Controlador LED de ruido PWM

El efecto piezoeléctrico en el capacitor cerámico debido al PWM de 500 Hz debería ser su principal sospechoso, aunque no puede descartar el papel del inductor.

Mire este extracto de la nota de aplicación MPS AN021 :

El rango de frecuencia de atenuación PWM familiar es inferior a 1 kHz. Debido al efecto piezoeléctrico de los capacitores cerámicos y la oscilación de la bobina del devanado del cable, los ciclos de atenuación discretos de baja frecuencia (en relación con la frecuencia de conmutación del controlador WLED) posiblemente pueden causar ruido audible en el sistema.

Depure su placa presionando suavemente todos los condensadores cerámicos, uno a la vez, con algo no conductor y antiestático. El propósito de esta prueba es evitar que los capacitores vibren. Si el ruido cesa o cae mucho al presionar un capacitor, habrás encontrado al culpable. Cuidado: es posible que no solo uno, sino varios capacitores contribuyan al ruido.

Comience con el capacitor de salida,$C_{out}$N/P GRM21BR71H105KA12L. Esta parte es un 0805 MLCC X7R. Como puede ver en este artículo de Kemet , cualquier condensador cerámico multicapa (MLCC) con dieléctrico X7R (o cualquier dieléctrico de clase 2/3) puede generar un ruido acústico perceptible en determinadas circunstancias:

También tenga en cuenta que el catálogo de capacitores de Murata le advierte que sus capacitores GRMxx no son "antirruido", una referencia al ruido acústico generado debido al efecto piezoeléctrico:

Entonces, ¿cuáles son las principales opciones que tienes para prevenir este efecto y su ruido?

1. Reemplace el culpable con otro condensador , ya sea uno de cerámica que no presente este efecto, o uno completamente diferente en cuanto al material (electrolítico o de película).

2. Refuerce su PCB por medios mecánicos en las proximidades del culpable, para evitar que la placa vibre y actúe como un altavoz. Si el inductor es la causa, esto también se aplica.

3. Utilice un controlador que pueda hacer PWM por encima del rango audible .

Hay otras opciones, pero es posible que desee investigarlas por sí mismo.

El ruido de PWM en los estranguladores de núcleo bobinado SMD con altas corrientes de pulso (varios amperios) es un problema común, especialmente cuando la tasa de PWM está en el rango medio más sensible del rango de audición.

Para aliviar este problema inherente, la tasa de PWM se puede mover hacia 100 Hz con las compensaciones de parpadeo no deseadas.

Una mejor opción puede ser cambiar la selección del estrangulador a tipos de bajo ruido acústico con algunas compensaciones en el tamaño uH de los inductores impresos compuestos clasificados para varios amperios.

por ejemplo, EROCORE Ruido de zumbido ultrabajo. Estilo LPC y PIHD

http://www.core.com.tw/nuevo_producto.asp?id=xx&iPage=3

e.g.              （μH） (A) (Asat) (mΩ) (mΩ)Max.
    LPC0312H-1R0M 1±20% 4   5     32    38

Wurth también ofrece estos estilos.

Este es el esquema que TI me dio.

• Vin 24-36v
• Salida 18.6v
• Salida .89A
• Ondulación 10%

Si me proporciona un enlace a la herramienta que utiliza para configurar este controlador, me gustaría echarle un vistazo.

Tienes Iadj (pin 6) en alto. Entonces, el controlador intentará generar la corriente máxima de 2.5 Amp. El PWM de su micro tiene que hacer toda la atenuación.

Si por algún motivo falla su PWM, la corriente pasa a 2,5 amperios y es probable que pierda todos sus LED.

Iadj debería acelerar la corriente a 0.89A y si desea que permanezca en 0.89A, no tiene que hacer ningún PWM.

Establezca siempre la corriente de salida máxima en su valor máximo. Luego use el PWM solo para hacer ajustes para atenuar por debajo de la corriente máxima.

El inductor que tenías que reemplazaste. Era un inductor mucho mejor que el Bourns que está usando ahora. El Bourns tiene aproximadamente 10 veces más resistencia de CC.

