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Un bout de PCB dalimentation

Hard du hard • le Coil Whine
Un bout de PCB dalimentation
Un bout de PCB de carte graphique

Couinage : les explications qui vont faire siffler votre cerveau

 

D'abord, il est bon de préciser que ce phénomène électromagnétique n'est pas récent. Il ne s'agit pas non plus de la nouvelle maladie dont souffrent les dernières cartes vidéo, telles que les GTX 970 qui ont remis le sujet au goût du jour. Les moniteurs, les plaques à induction, les ballasts de lampes fluocompactes, les alimentations à découpage, les cartes mères ainsi que des centaines d'autres dispositifs électroniques peuvent être sujets à cela de la même façon. Et d'ailleurs ils ne s'en privent pas, mais parfois au bout d'un certain temps d'utilisation seulement, car ce phénomène a tendance à s’amplifier avec l'usure de l'appareil. En fait, tout dispositif électronique utilisant des bobines, selfs, solénoïdes, auto-inductances, transformateurs (ce sont tous des composants basés sur une bobine, on leur donne souvent des appellations différentes selon leur tâche sur le circuit) et tout autre composant impliquant les lois de l'électromagnétisme décrites par les équations de Maxwell est concerné par ce phénomène.

 

le phénomène du coli whine expliqué sur le comptoir

 

Ok. C'est quoi alors, ce merdier qui couine ?

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, le « coil whine » qui peut se traduire par « sifflement de bobine » est un phénomène physique très connu et tout à fait compris par la communauté (en tout cas scientifique). Mais par contre, il est incontournable, car c'est la conséquence directe d'un phénomène acoustique. Pour faire court, il s'agit d'un principe de résonance mécanique produite dans une bobine à la fréquence du courant qui la traverse.

 

Un bout de PCB dalimentation [cliquer pour agrandir]

Gros plan sur un PCB d'alimentation à découpage au niveau de son étage de filtrage du courant avant l'étape de conversion continu-continu: 2 bobines entourées de condensateurs polyester et céramique

 

Techniquement, une bobine n'est qu'un enroulement d'un fil conducteur autour d'un noyau en matériau ferromagnétique (que l'on appelle aussi un barreau magnétostrictif). Si la fréquence du signal (courant) est en résonance avec le fil autour du noyau, cela provoque des micro-vibrations ultra-rapides de la bobine dues à la magnétostriction (qui est précisément le phénomène de déformation d'un corps ferromagnétique soumis à l'influence de champs magnétiques).

 

Mais ce qu'il faut bien comprendre, c'est que cela se produit tout le temps. La plupart du temps on ne les entend pas, car leur fréquence est au-delà de la bande passante des fréquences perceptibles par l'oreille humaine. Mais quand on parvient à les entendre, c'est parce que leur vibration se produit dans la plage de fréquences de notre acuité auditive (comprise entre ~20Hz et ~20KHz. D'une manière générale, ces sifflements se produisent entre 10KHz et 20KHz).

 

Lorsque le courant varie, le champ électromagnétique et les forces qu'il applique sur la bobine varient en conséquence. De façon alternative, elles essayent littéralement d'enrouler/dérouler ou compresser/décompresser la bobine, ce qui a pour effet extrême de la détruire (claquage de bobine) et dans la majorité des cas de la faire simplement vibrer. L'effet est d'autant plus prononcé lorsque le signal passant à travers la bobine augmente et se rapproche de sa fréquence de résonance magnétique.

 

Un bout de PCB de carte graphique [cliquer pour agrandir]

PCB d'une GTX 680, gros plan sur le module de conversion continu-continu. On y voit une série de bobines enfermées dans leur blindage cubique. Sur leur gauche sont disposés les condensateurs en parallèle et sur leur droite sont alignés les différents régulateurs de tension. Le «coil whine» se produit précisément dans une ou plusieurs de ces bobines à cet étage d'alimentation.

 

C'est d'ailleurs ce que l'on peut observer dans une carte graphique sujette au coil whine. Plus la carte vidéo consomme du courant lors de son utilisation, et plus la fréquence de vibration augmente, rendant le sifflement plus haut perché. Et là on pense tout de suite à la HD 7990, reine en la matière ! Par contre, il est à noter que ce phénomène n'affecte en rien l'efficacité de la bobine. Le bruit généré est certes gênant pour nous, car il est audible et assez désagréable à la longue, mais cela n'a pas d'influence sur la stabilité du circuit, tout du moins à moyen terme.



