MLCC Ripple Current a Samovykurovanie
Sep 02
Názory: 636

Obraz 1. Keď keramický kondenzátor spieva
Keramický kondenzátor sa považuje za „spievajúci“, keď produkuje počuteľné bzučanie, hučanie, hvízdanie alebo škrípanie počas prevádzky obvodu. Výrobcovia tento efekt bežne opísujú ako akustický hluk.
Zvuk sa stáva nápadným, keď vibrácie zahŕňajú frekvencie v približnom rozsahu počutia ľudí od 20 Hz do 20 kHz. Murata uvádza, že amplitúda vibrácií kondenzátora môže byť extrémne malá, približne 1 pm až 1 nm, aj keď je konečný zvuk nápadný. [1, 2]
Samotný akustický hluk nepreukazuje, že je kondenzátor poškodený alebo nespoľahlivý. Príčiny a podrobné elektromechanické mechanizmy za týmto správaním sú vysvetlené v nasledujúcej sekcii. [1]

Obraz 2. Fyzikálny mechanizmus spôsobujúci akustický hluk keramického kondenzátora
Akustický hluk MLCC je hlavne spojený s feroelektickými dielektrikami s vysokou permitivitou, ktoré sú bežne založené na bárium titánate (BaTiO₃). Elektrické pole môže mierne zmeniť rozmery tohto keramického materiálu, čím sa vytvára mechanický pohyb v kondenzátore. [1, 3, 4]
Elektrostrikcia a inverzný piezoelektrický efekt sú príbuzné, ale odlišné mechanizmy. Elektrostrikcia popisuje nelineárne deformácie spôsobené elektrickým poľom. Inverzný piezoelektrický efekt popisuje deformácie spôsobené elektrickým poľom v materiáli s vhodnou polarizáciou a kryštálovou symetriou. Tieto pojmy by sa nemali považovať za zamenné označenia.
Ferroelectrické dielektriká založené na BaTiO₃ vykazujú nelineárne a na predpätí závislé elektromechanické správanie. Zmeny polarizácie a pozícií iónov v keramickej štruktúre môžu skresliť dielektrikum. DC predpätie môže tiež zmeniť, ako sa materiál správa na AC alebo prúdení napätia. [3, 4]
Konštantné DC napätie môže spôsobiť statickú deformáciu, ale opakované vibrácie vyžadujú meniacu sa elektrickú alebo mechanickú silu. Preto AC, ripple a pulzné napätia môžu spôsobovať opakovanú deformáciu. Pretože reakcia je nelineárna a ovplyvnená DC bias, vibrácie môžu obsahovať harmonické alebo iné frekvenčné komponenty, ktoré nemusia vždy zodpovedať frekvencii aplikovaného napätia.
Trieda I dielektrik, ako C0G/NP0, nie sú ferroelectrické a nevykazujú rovnaký ferroelectric mechanizmus založený na BaTiO₃. Preto sú zvyčajne menej náchylné na tento typ akustického hluku. [3, 5] To, či sa vibrácia stane počuteľnou, závisí aj od prevádzkového vlnového tvaru, konštrukcie kondenzátora a mechanického prepojenia na PCB.
