Почему некоторые адаптеры переменного тока и источники питания генерируют ноющий шум, и что я могу с этим поделать?

У меня есть много различных адаптеров переменного тока и блоков питания для различных устройств, от небольших USB-зарядных устройств 5 В / 1 А до адаптеров питания ноутбуков и настольных блоков питания. Тем не менее, я часто слышу ноющий шум от некоторых из этих блоков питания. Это происходит чаще всего, когда они не подключены к устройству или иным образом используются, и перестают шуметь, когда я подключаю к нему нагрузку, например, при подключении устройства, которое не полностью заряжено.

Почему некоторые адаптеры переменного тока и источники питания издают этот ноющий шум? Почему некоторые не делают этот шум? Что я могу сделать, чтобы подавить это?

Большинство устройств преобразования энергии содержат катушки, такие как трансформаторы или катушки индуктивности. Эти компоненты используют электромагнетизм для преобразования питания переменного тока в низковольтное питание постоянного тока. Изменяющиеся магнитные поля, создаваемые этими компонентами, могут вызывать их физическую вибрацию с высокой частотой, что приводит к высокому уровню шума.

Большинство современных адаптеров переменного тока являются импульсными источниками питания . Внутренняя частота переключения SMPS, как правило, низкая при разгрузке и увеличивается с нагрузкой до определенной точки в зависимости от конструкции. Частота холостого хода часто достаточно низкая, чтобы находиться в пределах слышимости человека. Кроме того, в ситуациях с низкой нагрузкой или без нагрузки широтно-импульсная модуляция, используемая для регулирования напряжения на ступени инвертора, будет работать в низком рабочем цикле, создавая выходной профиль «spikey», который более склонен вызывать вибрацию в катушках, а сам трансформатор будет также имеют тенденцию вибрировать (см. ответ Дэниела Р Хика ниже для более подробной информации). Вместе они могут привести к слышимому шуму, особенно в более дешевых устройствах, которые не могут подавить этот шум.

Под нагрузкой правильно функционирующий SMPS должен работать на частоте, значительно превышающей диапазон человеческого слуха, обычно 50 кГц или выше (хотя некоторые старые модели работают на частоте 33 кГц). Однако тот же шум может возникать под нагрузкой при плохо спроектированном или неисправном источнике питания, так как катушки могут вибрировать под электрическим напряжением с субгармонической частотой.

Катушки, используемые в качестве индукторов или трансформаторов в других электронных устройствах, в том числе на материнских платах, графических картах или других компьютерных компонентах, также могут вибрировать во время работы. Таким образом, неисправное устройство может генерировать звуковую катушку во время работы.

Вот почему вы иногда видите странные пятна клея на катушках внутри электронных устройств. Клей помогает снизить вибрацию и шум, создаваемые катушками при нормальной работе. Пользователи могут наносить клей на катушки с помощью клеевого пистолета, чтобы подавить свист катушки, и люди успешно сделали это на своих компьютерах. Тем не менее, вы обычно не можете сделать это легко на небольших настенных зарядных устройствах того типа, который вы упомянули, не рискуя повредить зарядное устройство или подвергнуть воздействию потенциально опасных напряжений.

В конечном счете, ноющий шум не обязательно является признаком проблем в более дешевых зарядных устройствах, когда у них мало или нет энергии. Однако компьютерный блок питания или зарядное устройство ноутбука, которое генерирует шум катушки, особенно при нагрузке, может быть неисправен, и вы можете рассмотреть возможность его замены.

Более подробную информацию о шуме катушки можно найти в этой статье Википедии .

«Переключающий» источник питания (как и практически все современные компьютерные источники питания) работает путем «выпрямления» входящего переменного тока 120 В 60 Гц (в США) в постоянный ток (около 170 Вольт), «фильтрации» с помощью конденсаторов, а затем с использованием полупроводника. Схема «обрезать» напряжение постоянного тока около 1000 раз в секунду, чтобы превратить его в сырой переменный ток. (То, что называется «прямоугольной волной», по сравнению с «синусоидальной волной» обычного переменного тока.) Это «прерывистое» напряжение затем проходит через трансформатор для получения желаемых выходных напряжений. Выходы снова выпрямлены на постоянном токе и отфильтрованы, чтобы получить необходимые напряжения для компьютера.

При этой схеме основное регулирование напряжения выполняется путем регулировки «рабочего цикла» прерывистого напряжения. Когда источник питания слегка нагружен, схема не производит хорошую симметричную "прямоугольную волну", а вместо этого представляет собой серию узких пиков, и эта форма сигнала "spikey" с большей вероятностью вызывает раздражающий слышимый шум в трансформаторах и других компонентах и ​​является также более вероятно, что вы услышите «электрический шум», который вы, например, услышите в ближайшем радио.

Кроме того, когда источник питания слегка нагружен, больше магнитного поля внутри трансформатора уходит на корпус трансформатора и на окружающие компоненты (поскольку «вторичная» катушка трансформатора улавливает меньше), и это «уходит» из магнитного поля. поле более склонно вызывать шум.

Частично трансформаторы создаются путем склеивания металлических пластин. Поля переменного тока вызывают возвратные и обратные силы в металлических пластинах. По мере старения трансформатора пластины начинают разделяться и позволяют вибрировать пластины, которые вибрируют, вызывая гудящий звук, который вы слышите.

Что я могу сделать, чтобы подавить это?

Как они уже сказали, клей, потому что

1. клей добавляет демпфирование к вибрирующей катушке, затем становится меньше стационарный отклик катушки, а также шум, производимый
2. клей добавляет ограничения к катушке, тогда основная (механическая) частота катушки возрастает выше вашей слуховой способности.

Еще одно решение, которое не было упомянуто (отказ от ответственности: я не читал ВСЕ комментарии ...), и одно из тех, что звучат как экологические! заключается в отключении адаптера (это то, что я делаю все время с зарядным устройством для моего мобильного телефона Nokia!)

Я зашел на эту страницу, когда купил новую литий-ионную аккумуляторную батарею Craftsman C3 19,2 В, которая при подключении начала издавать этот ноющий шум. Я подошел, чтобы найти какой-то ответ, и, прочитав его, я понял, что у меня есть один или две беспроводные зубные щетки для зарядки (Philips Sonicare и Oral B) рядом с ним. Я немного отодвинул зарядное устройство, и гул исчез. Я предполагаю, что гудение происходит от электромагнитных помех от этих беспроводных зарядных устройств, которые воспринимаются трансформаторами в зарядном устройстве.

Адаптер моего роутера также издавал высокий шум, который буквально сводил меня с ума. Тем не менее, я решил это быстро, завернув его в кусок ткани. Сейчас я этого больше не слышу.