tag 标签: 啸叫

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    2022-5-3 06:57
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    转载:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1726335557895910132&wfr=spider&for=pc 开关电源控制着电路中开关管开通和关断的时间比率,维持着稳定的电路电压输出,是一种非常常见的电源设计。但是从事过开关电源设计的人都知道,在对开关电源进行测试的过程当中,经常会听到一些啸叫声,类似于打高压不良时发出的漏电音,或着像高压拉弧的声音。那么当这些现象出现时,应当如何解决他们呢? 通常来说,开关电源啸叫的原因一般有下面几种诱因: 1、变压器浸漆不良 包括未含浸凡立水。啸叫并引起波形有尖刺,但一般带载能力正常,特别说明:输出功率越大者啸叫越强,小功率者则表现不一定明显。一款72W的充电器产品中就有过带载不良的经验,并在此产品中发现对磁芯的材质有着严格的要求。补充一点,当变压器的设计欠佳时,也有可能工作时振动产生异响。 2、PWM IC接地走线失误 通常产品表现为会有部分能正常工作,但有部分产品却无法带载并有可能无法起振的故障,特别是应用某些低功耗IC时,更有可能无法正常工作。比如SG6848试板,由于当初没有透彻了解IC的性能,凭着经验便匆匆layout,结果试验时竟然不能做宽电压测试。 3、光耦工作电流点走线失误 当光耦的工作电流电阻的位置连接在次级滤波电容之前时,也会有啸叫的可能,特别是当带载越多时更甚。 4、基准稳压IC TL431的接地线失误 同样的次级的基准稳压IC的接地和初级IC的接地一样有着类似的要求,那就是都不能直接和变压器的冷地热地相连接。如果连在一起的后果就是带载能力下降并且啸叫声和输出功率的大小呈正比。 当输出负载较大,接近电源功率极限时,开关变压器可能会进入一种不稳定状态。前一周期开关管占空比过大,导通时间过长,通过高频变压器传输了过多的能量;直流整流的储能电感本周期内能量未充分释放,经PWM判断,在下一个周期内没有产生令开关管导通的驱动信号,或占空比过小。开关管在之后的整个周期内为截止状态,或者导通时间过短。储能电感经过多于一整个周期的能量释放,输出电压下降,开关管下一个周期内的占空比又会较大……如此周而复始,使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期,或占空比剧烈变化的频率)的振动,发出人耳可以听到的较低频率的声音。 同时,输出电压波动也会较正常工作增大。当单位时间内间歇性全截止周期数量,达到总周期数的一个可观比例时,甚至会令原本工作在超声频段的变压器振动频率降低,进入人耳可闻的频率范围,发出尖锐的高频“哨叫”。此时的开关变压器工作在严重的超载状态,时刻都有烧毁的可能——这就是许多电源烧毁前“惨叫”的由来,相信有些用户曾经有过类似的经历。 5、空载或者负载很轻时 当这种情况时开关管也有可能出现间歇性的全截止周期,开关变压器同样工作在超载状态,同样非常危险。针对此问题,可通过在输出端预置假负载的方法解决,但在一些“节省”的或大功率电源中仍偶有发生。 6、当不带载或者负载太轻时 变压器在工作时所产生的反电势不能很好的被吸收。这样变压器就会耦合很多杂波信号到的绕组。这个杂波信号包括了许多不同频谱的交流分量。其中也有许多低频波,当低频波与你变压器的固有振荡频率一致时,那么电路就会形成低频自激。变压器的磁芯不会发出声音。我们知道,人的听觉范围是20--20KHZ。所以我们在设计电路时,一般都加上选频回路。以滤除低频成份。最好是在反馈回路上加一个带通电路,以防止低频自激。或者是将开关电源做成固定频率的即可。 本篇文章主要介绍了6种导致开关电源出现啸叫的原因,并分别对这6种原因提供了相应的解决方法。是一篇偏向基础类的文章,希望通过本篇文章,大家在遇到开关电源啸叫时,能够运用文章当中的方法自行解决。
