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MLCC噪声啸叫
MLCC 噪声啸叫
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……
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)。
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。
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。
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。”
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。1顺电介质
I SrZrO3 MgTiO3
又称 类介质,主要有 、 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。
(I ) MLCC NPO COG
所以,顺电介质 类介质材料做的 ,如 ( )等温度稳定性产品,
就不会产生噪声啸叫。
2铁电介质
II BaTiO3 BaSrTiO3
又称 类介质,主要 、 等。
铁电介质具有强烈的电致伸缩特性—压电效应。
II MLCC X7R/X5R
因此,铁电介质 (类介质)做的 ,如 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。
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?
20Hz 20kHz X7R/X5R MLCC
较大的交变电压,频率在 到 之间,使用 类中高容量 ,
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
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。
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
解决啸叫的对策
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
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