MLCC:n aaltovirta ja itselämpö
Sep 02
Näkymät: 755

Kuvio 1. Kun keramiikkakondensaattori laulaa
Keramiikkakondensaattorin sanotaan ”laulavan”, kun se tuottaa kuuluvan surisevan, humisevan, valittavan tai kirskuvan äänen, kun piiri on käytössä. Valmistajat kuvaavat tätä vaikutusta yleisesti akustiseksi meluksi.
Ääni tulee huomattavaksi, kun värähtely sisältää taajuuksia, jotka kuuluvat suurin piirtein ihmisen kuuloalueeseen 20 Hz – 20 kHz. Murata raportoi, että kondensaattorin värähtelyamplitudi voi olla erittäin pieni, noin 1 pm:stä 1 nm:iin, vaikka syntynyt ääni onkin havaittavissa. [1, 2]
Pelkkä akustinen melu ei todista, että kondensaattori on vaurioitunut tai epäluotettava. Tämän käyttäytymisen syyt ja yksityiskohtaiset sähkömekaaniset mekanismit selitetään seuraavassa osiossa. [1]

Kuvio 2. Fyysinen mekanismi, joka aiheuttaa keramiikkakondensaattorin akustista melua
MLCC:n akustinen melu liittyy pääasiassa feroelektrisiin, korkeapermittivisyysdielektereihin, jotka perustuvat yleisesti bariumtitaaniin (BaTiO₃). Sähkökenttä voi hieman muuttaa tämän keramiikan mittoja, luoden mekaanista liikettä kondensaattorissa. [1, 3, 4]
Elektrostriktio ja käänteinen piezoelektrinen vaikutus ovat toisiinsa liittyviä, mutta erillisiä mekanismeja. Elektrostriktio kuvaa sähköjännitteen aiheuttamaa epälineaarista venymää. Käänteinen piezoelektrinen vaikutus kuvaa materiaalin sähköjännitteen aiheuttamaa muodonmuutosta, jossa on sopiva polarisaatio ja kiteinen symmetria. Nämä termit eivät ole vaihdettavissa.
Feroelektriset BaTiO₃-pohjaiset dielektrit osoittavat epälineaarista ja bias-riippuvaista sähkömekaanista käyttäytymistä. Muutokset polarisaatiossa ja ionien sijainneissa keramiikkarakenteessa voivat vääristää dielektriä. DC-bias voi myös muuttaa, miten materiaali reagoi AC- tai aaltovaihtelujännitteeseen. [3, 4]
Vakio DC-jännite voi tuottaa staattista muodonmuutosta, mutta toistuva värähtely vaatii muuttuvaa sähköistä tai mekaanista voimaa. AC-, aallonpituus- ja pulssijännitteet voivat siten aiheuttaa toistuvaa muodonmuutosta. Koska vaste on epälineaarinen ja siihen vaikuttaa DC-bias, värähtely saattaa sisältää harmonisia tai muita taajuuskomponentteja, sen sijaan että se aina vastaisi sovellettavan jännitteen taajuutta.
Luokan I dielektriset materiaalit kuten C0G/NP0 ovat ei-ferroelektrisiä eivätkä ne näytä samaa BaTiO₃-pohjaista ferroelektristä mekanismia. Ne ovat siksi yleisesti vähemmän alttiita tälle akustiselle hälylle. [3, 5] Onko värähtely kuultavissa, riippuu myös toiminta-aallosta, kondensaattorin rakenteesta ja mekaanisesta liitännästä piirilevyyn.
Akustinen häly on pääasiassa yhteydessä ferroelektrisiin luokan II ja III keraamisiin kondensaattoreihin. Kuitenkin saman luokan kondensaattoreilla voi olla erilaisia rakenteita, mittoja, kapasitanssisarvoja, elektrodisuunnitelmia ja mekaanisia vasteita. Niiltä ei pitäisi odottaa identtistä akustista käyttäytymistä. [3, 4]
| Dielektriluokka |
Tavanomaiset koodit |
Akustisen hälyn mekanismi |
Valintarajoitus |
| Luokka I |
C0G, NP0 |
Ei-ferroelektriset materiaalit eivät näytä samaa BaTiO₃-pohjaista ferroelektristä muodonmuutosmekanismia. Tämän mekanismin herkkyys on yleisesti alhainen. |
Koodi ei takaa täydellistä hiljaisuutta, koska muut komponentit tai mekaaniset vaikutukset voivat silti tuottaa ääntä. |
| Luokka II |
X5R, X6S, X7R |
Ferroelektriset, yleisesti BaTiO₃-pohjaiset dielektriset voivat kokea ei-lineaarisia ja biasista riippuvaisia mittamuutoksia, kun jännite vaihtelee. |
Osat, joilla on sama koodi, saattavat erota rakenteeltaan ja värähtelyvasteeltaan. Koodi ei voi ennustaa äänenpaineen tasoa. |
| Luokka III |
Y5V, Z5U |
Ferroelektriset, korkean permittiivisyyden materiaalit voivat myös tuottaa jännitteestä riippuvaista muodonmuutosta ja mekaanista värähtelyä. |
Korkea herkkyys ei tarkoita, että jokainen osa olisi kuultavissa. Todellinen häly riippuu spesifisestä kondensaattorista ja piirikohdan olosuhteista. |
Murata tunnistaa korkean dielektrisen konstantin kondensaattorit BaTiO₃-pohjaisiksi, kun taas luokan I lämpötilakorjauskondensaattorit käyttävät ei-ferroelektrisiä materiaaleja. [5, 6] TDK myös huomauttaa, että akustinen käyttäytyminen riippuu kondensaattorin rakenteesta, sähköisistä olosuhteista ja ympäröivästä piiristä. [3]
Dielektrikoodi on siksi vain merkki herkkyydestä. Se ei voi määrittää, onko tietty kondensaattori kuultavissa vai ennustaa sen äänenpaineen tasoa. Luotettava vertailu edellyttää osakohtaisia valmistajatietoja tai testaamista tarkoitetun jänniteaallon, DC-biasin, kiinnityksen ja piirilevyn olosuhteiden mukaan.
Laajempaan vertailuun dielektrisen vakauden, DC-bias-käyttäytymisen ja akustisen herkkyyden osalta, katso oppaamme C0G vs. X7R kondensaattoreista.

