마그네토스트릭션에서 발생하는 노이즈를 줄이는 방법

자기 부품은 AC 신호로 구동될 때 짜증나는 특성을 나타낼 수 있습니다. 자기 재료에서 발생하는 자기변형이라는 현상은 자기 재료에서 진동을 일으키며, 이는 청각적인 소리로 들릴 수 있습니다. 이는 거의 들리지 않는 작은 윙윙거림에서부터 일부 스위칭 레귤레이터에서 들을 수 있는 큰 딸깍 소리와 같을 수 있습니다.

자기변형과 그 소음을 완전히 없애고 싶을 수도 있지만, 자기변형은 자기 재료의 고유한 특성이기 때문에 운이 없을 것입니다. 그럼에도 불구하고 자기 부품에서 소음을 줄일 수 있는 방법이 있습니다.

자기변형이 자기 부품에서 소음을 일으킨다

자기 재료와 부품에서 소음의 원인은 자기변형이라는 현상입니다. 부품의 자기 재료가 들어오는 AC 신호에 의해 자화될 때, 재료 내에서 유도된 자화는 재료가 팽창하게 합니다. 입력 AC 신호의 각 주기 동안, 재료는 반복적으로 팽창하고 수축하며, 이는 부품 주변의 공기에서 진동을 일으킵니다. 이 진동은 청각적인 소음으로 들릴 수 있습니다.

부품이 스위칭(PWM) 신호로 구동되면, 코어의 교대 자화와 결과적인 진동은 부품의 자기 코어 재료에서 일련의 공진을 자극할 수 있습니다. 이는 청각적인 윙윙거림이나 딸깍 소리를 만들 수 있습니다.

결과적인 소음은 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다:

• 구동 신호의 주파수
• 구동 신호의 듀티 사이클
• 코어가 포화 상태에 들어가거나 플럭스 워킹을 겪었는지 여부
• 구동 신호의 진폭
• 코어 재료 유형
• 코어 크기 및 치수

불행히도, 자기변형으로 인한 소음 특성을 예측하기 위한 좋은 모델은 없습니다(제가 아는 한). 경우에 따라 소음이 보청기 없이도 들릴 수 있지만, 한 가지 매개변수에서 작은 변화가 발생하면 사라질 수 있습니다.

자기변형 소음을 줄이는 방법

자기변형에서 발생하는 소음은 양성이거나 거의 눈에 띄지 않을 수 있으며, 이 경우 제품의 사용자 경험에 해를 끼치지 않을 수 있습니다. 때로는 자기변형이 극심할 수 있으며, 이는 제품의 청각적 소음 한계 사양을 위반할 수 있습니다. 어느 경우든, 자기변형 소음을 완전히 없앨 수는 없지만, 들리지 않을 정도로 줄일 수는 있을 것입니다.

자기변형을 줄이기 위한 몇 가지 아이디어는 다음과 같습니다:

• 자기(인덕터) 패키징 변경
• 구동 신호의 주파수나 진폭 변경
• 대체 재료로 만든 자기 사용
• 다른 패키징을 가진 다른 부품 사용
• 제품의 인클로저를 캡슐화
• 인클로저에 패딩이나 단열재 추가 (오븐 효과를 피하세요!)

자기변형으로 인해 소음을 일으키는 가장 흔한 구성 요소 중 일부는 고전류 스위칭 컨버터용으로 의도된 비차폐 토로이달 인덕터와 같습니다. 예를 들어 아래의 인덕터처럼 이러한 대형 인덕터는 종종 고전류 스위칭 레귤레이터에 사용되며 청각 범위 내의 주파수에서 소음을 발생시킬 수 있습니다. 더 큰 인덕터는 더 낮은 주파수에서 소음이 발생합니다.

자기변형이 흔히 관찰되는 다른 유형의 구성 요소는 변압기입니다. 이는 평면 변압기, 수작업으로 감은 변압기 등을 포함하며, 이들은 컴팩트한 프로필을 가지고 있어 소음 프로필이 낮은 주파수에서 나타날 것으로 예상됩니다.

Würth Elektronik PN: 74941302와 같은 평면 변압기는 자기변형으로 인해 소음을 발생시킬 수 있습니다.

스위칭 전력 레귤레이터에서 자기변형을 줄이는 가장 쉬운 방법은 설계에서 사용되는 스위칭 신호의 구동 주파수를 변경하는 것입니다. 주파수 프로그래밍이 가능한 오실레이터나 게이트 드라이버가 있다면 주파수를 올리거나 내릴 수 있습니다. 다른 옵션은 다른 기하학적 형태나 포장을 가진 완전히 다른 구성 요소를 사용하는 것이며, 이는 코어 재료 주변의 자기 플럭스를 변경하고 구성 요소의 진동 프로필을 변경할 것입니다.

자기변형으로 인한 소음의 존재를 확인하면 제품에 대한 청각적 소음 한계를 개발하는 것은 여러분에게 달려 있습니다. 전자 장치와 공기 흐름에서 소음을 생성하는 소형 팬을 사용하는 제품에도 동일하게 적용됩니다. 이는 일반적으로 특정 중간 범위 주파수(예: 5kHz)에서의 소음 수준(단위 dB)에 대한 한계입니다.

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