Hard du hard • le Coil Whine

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.

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.

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.

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.