روش های حذف نویز صوتی

در اين مقاله به انواع راه کارها برای کاهش نویز صوتی و تداخل امواج الکترومغناطيسی اشاره شده است.

تکنیک های حذف نویز شنیداری

با فرض بر اینکه منبع تغذیه به درستی طراحی و ساخت شده است و نقص الکتریکی ندارد، اولین کاری که باید انجام شود، تعیین قطعه یا المانی است که مسئول تولید نویز صوتی شنیداری هستند.
 یکی از تکنیک‌ها استفاده از یک جسم نارسانا، مانند یک گیره پلاستیکی، با اعمال فشار سبک بر روی اجزای مدار در حین روشن شدن و کارکرد دستگاه است. اگر این کار باعث تغییر یا کاهش نویز شود، به ویژه زمانی که اجزای درگیر المانهای سرامیکی یا مغناطیسی هستند، نقطه خوبی برای شروع خواهیم داشت.
همانطور که قبلا گفته شد، خازن های سرامیکی یکی از قطعات مسئول ایجاد نویز شنیداری هستند، هم به دلیل نوسانات dv/dt بالایی که متحمل می شوند و هم به دلیل استفاده گسترده از آنها در بخش خروجی مدارات و نیز استفاده از آنها در مدارهای کلمپینگ.

 راه حل های ممکن عبارتند از 

• جایگزینی خازن های سرامیکی با خازن های فیلم فلزی 
• افزایش مقاومت آنها به صورت سری

 راه حل دیگر می تواند جایگزینی خازن های سرامیکی در مدارهای کلمپینگ با دیودهای زنر باشد. خازن‌های سرامیکی که در بخشهای خروجی قرار می‌گیرند را می‌توانید با خازن‌های تولید شده با دی‌الکتریک متفاوت یا با خازن‌های سرامیکی موازی با ظرفیت معادل، جایگزین کنید، البته به شرط انکه فضای موجود اجازه دهد.

در مورد قطعات مغناطیسی، تکنیک‌های کاهش نویز شنیداری ممکن، شامل لاک زدن و وارنیش کردن سلف ها و ترانسفورماتورها و افزایش ظرفیت خازنی در سمت ورودی می باشد. ترانسفورماتورهای با هسته های بزرگ نیز تمایل دارند به راحتی رزونانس کنند و صدای بسیار محسوس تری نسبت به ترانسفورماتورهای با هسته کوچک تولید می کنند. بنابراین ترجیح داده می شود که ترانسفورماتورهایی با هسته کوچکتر انتخاب شوند و تعداد سیم پیچ ها را به طور مناسب بر اساس هسته تطبیق داده شود.

افزودن خازن و سلف برای کاهش گراديان جريان و ولتاژ

بيشترين ميزان توليد امواج الكترومغناطيسی در فضای اطراف ترانزيستور اصلی می باشد كه عمل كليدزنی را انجام می دهد بنابراین می شود گفت كه اين ترانزيستور بعنوان يك منبع توليد نويز مخابراتی پرقدرت، عمل می كند. انتقال ناگهانی جريان و ولتاژ در مدار، نوساناتی را بصورت تحريك ضربه ای در مدل پارازيتی خازن و همچنين سلف ترانسفورماتور و سيم پيچ ها ايجاد می كند. برای اينكه ميزان تداخل امواج الكترومغناطيسی را در درون منبع توليد نويز كاهش دهيم، بايد توجه کنید كه چقدر می توانيم سرعت تغييرات جريان را در منبع مولد نويز كاهش دهيم. در مواردی كه امكان كاهش تغييرات جريان برای ما وجود داشته باشد يك سلف كوچك را برای محدود نمودن تغييرات جريان di/dt در مدار بصورت سری و يك خازن را بصورت موازی برای كاهش دادن تغييرات ولتاژ dv/dt قرار می دهيم. اين روش مناسبترين و مؤثر ترين روش كاهش مقدار توان نويز در قطعات كليدزنی می باشد.

