Cách Giảm Tiếng Ồn Từ Hiện Tượng Magnetostriction Trong Các Linh Kiện Từ

Các thành phần từ tính có thể thể hiện một tính chất khó chịu khi được kích thích bằng tín hiệu AC. Một hiệu ứng trong vật liệu từ, được biết đến với tên gọi là magnetostriction, dẫn đến việc rung động trong vật liệu từ có thể được nghe thấy như âm thanh nghe được. Điều này có thể là một tiếng ồn nhỏ, hầu như không nghe thấy được, hoặc một tiếng kêu lớn như bạn có thể nghe thấy trong một số bộ điều chỉnh chuyển mạch.

Mặc dù bạn có thể muốn cố gắng loại bỏ hoàn toàn magnetostriction và tiếng ồn của nó, bạn sẽ thấy mình không may mắn vì magnetostriction là một tính chất vốn có của vật liệu từ. Tuy nhiên, có những điều bạn có thể làm trong sản phẩm của mình để giảm tiếng ồn từ các thành phần từ tính.

Magnetostriction Gây Ra Tiếng Ồn trong Các Thành Phần Từ Tính

Nguyên nhân của tiếng ồn từ vật liệu và thành phần từ tính là một hiện tượng được biết đến với tên gọi magnetostriction. Khi vật liệu từ trong một thành phần được từ hóa bởi một tín hiệu AC đến, sự từ hóa được gây ra trong vật liệu khiến vật liệu giãn nở. Trong mỗi chu kỳ của tín hiệu AC đầu vào, vật liệu giãn nở và co lại liên tục, dẫn đến việc rung động trong không khí xung quanh thành phần. Rung động này có thể được nghe thấy như một tiếng ồn nghe được.

Nếu thành phần được kích thích với một tín hiệu chuyển mạch (PWM), thì sự từ hóa xen kẽ trong lõi và sự rung động kết quả sẽ kích thích một nhóm cộng hưởng trong vật liệu lõi từ của thành phần. Điều này có thể tạo ra tiếng ồn hoặc tiếng kêu nghe được.

Tiếng ồn kết quả có thể phụ thuộc vào một số yếu tố:

• Tần số của tín hiệu kích thích
• Chu kỳ làm việc của tín hiệu kích thích
• Liệu lõi có bước vào trạng thái bão hòa hoặc dịch chuyển từ không
• Biên độ của tín hiệu kích thích
• Loại vật liệu lõi
• Kích thước và kích thước lõi

Thật không may, không có mô hình tốt nào (mà tôi biết) để dự đoán đặc tính tiếng ồn do magnetostriction. Trong một số trường hợp, tiếng ồn có thể được nghe thấy mà không cần máy trợ thính, nhưng một sự thay đổi nhỏ trong một tham số có thể khiến nó biến mất.

Làm Thế Nào để Giảm Tiếng Ồn Magnetostriction

Tiếng ồn từ magnetostriction có thể là vô hại hoặc hầu như không thể nhận biết, trong trường hợp đó nó có thể không gây hại cho trải nghiệm người dùng của sản phẩm bạn. Đôi khi, magnetostriction có thể cực kỳ nghiêm trọng và nó có thể vi phạm quy định giới hạn âm thanh nghe được cho sản phẩm của bạn. Trong cả hai trường hợp, bạn không bao giờ có thể loại bỏ tiếng ồn magnetostriction, nhưng bạn có thể giảm nó đến mức không thể nghe thấy được.

Một số ý tưởng để giảm magnetostriction bao gồm:

• Thay đổi bao bì từ tính (cuộn cảm)
• Thay đổi tần số hoặc biên độ của tín hiệu kích thích
• Sử dụng từ tính với vật liệu thay thế
• Sử dụng một thành phần khác với bao bì khác nhau
• Bọc kín vỏ sản phẩm
• Thêm lớp đệm hoặc cách nhiệt cho vỏ (tránh hiệu ứng lò nướng!)

Một số linh kiện thường xuyên phát ra tiếng ồn do hiện tượng từ tính co dãn là các cuộn cảm toroidal không che chắn được thiết kế cho các bộ chuyển đổi dòng cao, như cuộn cảm dưới đây. Những cuộn cảm lớn này thường được sử dụng trong các bộ điều chỉnh chuyển mạch dòng cao và chúng có thể phát ra tiếng ồn ở các tần số trong phạm vi nghe được; các cuộn cảm lớn hơn sẽ có tiếng ồn ở các tần số thấp hơn.

Loại linh kiện khác thường quan sát thấy hiện tượng từ tính co dãn là trong các biến áp. Điều này bao gồm các biến áp phẳng, biến áp quấn tay, v.v., có hồ sơ nhỏ gọn và do đó người ta mong đợi hồ sơ tiếng ồn của chúng xuất hiện ở các tần số thấp hơn.

Biến áp phẳng, như Würth Elektronik PN: 74941302, có thể phát ra tiếng ồn do từ tính co dãn.

Cách dễ nhất để giảm từ tính co dãn trong các bộ điều chỉnh công suất chuyển mạch là thay đổi tần số điều khiển của tín hiệu chuyển mạch được sử dụng trong thiết kế. Bạn có thể thử di chuyển tần số lên hoặc xuống giả sử bạn có một dao động có thể lập trình tần số hoặc trình điều khiển cổng. Lựa chọn khác là sử dụng một linh kiện hoàn toàn khác với hình dạng hoặc bao bì khác nhau vì điều này sẽ thay đổi dòng từ quanh vật liệu lõi, điều này cũng sẽ thay đổi hồ sơ rung động của linh kiện.

Việc thiết lập giới hạn âm thanh nghe được cho một sản phẩm sau khi bạn xác định sự hiện diện của tiếng ồn từ từ tính co dãn là do bạn. Điều tương tự cũng được nói về các sản phẩm sử dụng quạt nhỏ, vì chúng cũng tạo ra tiếng ồn từ điện tử và từ dòng chảy không khí. Đây thường là giới hạn về mức độ âm thanh (tính bằng dB) tại một tần số trung bình cụ thể (ví dụ, 5 kHz).

Cho dù bạn cần xây dựng điện tử công suất hay hệ thống kỹ thuật số tiên tiến cho các sản phẩm thương mại, hãy sử dụng bộ đầy đủ các tính năng thiết kế PCB và công cụ CAD hàng đầu trong Altium Designer®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.