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減少PCB中的冷卻風扇電噪聲
減少PCB中的冷卻風扇電噪聲
誰沒有打開PC或筆記本電腦并仔細查看其風扇和散熱器？如果您使用的是高速組件，高頻組件或電源組件，則需要設計某種冷卻策略以消除這些組件的熱量。除非要使用核選件并安裝蒸發冷卻裝置或建造水冷卻系統，否則在使用冷卻風扇時，將以最小的外形尺寸獲得最佳效果。最好將風扇添加到散熱器上以幫助對流傳熱。
風扇電氣噪聲和輻射EMI
無論使用哪種方法冷卻系統，或者正在構建冷卻系統，都需要考慮一些特定的EMI / EMC點，具體取決于驅動風扇的方法。
交流駕駛
交流驅動風扇很少用于緊湊型系統中，因為如果沒有頻率控制就無法進行速度控制，并且這些系統通常在高交流電壓下運行。因此，它們很可能在工業系統中被發現。這些風扇會在基頻和高次諧波處產生明顯的傳導EMI（共模和差模），然后通過電源/地線傳播。通?？梢酝ㄟ^共模過濾（LC網絡），隨后的差分過濾（另一個LC網絡）和串聯的RC過濾器將其除去。
直流驅動
盡管直流風扇看上去似乎無電噪聲，但它們的確會產生聲音和電噪聲。不同類型的風扇會產生自己的EMI類型，從而難以通過EMC測試。由于用于吸引和排斥轉子的旋轉磁體，即使是直流電動機也將產生EMI，在換向過程中會產生強烈的開關噪聲。DC風扇產生的EMI通常僅限于風扇電源線中的傳導EMI（對于2線DC風扇）。風扇的電噪聲通常會注入到公共接地中，并再次出現在驅動風扇的任何放大器的輸出處。
簡單的單軸直流冷卻風扇
這并不是說DC風扇不會產生輻射EMI，但是由于來自永磁體和定子繞組的磁場（UMF）的限制，輻射EMI的頻率與轉速相同。UMF實際上在某種程度上存在于所有風扇中，但是處理UMF的第一步是制造商的責任。一些制造商會在風扇中放置一個薄的鋼制外殼，以在至少兩個安裝平面中抑制UMF。這意味著輻射EMI很大程度上取決于風扇的方向。
UMF輻射的EMI會在附近的高電感電路中感應出低頻紋波電流。較大的風扇通常需要更強的磁場來驅動，因此，在給定的轉速下，它們將表現出更強的EMI。但是，即使在數千RPM的轉速下，此輻射EMI的頻率也只會在數百Hz的范圍內。
PWM驅動
PWM驅動的風扇通過改變占空比和PWM信號來提供速度控制。通過PWM驅動，您正在使用占空比變化的開關MOSFET或其他電路。請注意，速度控制是通過設置適當的占空比和脈沖頻率來提供的。這實際上非常重要，因為在極低脈沖頻率的極端情況下，當PWM信號為低電平時，風扇可能會減速到停止。如果PWM信號非?？欤ǜ哳l），則在嘗試過快驅動風扇時，會由于混疊效應而聽到一些有趣的噪聲。
對于PWM驅動的風扇，大多數PWM驅動器會在高達MHz范圍的高頻下產生共模噪聲。使用PWM驅動的感應電動機會通過電源線在附近的電路中以傳導EMI的形式感應共模噪聲，這可能會影響您的EMC等級。這種風扇驅動在需要速度控制的計算機中更為常見。請注意，這還需要使用溫度控制和速度調節電路以確保風扇保持穩定的速度，以便控制器可以根據需要增加/減少占空比。
小號imple單軸DC冷卻風扇
請注意，由于過沖/振鈴，PWM電路本身也會產生傳導EMI。應該對此進行平滑或過濾，但是在向風扇的輸入端添加旁路電容器或鐵氧體磁珠之前，應檢查風扇制造商的準則。我已經看到解決此問題的建議，包括建立一個LC濾波器，一個帶阻濾波器以消除振鈴信號，在輸出端使用一個RC濾波器。無論如何，請確保您的過濾策略滿足制造商的建議。
如果PWM信號的上升時間很快，那么您可能會遇到與開關電源類似的問題，在開關電源中，開關信號會在附近的某些電路中引起串擾。如果使用大電流PWM信號驅動大型風扇，則PWM信號的開關動作可能會導致附近數字電路的非自愿開關。不管PWM脈沖序列的頻率或占空比如何，都會發生這種情況。此時，您應該考慮為PWM電路添加一些屏蔽。
選擇風扇并降低風扇的電子噪音
由于傳導EMI是設計使用風扇的系統時要解決的主要因素，因此您需要設計某種方法來解決這種噪聲。如果要采取濾波策略，則應該花一些時間來確定需要濾波的頻率。就我個人而言，我會花時間訂購一些風扇，并使用示波器在用于敏感組件的原型或評估板上進行測試。雖然您可能不希望在某些風扇上花100元，等幾天讓他們收到郵件，但這總比忽略噪聲源和重新設計電路板的一部分要好。