Schalldämpfer für ein fiependes Netzteil (NEC LCD 1990FXp)

English version
Scroll down (or click here) for an english version of this article.

Mit meinem bisherigen Monitor, dem LCD 1990FXp von NEC, war ich soweit super zufrieden. Einziges Manko: Das Netzteil fiept und pfeift wie die Pest! Vor allem im Standby-Betrieb sind die Geräusche kaum auszuhalten. Zehn Jahre lang hab ich es mit dem Ding ausgehalten, weil die Master-Slave-Steckdose dem Monitor immer den Saft abgedreht hat 😉 . Jedenfalls musste nun mal ein neuer Monitor her, und da diversen Testberichten zu Folge auch die aktuellen Modelle von NEC noch deutlich vernehmbare Geräusche verursachen, viel meine Wahl dann eben auf einen EIZO. So eine Heulboje wollte ich mir nicht wieder ins Haus holen, auch wenn alles andere sonst perfekt gewesen wäre.

Jedenfalls wollte ich den NEC dann nach einem Dreivierteljahr wieder in Betrieb nehmen, um einen zweiten Rechner damit zu betreiben. Dabei ging mir dann das Gefiepe ziemlich schnell auf die Nerven, da ich natürlich keine zweite Master-Slave-Steckdose im Haus habe. Also habe ich mich auf die Suche nach der Ursache für diese Geräusche gemacht. Dazu habe ich mich dann eines Hilfsmittels bedient, das ich mir in der Firma schonmal zu diesem Zweck angefertigt hatte. Ist im Prinzip nur ein Stück Installationsrohr mit einem eingesteckten Kristallmikrofon, was zufälligerweise wie angegossen da reinpasst. Das Ding dann an den Spektralanalysator (a.k.a. die Soundkarte…) oder einen Kopfhörerverstärker angeschlossen und gleichmäßig über die Netzteilplatine bewegt. So ließe sich der Fiepser schon finden, dachte ich mir. War aber leider nicht so leicht wie gedacht! Diverse Teile ließen sich damit auf jeden Fall ausschließen, unter anderem die eigentlichen Transformatoren sowie sämtliches andere Spulen-Gedöns. Bei den Kondensatoren wurde es schon interessanter, aber auch nicht gerade sehr eindeutig. In der Nähe bestimmter Teile waren die Geräusche am lautesten, aber wenn ich das Rohr direkt über ein Teil gestülpt hatte, war es wieder etwas leiser. Das kam mir zu Anfang etwas seltsam vor, zumal es auf der Unterseite der Platine nicht viel anders war. Auch hier hatte ich direkt über diversen SMD-Kondensatoren nicht mehr Pegel als über den umliegenden Platinenbereichen. Trotzdem hatte ich die Kondensatoren im Verdacht, weil die Platine selbst wohl keine Geräusche verursachen würde…

Einen originalen Schaltplan habe ich natürlich nicht, aber so in etwa sieht die Position des Unruhestifters aus. Das Prinzip dürfte überall gleich sein.

Also habe ich mal Doktor Google zu dem Thema befragt. Und siehe da: MLCC singing ist ein bekanntes Problem! Diverse Kondensator-Hersteller schreiben darüber, sogar Davey Jones vom EEVBlog hat ein Video dazu im Programm. Um es mal kurz zusammenzufassen: SMD-Kondensatoren mit hoher Kapazität bestehen aus mehreren Schichten Metall und Keramik (MLCC = Multi Layer Ceramic Capacitor). Die Keramik vom Typ II oder II ist ferroelektrisch und wandelt eine Wechselspannung in Bewegung um (siehe piezoelektrischer Effekt). Da der Kondensator in der Regel mit beiden Enden fest auf der Platine verlötet ist, überträgt sich diese Bewegung unmittelbar auf die Platine und bringt diese so zum schwingen. Wie ein Lautsprecher!

Da ist er, in all seiner Unscheinbarigkeit :). Wie ein Moskito, klein aber nervig.