No sé por qué solo está usando un inductor de 15 µH, parece demasiado bajo. Si la aplicación de TI sugirió un inductor de 15 µH, ingresó a la aplicación los parámetros incorrectos o hay un error en la aplicación.

Desea que el controlador funcione en el modo conductivo continuo. En el modo discontinuo, su inductor puede producir un timbre, sus LED pueden parpadear. Si puede ver parpadeo, hay un problema grave en el diseño. El ojo humano y la mente no pueden percibir el parpadeo de 100-200 Hz, se mide, no se ve.

Si la amplitud del timbre en el inductor es tan alta que puede escuchar el timbre, hay un problema en su diseño, no en el fabricante del inductor.

Para operar en DCM es mejor tener un inductor de bajo valor. La corriente de ondulación no es buena para la vida útil del LED.

El inductor es lo que mantiene el flujo de corriente cuando oscila el voltaje de conmutación.

La documentación de TI es muy buena y muy detallada. Entran en detalles sobre todos y cada uno de los componentes. Tienes que entender por qué hacen eso y lo hacen.

Esto no es algo simple. Hay recursos.

También debe echar un vistazo a su UVLO. El siguiente enlace lo explicará.

ENLACE: Desafíos de diseño de la conmutación de controladores LED

Lo siguiente es de la nota de la aplicación de TI Comprensión de las etapas de potencia reductoras en las fuentes de alimentación conmutadas

La Sección 5, Selección de componentes , es de fácil lectura. Bueno, en comparación con las secciones anteriores.

En las etapas de potencia de la fuente de alimentación conmutada, la función de los inductores es almacenar energía. La energía se almacena en su campo magnético debido al flujo de corriente. Por lo tanto, cualitativamente, la función de un inductor suele ser intentar mantener una corriente constante o, a veces, limitar la tasa de cambio del flujo de corriente.

El valor de la inductancia de salida de una etapa de potencia reductora generalmente se selecciona para limitar la corriente de ondulación de pico a pico que fluye en ella. Al hacerlo, se determina el modo de operación de la etapa de potencia, continuo o discontinuo. La corriente de ondulación del inductor es directamente proporcional al voltaje aplicado y al tiempo que se aplica el voltaje, y es inversamente proporcional a su inductancia.

Además de la inductancia, otros factores importantes que se deben tener en cuenta al seleccionar el inductor son su corriente continua máxima o pico y la frecuencia operativa máxima. Es importante utilizar el inductor dentro de su capacidad nominal de corriente continua para asegurarse de que no se sobrecaliente ni se sature. Operar el inductor a menos de su clasificación de frecuencia máxima asegura que no se exceda la pérdida máxima del núcleo, lo que resulta en sobrecalentamiento o saturación.

Hay muchos tipos de inductores disponibles; los materiales de núcleo más populares son las ferritas y el hierro en polvo. Los inductores de bobina o de núcleo de varilla están fácilmente disponibles y son económicos, pero se debe tener cuidado al usarlos porque es más probable que causen problemas de ruido que otras formas. Los diseños personalizados también son factibles, siempre que los volúmenes sean lo suficientemente altos.

La corriente que fluye a través de un inductor provoca la disipación de potencia debido a la resistencia de CC del inductor; la disipación de potencia se calcula fácilmente. La energía también se disipa en el núcleo del inductor debido a la oscilación del flujo causada por el voltaje de CA que se le aplica, pero esta información rara vez se proporciona directamente en las hojas de datos del fabricante. Ocasionalmente, la frecuencia operativa máxima del inductor y/o las clasificaciones de voltios-segundo aplicadas brindan al diseñador alguna orientación con respecto a la pérdida en el núcleo. La disipación de potencia provoca un aumento de temperatura en el inductor. La temperatura excesiva puede provocar la degradación del aislamiento del devanado y también provocar un aumento de las pérdidas en el núcleo. Se debe tener cuidado para asegurar que no se excedan todas las clasificaciones máximas del inductor.