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    2022-5-3 06:52
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    转载: https://www.dgjs123.com/dianji/23155.htm 1、变压器的工艺问题 ①浸漆烘干不到位,导致磁芯不牢固引起机械振动而发出响声; ②气隙的长度不适合,导致变压器的工作状态不稳定而发出响声; ③线包没有绕紧也可能导致响声; ④磁芯组合有气隙存在,高频时引起空气振动而发出响声(变压器如果经过真空全浸,一般不会发声)。 2、变压器的环路问题 变压器的环路问题是指变压器的环路发生振荡而引起变压器发生啸叫。 ①电路板布线不当,从而造成干扰引发振荡,导致响声; ②反馈回路参数设置不当,导致环路不稳定以致产生振荡而发出响声; ③环路中元器件的质量问题,如输入滤波电容容量不足,输出整流快恢复 二极管 质量不好,功率MOS管质量不好,RCD反冲吸收回路的高压电容或二极管质量不好等等,这些问题都有可能导致震荡而引起响声。 3、变压器的铁心问题 变压器铁心发生饱和时,线圈中电流增大,变压器发热并产生自激震荡,线圈的振荡引起周围空气的振动从而发出响声。 4、开关电源的负载问题 ①开关电源在空载或轻载的情况下,在某些工作点处会发生振荡现象,表现为变压器的啸叫和输出的不稳定。发生该种现象是由于空载/轻载时,开关瞬时开通时间过大从而造成输出能量太大,进而电压过冲也很大,需要较长的时间去恢复到正常电压,因此开关需停止工作一段时间,这样开关就工作于间歇性工作模式,使变压器发生较低频率(有规律的间歇性全截止周期或占空比剧烈变化的频率)的振动。 ②变压器工作在严重的超载状态,时刻都有烧毁的可能,这就是许多电源烧毁前“惨叫”的由来。
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    2022-4-21 08:02
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    ​ 转载--工程师看海 --- EDA365电子论坛 2021-09-19 20:30 随着笔记本电脑、手机等设备的普及,由电容器振动所产生的“啸叫”问题越来越多的受到人们的关注,如何优化各电源架构的电容啸叫,让电容闭嘴,是一个有趣的问题。 ​ MLCC电容器发生啸叫主要是由陶瓷的压电效应引起的,MLCC电容器由于其特殊的结构,当施加在两端的电场变换时,可以引起成比例的机械应力的变化,此为逆压电效应,当振动频率落入人耳听觉范围内时,就会产生噪音,即所谓的“啸叫”。正压电效应相反,是受到力的作用,产生电场的过程。 ​ ​ 无论是笔记本电脑还是手机,对电源的要求越来越高,通常在电源网络上并联大量的MLCC电容,如BUCK、BOOST架构的电源,当设计异常或者负载工作模式异常时,就很容易产生“啸叫”。 在笔记本电脑中,当电脑处于休眠状态,或者启动摄像头时,容易产生啸叫。 ​ 在手机中,最典型的一个案例是GSM所用的PA电源,此电源线上的特点是功率波动大、波动频率为典型的217Hz,落入人耳听觉范围内(20Hz~20Khz),当GSM通话时,用专用听诊器听此电源线上的电容,很容易听到“滋滋”啸叫音。 ​ 如何抑制? 1. BUCK电源通常有PWM和PFM两种工作模式。