علت مهم ديگر توليد نويز و تداخل امواج الكترومغناطيسی، زمان افت سريع جريان در ديودهايی كه باياس معكوس می شوند، است. ماصولاً يك ديود با زمان بازيابی معكوس سريع، دارای زمان بازيابی حدود 10 نانو ثانيه می باشد. بنابراین اين ديود می تواند، مقداری از نوسانات را (در صورتی كه در رنج فركانسی بالا در حال كار باشد) به فضا منتشر كند. زمان افت را در ديودها به اين گونه می توان كنترل كرد كه از ديودهايی كه دارای تكنولوژی ساخت Soft recovery هستند، استفاده شود، يا در صورتی كه از ديودهای با زمان بازيابی سريع استفاده می كنيد، يك خازن كوچك سراميكی را مستقيماً با ديود موازی كنيد. همچنين می توان يك سلفRF را با ترانزيستوری كه کار كليدزنی را انجام می دهد با ديود سری كنيم تا با تغييرات ناگهانی جريان مخالفت كند و زمان خاموش شدن ديود را افزايش دهد و همچنين لبه تيز جريان كه ناشی از كليدزنی می باشد را از بين ببرد.
 
در هنگامی كه روشهای ذکر شده امكان پذير نباشد، می بايست كه با يك پرده محافظت كننده فلزی (شيلد)، المان كليدزنی را بپوشانيد تا از تشعشع امواج الكترومغناطيسی به فضای اطراف تا حد ممكن جلوگيری كنيد. اصولا در عمل در اكثر منابع تغذيه سوئيچينگ با فيلتر كردن و استفاده از پوشش های فلزی تداخل امواج الكترومغناطيسی را كاهش می دهند.

نوع سيم كشی

اندازه و ابعاد فيزيكی يك منبع تغذيه سوئيچينگ در توليد امواج الكترومغناطيسی نقش مهمی را ايفا می كند. با كم كردن فاصله سيم های رفت و برگشت در منابع تغذيه سوئيچينگ با استفاده از اثر القاء متقابل سيم ها بر روی همديگر ميتوان نويز ناشی ازامواج الكترومغناطيسی اطراف سيمها را كاهش داد. همچنين نويز ناشی از ترانسفورماتور را با استفاده از پرده محافظ فلزی و نويزهای ديگر ناشی از سيم كشی را با استفاده از سيمهای با غلاف شيلد فلزی و سيم پيچ های بی فيلار تا حد امكان در عمل كاهش می دهند.

زمين كردن

يكی دیگر از روشهای مهار كردن امواج الكترومغناطيسی مخرب، زمين كردن الكتريكی می باشد. روش زمين كردن ساده ترين روش كاهش دادن نويز در منبع تغذیه است.
ولی برای كم كردن هر چه بيشتر امواج الكترومغناطيسی و تداخل ناشی از آن بايد به اين نكته توجه کنید كه سيم هايی كه برای اتصال زمين الكتريكی از آنها استفاده می شود از مقاومت الكتريكی خيلی كمی برخوردار باشند.

تا حتی الامكان از افت ولتاژ روی مقاومت پارازيتی معادل سيم كاسته شود و نويز بطور كامل به زمين منتقل شود. روش زمين كردن الكتريكی برای كاهش دادن ميزان نويز سيستمهايی كه در فركانسهای كم تا حد یک مگا هرتز كارميكنند مناسب می باشد. هر چقدر كه فركانس سيستم بالا رود، امپدانس سيمهای زمين هم بالا می رود و افت ولتاژ روی مقاومت پارازيتی سيمها، زياد می شود و در نتيجه توان تداخل امواج الكترومغناطيسی نيز بيشتر می شود.
 
سه پارامتر مهم را كه در همه منابع تغذيه سوئيچينگ بايد زمين شوند عبارتند از

•  سيستم انتقال سيگنالهای با توان کم.
•  سيستم قدرت با نويز زياد.
•  جعبه فلزی منبع تغذيه سوئيچينگ.

پرده فلزی

از بين بردن ميدانهای الكتريكی خيلی ساده است. ميدان فلزی را می توان با يك شيلد فلزی با استفاده از مكانيزم انعكاس و زمين كردن آن در خارج از محفظه شيلد شده از بين برد. ولی ميدانهای مغناطيسی كه اطراف ترانسفورمرها ايجاد ميشوند به سختی از بين می روند. اساسی ترين روش شيلد كردن ميدان های مغناطيسی استفاده از شيلد مغناطيسی جذب كننده است. افزودن خاصيت مغناطيسی به صفحه استيل سالم يكی از راه های زياد كردن پرمابيليته می باشد همچنين می توان از موادی مانند آلياژ آهن و نيكل نيز به اين منظور استفاده كرد. اين روشها موجب می شود كه ميدانهای مغناطيسی اطراف سيستم تا حد زيادی كاهش يابد. استفاده از جعبه های فلزی برای از بين بردن نويز به خنك سازی سيستم نيز كمك زيادی ميكنند.