Akustický hluk je hlavne spojený s ferroelectric triedy II a III keramickými kondenzátormi. Avšak kondenzátory v tej istej triede môžu mať rôzne konštrukcie, rozmery, hodnoty kapacity, dizajn elektrody a mechanické reakcie. Nie je možné od nich očakávať, že budú produkujú identické akustické správanie. [3, 4]
| Dielektrická trieda |
Typické kódy |
Mechanizmus akustického hluku |
Obmedzenie výberu |
| Trieda I |
C0G, NP0 |
Neferroelectric materiály nevykazujú rovnaký mechanizmus deformácie založený na BaTiO₃. Náchylnosť z tohto mechanizmu je zvyčajne nízka. |
Kód nezaručuje úplnú tichosť, pretože iné komponenty alebo mechanické efekty môžu stále vytvárať hluk. |
| Trieda II |
X5R, X6S, X7R |
Ferroelectric, bežne založené na BaTiO₃ dielektriká môžu podliehať nelineárnym a bias-závislým rozmerovým zmenám, keď sa napätie mení. |
Časti so rovnakým kódom sa môžu líšiť v konštrukcii a reakcii na vibrácie. Kód nemôže predpovedať úroveň zvukového tlaku. |
| Trieda III |
Y5V, Z5U |
Ferroelectric materiály s vysokou permitivitou môžu tiež produkovať deformáciu závislú od napätia a mechanické vibrácie. |
Vysoká náchylnosť neznamená, že každý diel bude počuť. Skutočný hluk závisí na konkrétnom kondenzátore a podmienkach obvodu. |
Murata identifikuje kondenzátory s vysokou dielektrickou konštantou ako založené na BaTiO₃, zatiaľ čo kondenzátory triedy I s teplotnou kompenzáciou používajú neferroelectric materiály. [5, 6] TDK tiež uvádza, že akustické správanie závisí od konštrukcie kondenzátora, elektrických podmienok a okolo obvodu. [3]
Dielektrický kód je teda len indikátor náchylnosti. Nemôže určiť, či konkrétny kondenzátor bude počuteľný ani predpovedať jeho úroveň zvukového tlaku. Spoľahlivé porovnanie si vyžaduje údaje špecifické pre dielu od výrobcu alebo testovanie za podmienok zamýšľaného napäťového vlnového tvaru, DC bias, montáže a podmienok PCB.
Pre širšie porovnanie dielektrickej stability, správania DC-bias a akustickej náchylnosti si pozrite našu príručku k kondenzátorom C0G vs. X7R.

Obrázok 3. Prevádzkové podmienky, ktoré môžu zvýšiť akustický hluk MLCC
Ferroelectric MLCC môže zostať tichý, keď sa napätie na ňom mení len veľmi málo. Akustický hluk sa stáva pravdepodobnejším, keď kondenzátor zažíva opakujúce sa kolísania napätia, pretože tieto výkyvy neustále poháňajú mechanickú deformáciu keramiky. [1][2]
Záleží na amplitúde napätia a frekvenčnom obsahu. Murata uvádza, že kondenzátory vystavené väčšiemu striedavému napätiu a kolísaniu napätia môžu byť náchylnejšie na akustický hluk. PFM, burst mód, subharmonické, beat frekvencie a závislé skupovanie pulzov zaťaženia môžu vytvárať počuteľné komponenty aj vtedy, keď je nominálna prepínacia frekvencia nad 20 kHz. [1][2]
Hlavná frekvencia prepínania konvertora nemusí spadať do počuteľného rozsahu. Metódy riadenia môžu vytvárať pulzy s nižšou frekvenciou, modulačné, alebo prerušované prevádzkové vzory, aj keď jednotlivé prepínacie pulzy sa vyskytujú pri oveľa vyššej frekvencii. [2]
| Prevádzková podmienka |
Možný efekt na akustický hluk |
| Takmer stabilné DC |
Produkuje málo opakovanej deformácie len z DC komponentu. |
| AC alebo ripple napätie |
Opakovane poháňa deformáciu keramiky; výsledok závisí od amplitúdy napätia a frekvencie. |
| Veľké kolísanie napätia |
Môže zvýšiť amplitúdu vibrácie za porovnateľných podmienok kondenzátora a PCB. |
| Počuteľné frekvenčné napäťové komponenty |
Môžu produkuť bzučanie alebo piskot, ak vzbudia mechanickú rezonanciu MLCC alebo PCB. |