PWM工作模式时纹波小,用在负载功耗比较高的条件下,为了避免BUCK在PWM工作模式时,给电容充电的开关频率进入人耳范围内引起啸叫,有的电源的开关频率会刻意避开20hz~20Khz这个开关频率。 ​ 2. 当电源处于轻载模式时,会间歇性的工作,间歇性输出几个脉冲,这个间歇性脉冲的频率,也有可能被人耳听到。所以也要从电源或者负载的角度,来优化PFM工作时间歇性脉冲的工作频率,避免啸叫。 ​ 3. 另一个是隐含的一个状态,在项目初期,系统往往不稳定,负载在正常和低功耗模式之间反复切换,电源也容易在PWM和PFM两个模式之间反复切换,这个切换的时隙,这也可能引起啸叫,需要软件优化系统的稳定性,避免负载工作模式异常切换来避免啸叫。 4. BUCK电感的饱和电流选取不合适时,有可能使得输出电流增加,会误触发电源进入过流保护,电源在正常工作模式和过流保护模式之间反复切换,有称打嗝模式,也有一定可能性引起啸叫,电感选取一定要合适。 ​ 5. 开关电源本身纹波就大,多相开关电源具有纹波小、电流大的优点,通过交错相位,可以有效减小电源的纹波进而抑制啸叫。 ​ ​ 6. 抑制啸叫,除了上述软件、参数、架构的修改之外,一个典型的方案是使用抗啸叫电容,比如村田KRM系列和ZRB系列。 ​ 其特殊的结构可降低电容器的啸叫现象,可吸收由热量和机械冲击引起的应力,实现高可靠性。相比于Ta电容,抗啸叫MLCC电压变动⊿V比初期小7~22%。 ​ 7. 在布局的时候,也可以优化布局,电容彼此之间交错排列,抑制振动。 8. 甚至有的人提出了在电容旁边挖槽,缓解啸叫的方案。 ​ 以上就是电容啸叫的原理以及规避建议。 文章 整理自硬件工程师看海 ​---end---
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    2022-4-21 07:43
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    ​ 网络转载 在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时,有时会听到"叽"的噪音,该现象称为"啸叫"。 导致该现象出现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件,电容器与电感器的发生啸叫的原理不同,尤其是电感器的啸叫,其原因多种多样,十分复杂。 本文就功率电感的啸叫原因以及有效对策进行介绍。 功率电感器啸叫原因 1、间歇工作、频率可变模式、负荷变动等可能导致人耳可听频率振动 声波是在空气中传播的弹性波,人的听觉可听到大约20~20kHz频率范围的"声音"。在DC-DC转换器的功率电感器中,当流过人耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时,电感器主体会发生振动,该现象称为"线圈噪音",有时也会被听成啸叫现象(图1)。 ​ 图1:功率电感器啸叫机制 随着电子设备的功能不断强化,DC-DC转换器的功率电感器也成为了噪音发生源之一。DC-DC转换器通过开关器件进行ON/OFF,由此产生脉冲状电流。通过控制ON的时间长度(脉宽),可得到电压恒定的稳定直流电流。该方式称为PWM(脉冲调幅),其作为DC-DC转换器的主流方式获得广泛使用。 但DC-DC转换器的开关频率较高,达到数100kHz~数MHz,由于该频率振动超出了人耳可听范围,因此不会感受到噪音。那么,为什么DC-DC转换器的功率电感器会发出"叽"的啸叫呢? 可能的原因有几个,首先可能的是以节省电池电力等为目的,让DC-DC转换器进行间歇工作的情况,或将DC-DC转换器从PWM方式切换为PFM(脉冲调频)方式,在频率可变模式下运行的情况。图2所示为PWM方式与PFM方式的基本原理。 ​ ​ 图2:PWM(脉冲调幅)方式与PFM(脉冲调频)方式 2、 PWM调光等DC-DC转换器间歇工作导致的啸叫 出于节能等目的,移动设备液晶显示器背光自动调光功能等引进了DC-DC转换器间歇工作。这是根据使用环境照度,对背光亮度进行自动调光,从而延长电池使用时间的系统。 该调光有多种方式,其中,控制LED亮灯时间及熄灯时间长度的方式称为PWM调光。PWM方式调光系统的优点在于,调光引起的色度变化较少,其主要用于笔记本电脑以及平板电脑等的背光中。 PWM调光通过200Hz左右的较低频率使DC-DC转换器进行间歇工作,并通过反复进行亮灯/熄灭操作来调整亮度。在亮灯/熄灭的恒定循环中,调长亮灯时间时将会变亮,调短时则会变暗。在200Hz左右的间歇工作中,眼睛基本上不会察觉背光频闪情况。但由于其处于人耳可听频率中,因此当基板上贴装的功率电感器中流过间歇工作的电流时,电感器主体将会因频率影响而发生振动,从而导致出现啸叫。 注释: 占空比 DC-DC转换器中,相对于开关周期(开关器件的ON时间+OFF时间)的ON时间比称为占空比。对LED进行PWM调光时,亮灯时间/(亮灯时间+熄灯时间)称为占空比,并表示亮度。 3、频率可变模式DC-DC转换器导致的啸叫 PWM方式DC-DC转换器的特点在于,在普通工作中,其效率可高达大约80~90%以上。但待机时间等轻负荷情况下,效率将会严重降低。开关造成的损耗与频率成正比。为此,在轻负荷情况下会发生恒定开关损耗,因此会使效率降低。 因此,为了改善该问题,在轻负荷情况下使用自动将PWM方式替换为PFM(脉冲调频)方式的DC-DC转换器。PFM方式是配合负荷减轻,在固定ON时间的情况下,对开关频率进行控制的方式。由于ON时间恒定,因此通过延长OFF时间,开关频率将会渐渐降低。由于开关损耗与频率成正比,因此通过降低频率可在轻负荷情况下实现高效化。但降低后的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围,此时功率电感器将会发生啸叫。 4、负荷导致的啸叫 出于节省电池电力的目的,笔记本电脑等移动设备中运用有各类省电技术,为此可能会导致电感器发生啸叫。例如,出于兼顾低耗电量以及处理能力的目的,笔记本电脑CPU中带有周期性变更消耗电流的模式,当该周期处于人耳可听频率范围时,功率电感器可能会因该影响而产生啸叫。 注释:DC-DC转换器中功率电感器的作用 电感器可使直流电流顺利流过,而对于交流电流等发生变化的电流,则通过自感应作用,朝阻止发生变化的方向产生电动势,发挥电阻的作用。此时,电感器将电能转换为磁能,将其积攒起来,并在转换成电能后将其放出。该能量的大小与电感器电感值成正比。 功率电感器也被称为功率线圈、功率扼流圈,是用于DC-DC转换器等开关方式电源电路中的主要元件,通过与电容器进行协调,使开关器件ON/OFF所产生的高频脉冲更为平滑化。 由于电源电路的功率电感器中会流过大电流,因此绕组型为主流产品。这是因为,通过将高导磁率的磁性体(铁氧体或软磁性金属)用于磁芯中,以较少巻数实现高电感值,从而可使产品更为小型化。图3所示为使用功率电感器的DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路。 ​ ​ 图3:DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路 功率电感器主体振动以及噪音扩大的机制 当流过人耳可听范围频率的电流时,功率电感器主体发生的振动会引起啸叫。其振动原因以及噪音原因有以下几种可能。 振动原因 ➀ 磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)作用 ➁ 磁性体磁芯磁化导致相互吸引 ➂ 漏磁通导致绕组振动 噪音放大原因 ➀ 与其他元件接触 ➁ 漏磁通导致对周边磁性体产生作用 ➂ 与包括基板在内的组件整体固有振动数一致 导致产生功率电感器啸叫的振动原因以及噪音扩大原因如图4进行了总结。