idées pour réduire la magnétostriction incluent :

• Changer l'emballage des magnétiques (inducteur)
• Changer la fréquence ou l'amplitude du signal d'entraînement
• Utiliser des magnétiques avec un matériau alternatif
• Utiliser un composant différent avec un emballage différent
• Encapsuler l'enceinte pour le produit
• Ajouter un rembourrage ou une isolation à l'enceinte (évitez l'effet four !)

Certains des composants qui présentent le plus souvent du bruit en raison de la magnétostriction sont les inducteurs toroïdaux non blindés destinés aux convertisseurs à commutation de haute intensité, comme l'inducteur ci-dessous. Ces gros inducteurs sont souvent utilisés dans les régulateurs à commutation de haute intensité et ils peuvent présenter du bruit à des fréquences dans la gamme audible ; les plus gros inducteurs auront du bruit à des fréquences plus basses.

L'autre type de composant où la magnétostriction est couramment observée est dans les transformateurs. Cela inclut les transformateurs planaires, les transformateurs bobinés à la main, etc. qui ont des profils compacts et donc on s'attendrait à ce que leur profil de bruit soit présent à des fréquences plus basses.

Les transformateurs planaires, comme Würth Elektronik PN : 74941302, peuvent présenter du bruit en raison de la magnétostriction.

La manière la plus simple de réduire la magnétostriction dans les régulateurs d'alimentation à commutation est de changer la fréquence de conduite du signal de commutation utilisé dans la conception. Vous pouvez essayer de déplacer la fréquence vers le haut ou vers le bas en supposant que vous disposez d'un oscillateur programmable en fréquence ou d'un pilote de porte. L'autre option est d'utiliser un composant totalement différent avec une géométrie ou un emballage différent car cela changera le flux magnétique autour du matériau du noyau, ce qui changera également le profil vibratoire du composant.

Il vous appartient de développer une limite de son audible pour un produit une fois que vous avez déterminé la présence de bruit provenant de la magnétostriction. Il en va de même pour les produits qui utilisent de petits ventilateurs, car ceux-ci créent également du bruit provenant de l'électronique et du flux d'air. Il s'agit généralement d'une limite sur le niveau sonore (en dB) à une fréquence moyenne spécifique (par exemple, 5 kHz).

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