| Prevádzka PFM |
Môže produkovať počuteľné frekvenčné pulzné opakovanie za určitých podmienok zaťaženia. |
| PWM stlmenie alebo iná modulácia |
Môže vytvárať počuteľné frekvenčné napäťové komponenty alebo modulačné obálky. |
| Prerušované alebo impulsové fungovanie |
Skupiny pulzov môžu vytvárať nízkofrekvenčné opakovanie, aj keď jednotlivé prúdové impulzy sa vyskytujú nad 20 kHz. |
Murata špecificky identifikuje PFM fungovanie v step-down meničoch, PWM stlmení a prerušovanom fungovaní ako prevádzkové podmienky, pri ktorých môže byť akustický šum MLCC zreteľný. Na diagnostiku je teda skutočná napäťová waveform na kondenzátore užitočnejšia ako samotná špecifikácia nominálnej prepínacej frekvencie. [2]

Obrázok 4. Vibrácie PCB a zosilnenie akustického hluku
Malý pohyb MLCC je len jednou súčasťou problému akustického šumu. Jeho zakončenia a zvarové body mechanicky spojili kondenzátor s PCB. Tento prenesený pohyb môže spôsobiť vibráciu väčšej dosky a vyžarovať počuteľný zvuk, niečo ako plochý reproduktor. [1, 8]
Množstvo zvuku závisí od celkovej mechanickej dráhy, vrátane nasledujúcich praktických premenných:
• Poloha MLCC na doske
• Hrúbka dosky a konštrukcia vrstiev
• Vzdialenosť od okrajov dosky, montážnych skrutiek, sponiek a podporných bodov
• Orientácia komponentov vzhľadom na tvar dosky a ohybové režimy
• Rozmery vzoru podložky
• Tvar, objem a geometria zvarových spojov
• Lokálna tuhosť dosky, vrátane blízkych výrezov, konektorov, štítov a zosilňovacích štruktúr
Tieto premenné môžu ovplyvniť, ako efektívne vibrácie vstupujú do PCB a či vzbudzujú rezonanciu dosky. Napríklad pohyb alebo otáčanie kondenzátora môže zmeniť reakciu, ale výsledok závisí od mechanického dizajnu dosky. Neexistuje univerzálna poloha, orientácia, hrúbka dosky alebo geometria zvaru, ktorá vždy produkuje najnižší hluk.
Špeciálne štruktúry môžu znížiť mechanický prenos. Murata interposer typ MLCC a TDK vodíkové dizajny, napríklad, poskytujú dodatočnú mechanickú izoláciu medzi keramickým prvkom a hlavnou PCB. [7, 8]
Zmeny v PCB by sa preto mali považovať za možnosti závislé od návrhu, nie za garantované pravidlá. Ich účinnosť sa musí overiť akustickými meraniami na skutočne zostavenej doske za zamýšľaných montážnych a elektrických podmienok.
Typ dielektrika sám o sebe nedokáže predpovedať, aký hlučný bude MLCC. Veľkosť prípadu, kapacita, vnútorná konštrukcia, aplikované napätie, DC posun a prepojenie s PCB sa vzájomne ovplyvňujú pri určovaní konečných vibrácií a zvuku. Výrobcovia identifikujú väčšiu veľkosť, vyššiu kapacitu a väčšie kolísanie napätia ako možné faktory prispievajúce za niektorých podmienok, ale tieto sú skôr tendencie ako univerzálne vzťahy. [2, 3]
| Faktor |
Možná relevantnosť pre akustický hluk |
Obmedzenie výberu |
| Veľkosť prípadu |
Mení mechanickú štruktúru kondenzátora a kontaktnú plochu s PCB. |
Menší prípad automaticky neprodukuje menej hluku. |
| Kapacita |
Môže byť spojená s rôznymi objemami dielektrika, počtom vrstiev alebo konštrukciou. |
Nižšia kapacita nezaručuje tichšiu časť. |
| Dielektrický materiál |
Určuje, či kondenzátor vykazuje silné feroelectrické elektromechanické správanie. |
Dielektrický kód nedokáže predpovedať úroveň zvukového tlaku konkrétnej súčiastky. |
| Počet aktívnych vrstiev |
Oplýva vnútornou viacvrstvovou štruktúrou a jej kombinovanou mechanickou odpoveďou. |
Viac alebo menej vrstiev nemožno hodnotiť nezávisle od ich hrúbky a usporiadania. |
| Hrúbka dielektrickej vrstvy |