以下对这些原因的主要内容进行说明。 ​ 图4:导致产生功率电感器啸叫的振动原因以及扩大原因 产生振动的各种原因与作用 振动原因1:磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变) 对磁性体施加磁场使其磁化后,其外形会发生细微变化。该现象称为"磁致伸缩"或"磁应变"。以铁氧体等磁性体为磁芯的电感器中,绕组所产生的交流磁场会使磁性体磁芯发生伸缩,有时会检测到其振动声。 ​ 图5:磁性体磁致伸缩(磁应变)作用 磁性体是称为磁畴的小范围的集合体(图5)。磁畴内部的原子磁矩朝向相同,因此磁畴是一个自发磁化朝向恒定的微小磁铁,但磁性体整体却不会表现出磁铁的特性。这是因为,构成磁性体的多个磁畴,其排列使自发磁化相互抵消,因此从表面上来看处于消磁状态。 从外部对处于该消磁状态的磁性体施加磁场时,各个磁畴会将自发磁化朝向统一为外部磁场方向,因此磁畴范围会逐渐发生变化。该现象由磁畴间边界——磁壁的移动所引起。由此,随着磁化的进行,处于优势的磁畴逐渐扩大其范围,最终成为单一磁畴,并朝向外部磁场方向(饱和磁化状态)。该磁化过程中,在原子水平下会发生微小的位置变化,而在宏观水平下,则会表现为磁致伸缩,即磁性体的外形变化。 磁致伸缩导致的外形变化极其微小,约为原尺寸的1万分之1~100万分之1,但如图5所示,在磁性体上绕有线圈的状态下流过电流,当施加所产生的交流磁场时,磁性体将会反复伸缩,并产生振动。为此,在功率电感器中,无法完全消除磁致伸缩所导致的磁性体磁芯振动。功率电感器单体振动水平虽小,但当贴装至基板上时,若其振动与基板的固有振动数一致,则振动将会被放大,从而会听到啸叫。 振动原因2:磁性体磁芯磁化导致相互吸引 磁性体被外部磁场磁化时将会表现出磁铁性质,从而与周围磁性体相互吸引。图6所示为全屏蔽型功率电感器示例。此为闭合磁路结构的功率电感器,但鼓芯与屏蔽磁芯(环形磁芯)间设有间隙,噪音有时会从该处发出。绕组中流过交流电流时,因产生的磁场而被磁化的鼓芯与屏蔽磁芯将会因磁力而相互吸引,若该振动在人耳可听频率范围内时,则会听到噪音。 鼓芯与屏蔽磁芯之间的间隙通过粘接剂进行封闭,但为了防止因应力产生开裂,因此不会使用较硬的材料,从而无法完全抑制因相互吸引所导致的振动。 ​ 图6:鼓芯与屏蔽磁芯相互吸引导致啸叫 振动原因3:漏磁通导致绕组振动 不带有屏蔽磁芯的无屏蔽型功率电感器中,不会因前述鼓芯与屏蔽磁芯磁化导致的相互吸引而产生啸叫。但在无屏蔽型产品中会发生其他问题。由于无屏蔽型产品为开放磁路结构,因此漏磁通会对绕粗产生作用。由于绕组中会流过电流,因此根据佛来明左手定则,力会作用于绕组上。为此,当交流电流流过绕组时,绕组本身会发生振动,从而产生啸叫(图7)。 ​ 图7:磁通导致绕组振动 噪音放大的各种原因 噪音放大原因1:与其他元件接触 在高密度贴装有多个电子元件及设备的电源电路基板中,若电感器与其他元件接触,则电感器的微小振动将会被放大,从而会听到啸叫。 噪音放大原因2:漏磁通导致对周边磁性体产生作用 当电感器附近存在屏蔽罩等磁性体时,磁性体会因电感器漏磁通影响产生振动,从发生啸叫。 噪音放大原因3:与包括基板在内的组件整体固有振动数一致 通常情况下,用于电感器等产品中的小型磁性体磁芯单体,其磁致伸缩导致的空气振动基本不会被识别为啸叫。但电感器由多个部件组合而成,且贴装于基板上时,将会产生多个人耳可听频率的固有振动数,该振动放大后便会形成啸叫。同时,若与组件整体的多个固有振动数相一致时,在安装至组件中之后有可能会发生啸叫。 图8所示为,通过运用了FEM(有限元法)的计算机模拟器对贴装有功率电感器的基板振动情况进行分析的示例。