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MLCC電容嘯叫的4個對策

時間：2021-10-22 15:17:29
關鍵字： MLCC    電容   
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[導讀]本文來源于面包板社區(qū)首先，請講解一下嘯叫的機理。高介電常數(shù)的陶瓷電容器具有給電介質施加電壓時，電介質變形（失真）的特性。這是壓電效應的相反現(xiàn)象，被稱為“逆壓電效應”。此外，有時也將具有這種特性表達為“壓電性”或“逆壓電性”。如果施加的是DC電壓，則僅產(chǎn)生相應的失真，而如果是有振幅...


本文來源于面包板社區(qū)






首先，請講解一下嘯叫的機理。




高介電常數(shù)的陶瓷電容器具有給電介質施加電壓時，電介質變形（失真）的特性。這是壓電效應的相反現(xiàn)象，被稱為“逆壓電效應”。此外，有時也將具有這種特性表達為“壓電性”或“逆壓電性”。如果施加的是DC電壓，則僅產(chǎn)生相應的失真，而如果是有振幅的電壓，則使MLCC周期性地變形并引起PCB板振動。如果其頻率是可聽頻段20Hz～20kHz，就可聽到聲音。






上圖是更具體的示意圖，表示施加電壓與MLCC變形的關系。從開關電源考慮，輸出電壓是DC，包括開關頻率引起的紋波電壓。輸出紋波誘發(fā)被用作輸出電容器的MLCC的振動。






在PCB板中，由于在MLCC兩端的電極為焊接，電極間的長度方向的變形（圖中藍色的雙箭頭）使PCB板表面（圖中黃綠色的雙箭頭）變形，如此反復導致振動。該振動通過PCB板的傳導被放大，成為人耳能聽到的程度的音壓是嘯叫。當然，條件是振動的頻率為可聽頻段。




嘯叫是種典型的現(xiàn)象，有怎樣的對策呢？




嘯叫不僅與電介質材料和電容器的形狀有關，也與PCB板的尺寸和安裝狀態(tài)等有關，實際上需要進行電容器自身的對策和布局兩方面的探討。不管怎樣，讓嘯叫完全消失是相當難的，可采用改善到容許范圍內(nèi)的方法。在此介紹4個對策。






①通過材料進行改善
開發(fā)出使用了逆壓電效應很低、即變形較小的電介質材料的MLCC?；旧先缬覉D所示，低介電常數(shù)材料的失真更低。例如，有LD（Low Distortion）系列等可降低嘯叫的產(chǎn)品群。




②通過電路板設計進行改善
這是PCB板方面的改善。例如，對于同一電源線，如圖所示，兩面安裝相同的MLCC。兩個MLCC的振動相反相互抵消，振動被緩解。




③通過結構進行改善：LW（長度-寬度）逆轉結構
MLCC的電極間的長度通常大于寬度。通過縮短電極間的長度，可減輕導致PCB板振動的電極間的變形。如圖所示，準備了寬度較電極間寬的類型的MLCC。圖中稱為“RGC”的是逆轉結構型。




④通過結構進行改善：金屬框架型
在彎曲應力的對策中提過的金屬框架型MLCC也有助于改善嘯叫。從結構立刻可以想象到，金屬框架吸收MLCC的振動。




各種對策的效果是怎么樣的呢？




這四個對策之中，可以預期金屬框架有很好的效果?？丛囼灁?shù)據(jù)就一目了然了。從以下數(shù)據(jù)可以看出，金屬框架型與標準品相比，最大可改善約30dB的音壓。









關于嘯叫的對策，有什么要注意的地方嗎？




嘯叫如前面所提到的，不僅與MLCC的材料和形狀有關也與PCB板和安裝有關，因此有些情況需要從不同的角度來多方研究。不僅是改善效果的大小，為了改善嘯叫有可能要變更PCB板布局和元器件?，F(xiàn)實中，這些有可能是限制事項，有時需要權衡。




例如，雖然金屬框架型的改善效果很好，但對元器件的高度有限定時，可能無法使用。相反，如果因改善效果不錯、可解決高度問題而采用LW逆轉型，則需要變更布線模式和布局。下表總結了這些限制事項與對策的關系，僅供參考。







電容器制造商可以采取包括這些方法在內(nèi)的綜合嘯叫對策，所以咨詢制造商也是良策。




另外，嘯叫對于疊層陶瓷電容器自身的可靠性有不良影響嗎？例如，如果響聲不是問題，可以對響聲置之不理地繼續(xù)使用下去嗎？




嘯叫被認為對MLCC自身沒有影響。MLCC自身的振動非常小，僅為微米～納米級別。相比之下，利用壓電效應的壓電蜂鳴器和陶瓷振蕩器等，是積極的利用了高達幾十倍振動的產(chǎn)品，具有充分的可靠性。從這點看也可以理解MLCC的逆壓電效應對可靠性并沒有特別的影響。



來源：techclass.rohm



—END—







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