Mení elektrické pole v každej vrstve a štrukturálnu odpoveď. |
Jeho účinok závisí od napätia, materiálu, dizajnu elektród a iných konštrukčných detailov. |
| DC posun |
Mení pracovný bod a elektromechanickú odpoveď feroelectrického dielektrika. |
Účinok je nelineárny a špecifický pre konkrétnu súčiastku. |
| AC alebo rázové napätie |
Produkuje opakované rozmerové zmeny, ktoré môžu spôsobiť vibráciu. |
Amplitúda napätia sama o sebe neurčuje konečnú úroveň zvuku. |
| Napäťová waveform |
Frekvenčné komponenty a harmónie môžu vzbudzovať rezonancie kondenzátora alebo PCB. |
Testovanie by malo používať zamýšľanú obvodovú waveform, nielen jednu laboratórnu frekvenciu. |
| PCB a návrh montáže |
Ovládanie toho, ako sa vibrácie prenášajú, zosilňujú alebo mechanicky obmedzujú. |
Výsledky závisia od zostaveného produktu a nemôžu byť predpovedané iba na základe špecifikácie MLCC. |
Dva kondenzátory s rovnakou veľkosťou puzdra, kapacitou, napäťovým hodnotením a dielektrickým kódovaním môžu preto produkovať rôzne akustické výsledky. Rovnako nahradenie kondenzátora menším alebo kondenzátorom s nižšou kapacitou automaticky nezmenšuje hluk. Porovnajte konkrétne súčiastky v rámci zamýšľaného priebehu, DC bias, vzor pozemkov, proces spájkovania, štruktúru PCB a konečné podmienky montáže. [2, 3, 4]
Použite kontrolovaný, opakovateľný test na určenie, či je podozrivý MLCC akustickým zdrojom. Porovnávanie jeho napäťového spektra s nameraným zvukovým spektrom môže identifikovať pravdepodobných prispievateľov, ale samotné zodpovedajúce vrcholy nepreukazujú, že jeden kondenzátor spôsobil hluk. Murata používa korelované elektrické a akustické merania vo svojej hodnotiacej metóde. [2]
Reprodukovateľná diagnostická procedúra
1. Definujte prevádzkovú podmienku. Zaznamenajte presný prevádzkový režim, ako je normálny chod, pohotovostný režim, PWM stmavenie, režim PFM alebo prechod zaťaženia. Taktiež zaznamenajte vstupné napätie, výstupné zaťaženie, okolnú teplotu a čas zahrievania.
2. Opakovane reprodukujte hluk. Spustite zariadenie v rovnakej konfigurácii a potvrďte, že sa zvuk objavuje v opakovateľnom čase alebo prevádzkovom bode. Neporovnávajte merania uskutočnené v rôznych režimoch konvertora, zaťažení alebo teplotách.
3. Zaznamenajte elektrické meranie. Zmerajte napätie priamo na každom podozrivom MLCC. Zaznamenajte typ sondy, spojovacie body, metódu uzemnenia, orientáciu sondy, nastavenie spojenia a šírku pásma merania. Použite krátke pripojenie alebo vhodnú diferenciálnu sondu, aby ste obmedzili meracie artefakty.
4. Ovládajte akustické nastavenie. Upevnite mikrofón na uvedenú vzdialenosť a orientáciu od zostaveného panela. Držte obal, montáž dosky, káble, kryty a blízke objekty na rovnakých pozíciách pri každom teste.
5. Zmerajte pozadový hluk. S vypnutým zariadením alebo v potvrdených tichých podmienkach zaznamenajte úroveň pozadového hluku pomocou rovnakého nastavenia mikrofónu. Vrcholy blízko úrovne pozadia by mali byť interpretované opatrne.
6. Spoločne zaznamenajte elektrické a akustické údaje. Zachyťte napäťový priebeh MLCC a signál akustického tlaku počas rovnakej prevádzky. Ak súčasné zachytenie nie je dostupné, použite opakovateľné spúšťanie a identické časovanie testu.
7. Zaznamenajte nastavenia FFT. Uveďte elektrickú a akustickú šírku pásma FFT, rozlíšenie frekvencie, vzorkovaciu frekvenciu, oknovú funkciu, metódu priemernia a trvanie merania. Použitie rôznych nastavení FFT môže sťažovať porovnanie dvoch spektier.