所使用的分析模型中,功率电感器配置于基板(FR4)中央,并对基板长边2面进行了固定。 一般情况下,结构体发生共振的固有值(固有振动数)拥有多个,与此相应,会有各种各样的振动模式。在该"功率电感器+基板"的分析模型中,随着频率的提高,各固有振动数也会出现各种各样的振动模式。图8所示的1次、2次、5次、18次振动模式中,功率电感器可能是振动源。其中,1次模式的振动频率与功率电感器单体的振动频率基本相同。但值得注意的是,Z方向(高度方向)振动较为显著的2次模式在功率电感器单体的情况下出现了较高的频率,但固定于基板上后出现了极低的频率。 《分析模型》功率电感器配置于基板(FR4)中央。 边界条件:固定基板长边2面。 1次模式 :2034Hz ​ 2次模式 :2262Hz ​ 5次模式 :4048Hz ​ 18次模式 :16226Hz ​ 图8:通过计算机模拟器对"功率电感器+基板"的振动情况进行分析的示例 功率电感器的啸叫对策 以下就DC-DC转换器的功率电感器啸叫对策重点进行了总结。 重点1:避免流过人耳可听频率电流 避免流过人耳可听频率电流是最为基本的对策。 但以节能等为目的的间歇工作以及频率可变模式的DC-DC转换器等无法避免人耳可听频率的通电时,请尝试以下静音化对策。 重点2:周围不放置磁性体 不在电感器附近放置可能受漏磁通影响的磁性体(屏蔽罩等)。不得已需要接近时,则应使用漏磁通较少的屏蔽型(闭合磁路结构)的电感器,同时还应注意放置方向。 重点3:错开固有振动数 有时通过错开固有振动数或提高振动数可降低啸叫。例如,通过变更电感器形状、种类、布局、基板紧固等条件,包含基板的组件整体固有振动数将会发生变化。此外,啸叫常见于7mm尺寸以上的大型功率电感器中。通过采用5mm以下的小型功率电感器,固有振动数将会提高,从而可降低啸叫。 重点4:置换为金属一体成型型 如上所述,在全屏蔽型功率电感器中,鼓芯与屏蔽磁芯会因磁性相互吸引,从而在间隙部位会发生啸叫。同时,在无屏蔽型功率电感器中,漏磁通引起的电线振动会导致产生啸叫。 针对此类功率电感器啸叫问题,置换为金属一体成型型是有效的解决方案。这是通过在软磁性金属磁粉中嵌入空心线圈后进行一体成型的功率电感器。由于没有间隙,因此磁芯之间不会相互吸引,同时,由于固定线圈时使其与磁性体形成一体化,因此还可避免因磁通造成绕组振动的问题。不仅如此,TDK的产品还采用了磁致伸缩较小的金属磁性材料,因此可抑制因磁致伸缩导致的振动,通过置换无屏蔽型或全屏蔽型产品可有望降低啸叫。 全屏蔽型与金属一体型的噪音比较 以下将全屏蔽型与半屏蔽型功率电感器(TDK产品、约6mm尺寸),以及全屏蔽型与金属一体成型型功率电感器(TDK产品、约12mm尺寸)作为测量样本,对噪音的发生情况进行了调查。在消声盒内部安装麦克风,以0A~额定电流的正弦波电流对安装于基板上的测量样本通电60秒,并以人耳可听频率20Hz~20kHz进行扫频,此间记录其峰值声压(图8)。 如图表所示,比较全屏蔽型与半屏蔽型后可发现,声压等级会因频率而有所不同。 比较全屏蔽型与金属一体成型型产品时,其中的差异较为显著。全屏蔽型中,在大范围的频带内产生有30~50dB左右水平的噪音。而在金属一体成型型中,在大范围频带内,其与背景噪音处于同等低的水平,即使在峰值部位,其与全屏蔽型相比也抑制了大约20dB。抑制20dB也就意味着仅为10分之1的水平,由此可见,置换为金属一体成型型是有效的对策。 ​ 图9:各类功率电感器的噪音评估示例 ​ ​ ​ 整理来源:TDK ​
  • 2021-7-8 11:19
