![](/uploads/allimg/170929/153359C52-0.png)
MLCC——多层片式陶瓷电容器,简称贴片电容,会引起噪声啸叫问题……
![](/uploads/allimg/170929/1533594Q7-1.jpg)
声音源于物体振动,振动频率为20Hz~20 kHz的声波能被人耳识别。
MLCC发出啸叫声音,即是说,MLCC在电压作用下发生幅度较大的振动(微观的较大,小于1nm)。
![](/uploads/allimg/170929/15335922G-3.png)
MLCC为什么会振动?
我们要先了解一种自然现象——电致伸缩。
在外电场作用下,所有的物质都会产生伸缩形变——电致伸缩。
对于某些高介电常数的铁电材料,电致伸缩效应剧烈,称为——压电效应。
压电效应包括正压电效应和逆压电效应
正压电效应
对具有压电特性的介质材料施加机械压力,介质晶体会发生结构重组排布,材料表面会感应出电荷,产生电位差。
![](/uploads/allimg/170929/1533592H9-4.png)
逆压电效应
对具有压电特性的介质材料施加电压,则产生机械应力,发生形变。
![](/uploads/allimg/170929/1533592953-5.png)
压电效应的学术定义:
“在没有对称中心的晶体上施加压力、张力和切向力时,则发生与应力成比例的介质极化,同时在晶体两端面将出现正、负电荷,这一现象称为正压电效应。反之在晶体上施加电场而引起极化,则产生与电场强度成比例的变形或机械应力,这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。”
![](/uploads/allimg/170929/1533592C6-6.png)
陶瓷介质是MLCC主要组成部分,电压作用下,电致伸缩不可避免。如电致伸缩强烈表现为压电效应,则会产生振动。
所有MLCC都会啸叫吗?
MLCC设计制造陶瓷介质材料主要有顺电介质和铁电介质两大类。
顺电介质
又称I类介质,主要有SrZrO3、MgTiO3等。
顺电介质电致伸缩形变很小,在工作电压下,不足以产生噪声。
所以,顺电介质(I类介质)材料做的MLCC,如NPO(COG)等温度稳定性产品,就不会产生噪声啸叫。
铁电介质
又称II类介质,主要BaTiO3、BaSrTiO3等。
铁电介质具有强烈的电致伸缩特性—压电效应。
因此,铁电介质(II类介质)做的MLCC,如X7R/X5R特性产品,在较大的交流电场强度作用下会产生明显的噪声啸叫。
![](/uploads/allimg/170929/1533595964-7.gif)
如上所示,X7R-MLCC两端加上大幅度变化电压后,BaTiO3陶瓷产生逆压电效应,MLCC形变振动并传递到PCB板上发生共振。
当电压信号的频率在20Hz~20kHz人耳听觉范围内,则能听到电容在啸叫。
哪些场合MLCC啸叫明显?
较大的交变电压,频率在20Hz到20kHz之间,使用X7R/X5R类中高容量MLCC,会产生明显的啸叫,如开关电源、高频电源等场合。
啸叫的危害
许多移动电子设备靠近人耳,如:笔记本电脑、平板电脑、智能手机等,如电子电路中有可听噪声会影响使用感受。
剧烈的啸叫除了令人生厌外,还可能存在着可靠性设计不足的隐患。
剧烈的啸叫源于剧烈的振动,振动幅度由压电效应程度决定。
压电效应与电场强度成正比,外加电压不变,介质越薄,压电效应越强,啸叫声音越大。
![](/uploads/allimg/170929/1533596010-8.png)
额定电压由MLCC的材质和介质厚度决定的,剧烈的啸叫表示对当前工作电压所选用的MLCC介质厚度过薄,应当考虑选用介质更厚,额定电压更高的MLCC。
对铁电陶瓷,在交变电场作用下,还存在铁电畴交替转向内摩擦方面的问题,交变场强大,内摩擦严重,失效机率上升。这可在啸叫声音的大小上反映出来的。
![](/uploads/allimg/170929/153359A22-9.jpg)
解决啸叫的对策
降低MLCC电容器产生的可听噪声的方法有很多,所有解决方案都会增加成本。
1、改变电容器类型是最直接的方法,用顺电陶瓷电容、钽电容和薄膜电容等不具有压电效应的电容器替代。但需要考虑体积空间、可靠性和成本等问题。
2、调整电路,将加在MLCC大的交变电压消除或者将其频率移出人耳听感频段(人耳最敏感音频为1KHz~3KHz)。
3、注意PCB布局、PCB板规格,帮助降低啸叫水平。
4、选用无噪声或低噪声的MLCC。
无噪/低噪声MLCC的设计
目前针对MLCC的啸叫现象,设计解决措施有三种。
(1)加厚底部保护层
由于保护层厚度部分是没有内电极的,这部分的BaTiO3陶瓷不会发生形变,当两端的焊锡高度不超过底保护层厚度,这时产生的形变对PCB影响要小,有效地降低噪声。
![](/uploads/allimg/170929/15335aQ4-10.png)
(2)附加金属支架结构
结构图如下,它采用金属支架把MLCC芯片架空。
![](/uploads/allimg/170929/1533594I6-11.png)
MLCC与PCB板隔空,把逆压电效应产生形变通过金属支架弹性缓冲,减少对PCB板的作用,有效的降低噪声。
(3)使用压电效应弱的介质材料设计制造
通过对钛酸钡(BaTiO3)进一步掺杂牺牲一定的介电常数和温度特性,得到压电效应大大减弱的介质材料,用其制造的MLCC可有效的降低噪声。
各大MLCC厂家,都有相应低噪材质的MLCC产品系列。
-
电容器
+关注
关注
63文章
5966浏览量
97727 -
MLCC
+关注
关注
44文章
670浏览量
45105 -
压电效应
+关注
关注
3文章
72浏览量
14361
原文标题:MLCC噪声啸叫及对策
文章出处:【微信号:Hardware_10W,微信公众号:硬件十万个为什么】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
发布评论请先 登录
相关推荐
关于板子有啸叫声的问题
关于安装的课题:啸叫
电感产生啸叫声的解决方法
DC/DC电路啸叫声产生的原因
开关电源啸叫怎么解决?
处理变频电机在高频运行中所产生的啸叫声
一文解析MLCC啸叫的对策
MLCC噪声啸叫问题原因及解决方案
DC/DC发出啸叫声的原因分析
![DC/DC<b class='flag-5'>发出</b><b class='flag-5'>啸叫声</b>的原因分析](https://file.elecfans.com/web1/M00/D9/4E/pIYBAF_1ac2Ac0EEAABDkS1IP1s689.png)
DC/DC电源电路啸叫是这样处理的!
![DC/DC电源电路<b class='flag-5'>啸叫</b>是这样<b class='flag-5'>处理</b>的!](https://file.elecfans.com/web1/M00/D9/4E/pIYBAF_1ac2Ac0EEAABDkS1IP1s689.png)
解决MLCC电容啸叫的4个对策
MLCC为什么会啸叫?所有MLCC都会啸叫吗?哪些场合MLCC啸叫明显?
贴片电容为什么会引起噪声啸叫问题?
![贴片电容为什么会引起噪声<b class='flag-5'>啸叫</b>问题?](https://file1.elecfans.com/web2/M00/B4/18/wKgZomVqyj2AR53cAAAiPYj88jU298.png)
评论