8. Porovnajte spektrá. Hľadajte akustické vrcholy, ktoré zodpovedajú komponentom kolísania napätia alebo ich možným harmonickým. Korelované vrcholy sú podporným dôkazom, nie rozhodujúcim určením, pretože niekoľko komponentov alebo rezonancií dosky môže reagovať na rovnakú frekvenciu.
9. Potvrďte podozrivý zdroj. Nahraďte kondenzátor vhodnou súčiastkou s nízkym akustickým hlukom, dočasne izolujte jeho mechanické prepojenie pomocou metódy hodnotenia schválenej výrobcom, alebo porovnajte s riadenou modifikáciou dosky. Opakovateľné zníženie alebo zmiznutie relevantného akustického vrcholu poskytuje silnejšie potvrdenie.
10. Opakujte merania. Urobte niekoľko behov pre pôvodné a modifikované konfigurácie. Zaznamenajte jednotlivé výsledky alebo ich rozptyl namiesto toho, aby ste sa spoliehali na jedno meranie. Opakujte test vo všetkých prevádzkových podmienkach známych na výrobu zvuku.
Prípadová štúdia výrobcu
Murata zdokumentovala hodnotenie linky batérií pre notebooky, v ktorej bol štandardný GRM31MR61E106KA01 nahradený kondenzátorom s nízkym akustickým hlukom KRM31FR61E106KH01. Toto je užitočný príklad substitúcie súčiastok použitých na hodnotenie, či zmena mechanickej štruktúry kondenzátora znižuje pozorovaný akustický hluk. [2]
Výsledok jednej prípadovej štúdie výrobcu by sa nemal automaticky aplikovať na iný PCB. Hrúbka dosky, montáž, vzor pozemkov, spájkovacie spoje, prevádzkový priebeh, zaťaženie a podmienky obalu môžu zmeniť výsledok. Nahradenie musí tiež splniť požiadavky obvodu na kapacitu, napätie, teplotu, spoľahlivosť a fyzické požiadavky.

Obrázok 5. Spôsoby zníženia alebo prevencie spevu keramických kondenzátorov
Použite nasledujúce možnosti v prioritnom poradí. Akákoľvek zmena musí byť overená elektricky a akusticky na zostavenej doske, pretože tichší komponent alebo prevádzkový režim môže ovplyvniť výkon obvodu.
1. Znížiť vzruch alebo počuteľnú moduláciu
Najprv znížte časovo variabilné napätie cez MLCC, kde je to možné. Možné úpravy zahŕňajú zlepšenie filtrácie, zníženie pulzácií prúdového zaťaženia, úpravu rozloženia kapacitného výkonu a obmedzenie nízkofrekvenčného vzruchu alebo modulácie spôsobenej PWM, PFM alebo pulznou prevádzkou. Nižšie elektrické vzrušenie môže znížiť silu, ktorá ovláda vibrácie kondenzátora. [2, 4]
Elektrické obmedzenie: Pridaná filtrácia môže zvýšiť náklady, veľkosť, štartovací prúd alebo interakciu regulačných slučiek. Zmeny musia zachovať reguláciu výstupu, transientnú odozvu, stabilitu, prúdovú kapacitu a požadovanú kapacitnú hodnotu pod DC biasom.
2. Vyhodnotiť zmeny v riadení konvertora
Ak sa hluk objavuje len v konkrétnom prevádzkovom režime, zistite, či môže konvertor tento režim vyhnúť sa alebo upraviť. Možnosti môžu zahŕňať zmenu frekvencie prepínania, prahovej hodnoty pulzácie, správania PWM alebo PFM, nastavenia rozptýleného spektra, alebo stratégiu pri nízkom zaťažení.
Presunutie jedného prepínacieho komponentu mimo počuteľného rozsahu nezaručuje ticho, pretože nelineárne správanie kondenzátora a modulácia konvertora môžu produkovať harmonické alebo subharmonické. Znovu otestujte celkové elektrické a akustické spektrum.