Da das Fiepen im Standby am lautesten war, habe ich mir erstmal die Primärseite des Netzteils angesehen. Wenn das nicht viel leisten muß, verfällt es gerne in einen Taktbetrieb. Das passt ziemlich gut zu den Geräuschen. In dem Bereich sind nicht so furchtbar viele Kondensatoren, daher war der erste Kandidat schnell gefunden: C103, der Snubber-Kondensator parallel zur Primärwicklung. Ein kurzer Test im ausgebauten Zustand ergab eine Kapazität von ca. 4,7nF. Da ich keinen passenden Kondensator mit diesem Wert und entsprechend hoher Spannungsfestigkeit zur Hand hatte, mussten es zwei 3kV-Scheibenkondensatoren mit jeweils 2.2nF parallel eben tun. Und siehe da: Stille! 🙂 Mit einem vorhandenen, nicht benutzten Loch und einem weiteren selbstgebohrten Loch konnten die Beiden dann auch recht unauffällig auf die Platinenoberseite wandern und dort ihren Dienst verrichten.

Die „Héroes del Silencio“ in Position. Könnte bei dem China-Netzteil auch als Originalbestückung durchgehen.

Grabesstille herrscht jetzt zwar noch nicht, weil die Kondensatoren im bereich des Inverters für die Hintergrundbeleuchtung auch noch „aktiv“ sind; allerdings ist der Geräuschpegel jetzt soweit abgesunken, dass man bei geschlossenem Monitorgehäuse und im normalen Sitzabstand nicht mehr denkt, man hätte einen Tinnitus! Der Nerv-Pegel ist definitiv weg. Man muss schon mit den Ohren sehr dicht dran um das noch zu hören, und damit kann ich sehr gut leben.

Weiter zu den Kommentaren…


English version

I’ve always been pretty satisfied with my previous monitor, an LCD 1990FXp from NEC. The only thing that buggered me was an annoyingly noisy, whining and howling power supply, especially when in StandBy. I have lived with it for ten years now, but only because of a master-slave switcher that cut the power when not needed 😉 . Since it was about time for something new, I’ve got myself an EIZO now. I’d have picked another NEC in a heartbeat, but most of the reviews I’ve read were not that promising with regards to noisy power supplies.

Wanting to put the NEC back into use after almost a year, the noisy supply started to p!ss me off again. Since I didn’t have another master-slave switcher handy, I tried to tackle the real problem. To locate the component(s) that create that awful noise, I used a microphone with a long tube as a „sound probe“. Connect that to a spectrum analyser or a headphone amp and I’ll find the culprit within seconds. At least so I thought. Turned out it is not that easy! It actually helped me to exclude most of the parts, like the transformers or anything else consisting of wound-up wire. Some of the capacitors looked promising, although there seemed to be some more sound coming from next to the capacitors instead of from the capacitors themselves. That seemed rather strange to me at first, but actually it was a good hint.

Of course I don’t have an original schematic, but this part should fit 99% of the SMPS‘ around.

So I’ve asked Dr. Google, and he told me that MLCC singing is actually not unheard of! Several capacitor manufacturers will happily tell you about it and even Davey Jones of EEVBlog has a video about it. In a nutshell: some of the ceramics used as dielectric are actually ferroelectric, so that any applied AC will produce a magnetic field and set the capacitor in motion (piezoelectric effect). Since both ends of the cap are firmly soldered to the PCB, the cap will flex itself and the circuit board, too, which makes the board act like a loudspeaker!

There it is, miniscule but a pain in the ass, really!

Since the noises were most annoying when the monitor was in StandBy, I’ve had a look at the primary side first. There were not that many capacitors, so my pick was this one: C103, the snubber cap in parallel to the primary winding. Due to the notoriously bad marking on SMT caps I unsoldered it and tested it at around 4,7nF. Since I didn’t have anything else handy, I had to use two big 3KV ceramic discs in parallel with 2,2nF each. Tossed them in and – beautiful silence! 🙂 Using an unpopulated hole and drilling a second one, I was able to move the duo to the top side.

The „Héroes del Silencio“ in position. Looks almost like stock for a PSU made in China…

The PSU is not totally dead quiet, since there are some more SMT capacitors contributing to the concert. Packed up in the monitor case and a usual viewing distance away from your ears, you are hard pressed to hear anything at all, though. You’ll have to get really close with your ears, which makes the monitor „practically quiet“. It is imperceptible now and certainly no longer annoying to the ears.


Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.