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ouverts à tous, c'est open bar !
par pascal2lille, le Vendredi 10 Novembre 2017 à 19h21  
Super article, cela me fait plaisir de le relire, même s'il n'y a pas de solution à ce problème.
par Un ragoteur de Gaule de Rhone-Alpes, le Lundi 15 Juin 2015 à 06h31  
par Un ragoteur qui passe embusqué, le Lundi 15 Juin 2015 à 01h37
"un condensateur vidé de sa substance ne peut plus jouer son rôle, ce qui aura pour effet de provoquer une panne plus ou moins importante selon la place qu'il occupe dans le circuit"
Si un condensateur d'alimentation est entrain de lâcher, la carte mère ou le CPU peuvent griller ?
Si le condensateur fait partie du filtre (passe-bas) de sortie du hacheur permettant d'extraire la valeur moyenne (fréquence nulle) fixée par le rapport cyclique, alors il y aura une surtension plus ou moins importante selon la tension maximale fixée par le régulateur.

Si le condensateur fait partie du filtre de lissage à la sortie du secondaire du transformateur, alors il y aura une sous-tension plus ou moins importante issue de l'ondulation qui faussera la sortie du hacheur délivrant ainsi une valeur moyenne plus faible.

Par conséquent, il est très important que bien dimensionner le filtre de sortie du hacheur qui peut être fatale au système alimenté.
par Un ragoteur qui passe embusqué, le Lundi 15 Juin 2015 à 01h37  
"un condensateur vidé de sa substance ne peut plus jouer son rôle, ce qui aura pour effet de provoquer une panne plus ou moins importante selon la place qu'il occupe dans le circuit"
Si un condensateur d'alimentation est entrain de lâcher, la carte mère ou le CPU peuvent griller ?
par Ragoti Ragota, le Vendredi 22 Mai 2015 à 17h55  
j'a rarement rencontré ce soucis, même pas sur ma msi 680 stock, j'ai eu cela sur une asus M2N4-sli mais c'était pas méchant.
super article en tout cas, merci le comptoir
par Kwee, le Samedi 02 Mai 2015 à 20h34  
par Un ragoteur foufou du Languedoc-Roussillon, le Mardi 27 Janvier 2015 à 16h57
mon vecu

ARTE SANS : ATI RAGE 128 / ATI 850 XTPE / X1950 / X2990 / 4870X² / 8800 Ultra / gtx 690

carte Avec : HD 5970 et 660TI
Première carte avec coil whine => Sapphire HD 5850(au début pas mais après le passage de Crysis 1 ça s'est jamais arrêté, heureusement avec la Vsync pas de coil whine)

Aucun problème sur ma Sapphire HD 5970 qui va avoir 6 ans
par Pascal M., le Mercredi 18 Mars 2015 à 20h20  
point abordé page 2.
par Un ragoteur qui se tâte de Rhone-Alpes, le Mercredi 25 Février 2015 à 07h36  
En surdimensionnant les composants ( donc en tirant moins dessus), cela peut limité ce phénomène ?
Ex: Prendre une 500w au lieu de 400w
Prendre un CG moyenne gamme au lieu d'entrée de gamme et HDG à la place d'une mi-gamme ?
par MeFabzi, le Vendredi 06 Février 2015 à 22h08  
J'ai eu pas mal de portables entre les mains (gamer et pro) et j'ai jamais eu de coil whine, c'est du à l'architecture de la machine ?
par mart666, le Lundi 02 Février 2015 à 17h50  
Merci pour l'article ! mais je fuis les cartes coil whine edition comme la peste, j'ai eu deux sapphire qui en fesaient, et je trouve ça énormément fatiguant et désagréable...

Maintenant je regarde les tests et j,essaie de trouver les modèles qui sont le moins sujettes à en souffrir, j'ai eu ma dose de cris de coil whine.
par Un ragoteur qui revient d'Ile-de-France, le Lundi 02 Février 2015 à 12h51  
Merci pour cet article, très clair et très lisible, même pour les plus novices!

Peut être un jour des bobines testées et garanties sans coil whine, seraient un nouvel argument de vente pour les constructeur, en plus y'en à pas 60 bobines par carte, donc peut être que pour 10 € de plus le consommateur serait peut être tenté.
par Un ragoteur dgoa d'Ile-de-France, le Mercredi 28 Janvier 2015 à 13h59  
les condensateurs céramiques peuvent être "sonore" grâce a l'effet piézo (HP de montre)
par Un ragoteur d'Auvergne, le Mardi 27 Janvier 2015 à 18h07  
par Un ragoteur foufou du Languedoc-Roussillon, le Mardi 27 Janvier 2015 à 16h59
regler le probleme ?

jouer au casque !
ou isoler au maximum le boîtier (les hautes fréquences ont tendance à moins aimer le changement de milieu si je me souviens bien)
Mais ça ne reste pas vraiment une solution pour éliminer ça, les constructeurs devraient vraiment se pencher là dessus, surtout vu le prix des cartes graphiques...