Elektrické obmedzenie: Zmeny v riadení môžu ovplyvniť účinnosť, straty pri prepínaní, pohotovostný prúd, výstupný vzruch, EMI, transientnú odozvu, reguláciu a stabilitu konvertora. Používajte len nastavenia podporované výrobcom regulátora.
3. Porovnať vhodné možnosti kondenzátorov
| Možnosť |
Možný akustický prínos |
Elektrické obmedzenie |
| C0G/NP0 MLCC |
Nezobrazuje rovnaký ferroelectric BaTiO₃ založený mechanizmus, aký sa nachádza v kondenzátoroch s vysokou permitivitou triedy II. |
Veľmi nízka hustota kapacity obmedzuje jeho použitie v aplikáciách s objemovou kapacitou a mnohých napájacích aplikáciách. Dostupná kapacitná hodnota, veľkosť puzdra a menovité napätie musia byť overené. |
| Interposer alebo metal-terminal MLCC |
Pridané terminálové štruktúry môžu znížiť prenos vibrácií do PCB. |
Môže si vyžadovať viac plochy dosky alebo výšky. Skontrolujte kapacitu, menovité napätie, správanie DC biasu, ESR, ESL, prúdovú kapacitu, teplotný rozsah, vzor pozemku a požiadavky na montáž. |
| Kondenzátor s vývodmi alebo vývodovým rámom MLCC |
Flexibilné vývody alebo rámy môžu poskytnúť mechanickú izoláciu od dosky. |
Vývody môžu zvýšiť ESL a zmeniť impedanciu pri vysokých frekvenciách. Plocha, výška, tolerancia na vibrácie a spôsob montáže môžu byť tiež odlišné. |
| Polymérový kondenzátor |
Nevyužíva rovnaký ferroelectric keramický mechanizmus a môže znížiť tento zdroj akustického hluku. [9] |
Overte kapacitu, menovité napätie, ESR, ESL, schopnosť pulzného prúdu, teplotný rozsah, životnosť, plochu a frekvenčnú odozvu. Rôzne ESR alebo impedancia môžu ovplyvniť filtráciu a stabilitu regulačných slučiek. |
| Hliníkový elektrolytický, tantálový alebo filmový kondenzátor |
Môže sa vyhnúť vibráciám ferroelectric MLCC, ak technológia vyhovuje aplikácii. |
Skontrolujte polaritu, znižovanie napätia, ESR, ESL, únikový prúd, hodnotenie vzruchu, teplotu, životnosť, veľkosť, správanie pri poruche a frekvenčnú odozvu. Tieto technológie nie sú priamymi náhradami v každom obvode. |
Murata dokumentuje interposer a metal-terminal štruktúry, zatiaľ čo TDK opisuje dizajny s vývodmi, ktoré majú znížiť prenos vibrácií do PCB. [7, 8] Referencia [10] poskytuje užšiu KEMET ukážku: pokrýva špecifickú vysokonapäťovú X7R KPS sériu s hodnotením 500–630 VDC. Nemala by sa používať na tvrdenie, že každý KPS produkt má identické hodnotenia alebo akustický výkon.
Vyberte finálnu možnosť až po skontrolovaní jej elektrických špecifikácií a meraní za pôvodných prevádzkových podmienok. Najlepším riešením môže byť kombinácia nižšieho vzruchu, zlepšenej prevádzky konvertora a štruktúry kondenzátora, ktorá prenáša menej vibrácií do PCB.
Pred výmenou MLCC na napájacom hrebeňi porovnajte ESR, pulzný prúd, napätie a obchodné vyváženie medzi MLCC a hliníkovými polymérovými kondenzátormi.
[1] Murata Manufacturing Co., Ltd. „Prečo sa akustický hluk vyskytuje v keramických kondenzátoroch a má to nejaký účinok na spoľahlivosť?” Často kladené otázky o keramických kondenzátoroch.
[2] Murata Manufacturing Co., Ltd. „MLCC riešenia na potlačenie akustického hluku v batériových líniách prenosných počítačov.” Podpora aplikácií keramických kondenzátorov.
[3] TDK Corporation. „Spievajúce kondenzátory (piezoelektrický efekt).” Často kladené otázky o mnohovrstvových keramických čipových kondenzátoroch.
