Perché alcuni adattatori e alimentatori CA generano un rumore lamentoso e cosa posso fare al riguardo?

Ho molti adattatori e alimentatori CA diversi per una varietà di dispositivi, che vanno dai piccoli caricabatterie USB 5V / 1A agli adattatori di alimentazione per laptop e alimentatori desktop. Tuttavia, sento spesso un rumore lamentoso da alcuni di questi alimentatori. Ciò accade più spesso quando non sono collegati a un dispositivo o altrimenti in uso e smettono di fare rumore quando collego un carico ad esso, ad esempio collegando un dispositivo che non è completamente carico.

Perché alcuni adattatori CA e alimentatori fanno questo rumore lamentoso? Perché alcuni non fanno questo rumore? C'è qualcosa che posso fare per sopprimerlo?

La maggior parte dei dispositivi di conversione di potenza contiene bobine, come trasformatori o induttori. Questi componenti utilizzano l'elettromagnetismo per convertire l'alimentazione di rete CA in corrente continua a bassa tensione. I vari campi magnetici generati da questi componenti possono farli vibrare fisicamente ad alta frequenza, causando un rumore acuto.

La maggior parte degli adattatori CA moderni sono alimentatori a commutazione . La frequenza di commutazione interna di un SMPS è in genere bassa quando viene scaricata e aumenta con il carico fino a un certo punto a seconda del design. La frequenza a vuoto è spesso abbastanza bassa da rientrare nel campo dell'udito umano. Inoltre, in situazioni a basso o a vuoto, il PWM utilizzato per regolare la tensione nello stadio dell'inverter sarà a un ciclo di servizio basso creando un profilo di uscita "spikey" che è più incline a causare vibrazioni nelle bobine e il trasformatore stesso tendono anche a vibrare (vedi la risposta di Daniel R Hick di seguito per maggiori dettagli). Insieme, questi possono portare a rumori udibili soprattutto nelle unità più economiche che non riescono a sopprimere questo rumore.

Sotto carico, un SMPS correttamente funzionante dovrebbe funzionare a una frequenza ben al di sopra della portata dell'udito umano, in genere 50 kHz o superiore (anche se alcuni modelli più vecchi funzionano a 33 kHz). Tuttavia, lo stesso rumore può verificarsi sotto carico con un alimentatore mal progettato o difettoso poiché le bobine possono vibrare sotto stress elettrico a una frequenza subarmonica .

Anche le bobine utilizzate come induttori o trasformatori in altri dispositivi elettronici, compresi quelli su schede madri, schede grafiche o altri componenti del computer, possono vibrare durante il funzionamento. Pertanto, un dispositivo difettoso può generare un lamento udibile della bobina durante il funzionamento.

Ecco perché a volte vedi strane gocce di colla sulle bobine all'interno dei dispositivi elettronici. La colla aiuta a ridurre le vibrazioni e il rumore generati dalle bobine durante il normale funzionamento. È del tutto possibile per gli utenti applicare la colla sulle bobine usando una pistola per colla per sopprimere il gemito della bobina e le persone lo hanno fatto con successo sui loro componenti del computer. Tuttavia, generalmente non è possibile farlo facilmente su piccoli caricabatterie da parete del tipo menzionato senza rischiare di danneggiare il caricabatterie o l'esposizione a tensioni potenzialmente pericolose.

In definitiva, un rumore lamentoso non è necessariamente un segno di problemi nei caricabatterie da parete più economici quando viene prelevata poca o nessuna energia da loro. Tuttavia, un alimentatore per computer o un caricabatterie per laptop che genera rumore della bobina, specialmente quando sotto carico, potrebbe essere difettoso e potresti prendere in considerazione la possibilità di sostituirlo.

Ulteriori informazioni sul rumore della bobina sono disponibili in questo articolo di Wikipedia .

Un alimentatore "switching" (come praticamente tutti i moderni alimentatori per computer) funziona "rettificando" l'alimentazione CA 120V 60Hz (negli Stati Uniti) in ingresso in CC (a circa 170 volt), "filtrando" con condensatori, quindi utilizzando un semiconduttore circuito per "tagliare" la tensione CC circa 1000 volte al secondo per riportarla in CA grezza. (Quella che viene definita "onda quadra", rispetto all '"onda sinusoidale" della normale corrente alternata). Questa tensione "troncata" passa quindi attraverso un trasformatore per produrre le tensioni di uscita desiderate. Le uscite vengono nuovamente rettificate in CC e filtrate, per produrre le tensioni desiderate per il computer.

Con questo schema, la regolazione della tensione di base viene eseguita regolando il "duty cycle" della tensione troncata. Quando l'alimentatore è leggermente carico, i circuiti non producono una piacevole "onda quadra" simmetrica ma invece una serie di punte strette, e quella forma d'onda "spikey" ha maggiori probabilità di produrre fastidiosi rumori udibili nei trasformatori e in altri componenti ed è anche più probabile che produca "rumore elettrico" che, ad esempio, si sentirebbe in una radio vicina.

Inoltre, quando un alimentatore viene caricato leggermente più del campo magnetico all'interno di un trasformatore fuoriesce dal case del trasformatore e ai componenti circostanti (poiché meno viene catturato dalla bobina "secondaria" del trasformatore), e questo "magnetico" che fuoriesce il campo è più adatto a causare rumore.

I trasformatori sono creati in parte incollando insieme piastre di metallo. I campi in CA causano forze avanti e indietro nelle piastre metalliche. Quando il trasformatore invecchia, le piastre iniziano a separarsi e consentono il movimento sulle piastre che vibrano causando il ronzio che si sente.

C'è qualcosa che posso fare per sopprimerlo?

Come ti hanno già detto, colla, perché

1. la colla aggiunge smorzamento alla bobina vibrante, quindi la risposta stazionaria della bobina si riduce e il rumore prodotto
2. la colla aggiunge vincoli alla bobina, quindi la frequenza fondamentale (meccanica) della bobina aumenta al di sopra della capacità uditiva.

Un'altra soluzione che non è stata menzionata (dichiarazione di non responsabilità: non ho letto TUTTI i commenti ...) e una valida per l'ambiente! consiste nello scollegare l'adattatore (è quello che faccio sempre con il caricabatterie per il mio cellulare Nokia!)

Sono arrivato a questa pagina quando ho comprato una nuova batteria / caricatore C.2 19.2 V Li-ion Craftsman che ha iniziato a fare quel rumore piagnucoloso mentre mi collegavo. Mi sono avvicinato per cercare una risposta, mentre leggevo, mi sono reso conto che ne avevo uno o due spazzolini wireless (Philips Sonicare e un Oral B) accanto ad esso. Spostai il caricabatterie e il ronzio scomparve. Presumo che il ronzio provenga dalle interferenze elettromagnetiche di queste unità di ricarica wireless che vengono rilevate dai trasformatori nel caricatore.

L'adattatore del mio router stava anche facendo un rumore acuto che mi stava letteralmente facendo impazzire. Tuttavia, l'ho risolto rapidamente avvolgendolo in un pezzo di stoffa. Ora non lo sento più.