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    啸叫是指听到来自PCB板的类似“叽”或“吱”声音的现象。例如,听说有的便携设备用的廉价充电器发出相当大的啸叫音。 可能有些设备或环境即使产生了啸叫也未注意到,或者是不在意的现象,但如果在就寝时的安静环境中,应该可以注意到便携设备充电器等的啸叫声。另外,音频设备等听到在播放声音之外的声音就是比较严重的问题了。 首先,讲解一下啸叫的机理。 高介电常数的陶瓷电容器具有给电介质施加电压时,电介质变形(失真)的特性。这是压电效应的相反现象,被称为“ 逆压电效应 ”。此外,有时也将具有这种特性表达为“ 压电性 ”或“ 逆压电性 ”。如果施加的是DC电压,则仅产生相应的失真,而如果是有振幅的电压,则使MLCC周期性地变形并引起PCB板振动。如果其频率是可听频段20Hz~20kHz,就可听到声音。 上图是更具体的示意图,表示施加电压与MLCC变形的关系。从开关电源考虑,输出电压是DC,包括开关频率引起的纹波电压。输出纹波诱发被用作输出电容器的MLCC的振动。 在PCB板中,由于在MLCC两端的电极为焊接,电极间的长度方向的变形(图中蓝色的双箭头)使PCB板表面(图中黄绿色的双箭头)变形,如此反复导致振动。该振动通过PCB板的传导被放大,成为人耳能听到的程度的音压是 啸叫 。当然,条件是振动的频率为可听频段。 啸叫是种典型的现象,有怎样的对策呢? 啸叫不仅与电介质材料和电容器的形状有关,也与PCB板的尺寸和安装状态等有关,实际上需要进行电容器自身的对策和布局两方面的探讨。不管怎样,让啸叫完全消失是相当难的,可采用改善到容许范围内的方法。在此介绍4个对策。 ①通过材料进行改善 开发出使用了逆压电效应很低、即变形较小的电介质材料的MLCC。基本上如右图所示, 低介电常数材料的失真更低 。例如,有LD(Low Distortion)系列等可降低啸叫的产品群。 ②通过电路板设计进行改善 这是PCB板方面的改善。例如,对于同一电源线,如图所示, 两面安装 相同的MLCC。两个MLCC的振动相反相互抵消,振动被缓解。 ③通过结构进行改善:LW(长度-宽度)逆转结构 MLCC的 电极间的长度通常大于宽度 。通过缩短电极间的长度,可减轻导致PCB板振动的电极间的变形。如图所示,准备了宽度较电极间宽的类型的MLCC。图中称为“RGC”的是逆转结构型。 ④通过结构进行改善:金属框架型 在弯曲应力的对策中提过的 金属框架 型MLCC也有助于改善啸叫。从结构立刻可以想象到,金属框架吸收MLCC的振动。 各种对策的效果是怎么样的? 这四个对策之中,可以预期金属框架有很好的效果。看试验数据就一目了然了。从以下数据可以看出,金属框架型与标准品相比,最大可改善约30dB的音压。 关于啸叫的对策,要注意的地方 啸叫如前面所提到的,不仅与MLCC的材料和形状有关也与PCB板和安装有关,因此有些情况需要从不同的角度来多方研究。不仅是改善效果的大小,为了改善啸叫有可能要变更PCB板布局和元器件。现实中,这些有可能是限制事项,有时需要权衡。 例如,虽然金属框架型的改善效果很好,但对元器件的高度有限定时,可能无法使用。相反,如果因改善效果不错、可解决高度问题而采用LW逆转型,则需要变更布线模式和布局。下表总结了这些限制事项与对策的关系,仅供参考。 电容器制造商可以采取包括这些方法在内的综合啸叫对策,所以咨询制造商也是良策。 另外,啸叫对于叠层陶瓷电容器自身的可靠性有不良影响吗?例如,如果响声不是问题,可以对响声置之不理地继续使用下去吗? 啸叫被认为对MLCC自身没有影响。MLCC自身的振动非常小,仅为微米~纳米级别。相比之下,利用压电效应的压电蜂鸣器和陶瓷振荡器等,是积极的利用了高达几十倍振动的产品,具有充分的可靠性。从这点看也可以理解MLCC的逆压电效应对可靠性并没有特别的影响。 来源:techclass.rohm
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