[4] KEMET Electronics Corporation. “KEMET Ceramics FAQ and Application Guide.” Technický sprievodca keramickými kondenzátormi.
[5] Murata Manufacturing Co., Ltd. “Aké druhy keramických kondenzátorov máte?” FAQ keramických kondenzátorov.
[6] TDK Corporation. “Ktoré teplotné charakteristiky sú bežne uvádzané pre MLCC (multivrstvové keramické čipové kondenzátory)?” FAQ TDK Produktového centra.
[7] Murata Manufacturing Co., Ltd. “ZRB séria: Low Acoustic Noise Chip Multilayer Ceramic Capacitors on Interposer Board.” Produktový prehľad keramických kondenzátorov.
[8] TDK Corporation. “Príručka k rôznym riešeniam, ktoré ponúkajú MLCC s ponorenými radiálnymi vodičmi.” TDK Produktové centrum, sprievodca riešeniami.
[9] Murata Manufacturing Co., Ltd. “Polymerové hliníkové elektrolyticke kondenzátory: Porovnanie s MLCC.” Porovnanie s rôznymi kondenzátormi.
[10] KEMET Electronics Corporation. “SMD multivrstvové keramické čipové kondenzátory: KPS séria, vysoké napätie, dielektrikum X7R, 500–630 VDC.” Dátový list KPS série.
Áno. Keramický kondenzátor môže produkovať počuteľný zvuk počas normálnej prevádzky bez toho, aby bol poškodený. V feroelektrických MLCC môže zmena napätia spôsobiť malé rozmerové zmeny v keramickom dielektriku. Tieto pohyby môžu byť prenášané na PCB a stať sa počuteľnými ako bzučanie alebo koktanie. Murata poznamenáva, že toto vibrácie sa samo osebe zvyčajne nepovažuje za problém spoľahlivosti.
X5R a X7R sú dielektriká triedy II bežne založené na feroelektrických, vysokopermitivných keramikách, ako je titánat barytový. Ich rozmery sa môžu mierne zmeniť, keď sa elektrické pole mení, čo robí je viac náchylnými na akustické vibrácie. C0G/NP0 používa neferoelektrické materiály triedy I a nevykazuje rovnaké feroelektrické elektromechanické správanie. Skutočný hluk stále závisí od konštrukcie kondenzátora, tvaru napätia a montáže na PCB.
Áno. Aj keď je hlavná frekvencia prepínania nad 20 kHz, PFM, pulzné prevádzky, prerušované prepínanie, PWM stmievanie, subharmonické, beat frekvencie alebo iné modulácie môžu vytvárať zložky napätia počuteľných frekvencií. To, či tieto zložky produkujú hluk, závisí od ich amplitúdy a od toho, či mechanicky vzrušujú MLCC alebo PCB.
Nie. Menšia veľkosť puzdra môže niekedy znížiť vibrácie, ale akustický hluk závisí na niekoľkých faktoroch súčasne. Tieto faktory zahŕňajú kapacitanciu, konštrukciu dielektrika, štruktúru vrstvy, AC napätie, DC predpätie, amplitúdu vlny, správanie pri prepínaní a to, ako silno sa kondenzátor mechanicky spája s PCB. Nahradenie by malo byť preto testované za skutočných prevádzkových podmienok.
Niekoľko prístupov môže pomôcť. Môžete znížiť AC alebo ripplové napätie, zmeniť správanie PWM, PFM alebo pulzného režimu, kde je to praktické, alebo použiť C0G/NP0, ak je k dispozícii požadovaná kapacitancia. Pre aplikácie s vysokou kapacitanciou výrobcovia tiež ponúkajú MLCC s nízkym akustickým hlukom s interposerami, kovovými terminálmi, rámami vodičov alebo vodičovými štruktúrami, ktoré znižujú prenose vibrácií na PCB. V niektorých návrhoch môže byť tiež vhodná iná technológia kondenzátorov.
Sep 09
Názory: 328
Sep 09
Názory: 249
Sep 08
Názory: 360
Sep 07
Názory: 440
Sep 04
Názory: 620
Sep 04
Názory: 592