MLCC电容啸叫的4个对策

时间：2021-10-22 15:17:29

关键字： MLCC 电容

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[导读]本文来源于面包板社区首先，请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...

本文来源于面包板社区

首先，请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呢？

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。