Kuvio 3. Toimintojen olosuhteet, jotka voivat kasvattaa MLCC:n akustista hälyä
Ferroelektrinen MLCC voi pysyä hiljaa, kun siihen kohdistuva jännite muuttuu hyvin vähän. Akustinen häly todennäköisemmin ilmenee, kun kondensaattori kokee toistuvia jännitevaihteluita, koska nämä vaihtelut jatkuvasti ohjaavat keraamisen mekaanista muodonmuutosta. [1][2]
Sekä jänniteamplitudilla että taajuussisällöllä on merkitystä. Murata huomauttaa, että suuremmalle linjajännitteelle ja jännitevaihtelulle altistuvat kondensaattorit voivat olla alttiimpia akustiselle hälylle. PFM, burst-tila, alitaajuudet, rytmihäiriöt ja kuormituksesta riippuva pulssiryhmittely voivat luoda kuultavia komponentteja, vaikka nimellinen kytkentätaajuus olisi yli 20 kHz. [1][2]
Päämuuntimen kytkentätaajuuden ei tarvitse olla kuultavissa olevalla alueella. Ohjausmenetelmät voivat luoda matalamman taajuuden pulssin toistoa, modulaatiota tai keskeytyviä toimintamalleja, vaikka yksittäiset kytkentäpulssit tapahtuvat paljon korkeammalla taajuudella. [2]
| Käyttötila |
Mahdollinen vaikutus akustiseen hälyyn |
| Lähes vakaa DC |
Tuottaa vain vähän toistuvaa muodonmuutosta pelkästään DC-komponentista. |
| AC- tai aallonpituusjännite |
Toistuvasti ohjaa keraamista muodonmuutosta; tulos riippuu jänniteamplitudista ja taajuudesta. |
| Suuri jännitevaihtelu |
Saattaa kasvattaa värähtelyamplitudia vertailukelpoisten kondensaattori- ja piirilevyolosuhteiden alla. |
| Kuultavien taajuuksien jännitekomponentit |
Saattaa tuottaa surinaa tai valitusta, jos ne saavat aikaan MLCC:n tai piirilevyn mekaanisen resonanssin. |
| PFM-toiminta |
Saattaa tuottaa kuuluvan taajuuden pulssikertautumisen tietyissä kuormitustilanteissa. |
| PWM himmennys tai muu modulaatio |
Saattaa luoda kuuluvan taajuuden jännitekomponentteja tai modulointikotelointia. |
| Katkoksellinen tai purkausoperaatio |
Pulssiryhmät saattavat aiheuttaa matalataajuista kertautumista, vaikka yksittäiset kytkentäpulssit tapahtuisivat yli 20 kHz. |
Murata tunnistaa erityisesti PFM-toiminnan askelalennusmuuntajissa, PWM-himmennyksen ja katkoksellisen toiminnan käyttöolosuhteina, joissa MLCC:n akustinen melu voi tulla huomattavaksi. Vianetsinnässä suorituskykyjännitekapasitiivori on siksi hyödyllisempi kuin pelkkä nimelliskytkentätaajuuden spesifikaatio. [2]

Kuvio 4. PCB-värähtely ja akustisen melun vahvistaminen
MLCC:n pieni liike on vain yksi osa akustisen melun ongelmaa. Sen päätöksen ja juotosliitokset kytkevät kondensaattorin mekaanisesti PCB:hen. Tämä siirretty liike voi aiheuttaa suuremman levyn pinnan värähtelemään ja säteilemään kuuluvaa ääntä, hieman kuin litteä kaiutin. [1, 8]
Äänen määrä riippuu täydellisestä mekaanisesta polusta, mukaan lukien seuraavat käytännön muuttujat:
• MLCC:n sijainti levyllä
• Levyn paksuus ja kerrosrakenteet
• Etäisyys levyn reunoista, kiinnitysruuveista, klipseistä ja tukipisteistä
• Komponenttien suuntaus suhteessa levyn muotoon ja taipumismuotoihin
• Maapinta-alueen mitat
• Juotosliitoksen muoto, tilavuus ja geometria
• Paikallinen levyn jäykkyys, mukaan lukien lähellä olevat leikkuut, liittimet, suojat ja vahvistavat rakenteet
Nämä muuttujat voivat muuttaa sitä, kuinka tehokkaasti värähtely pääsee PCB:hen ja herättääkö se levyn resonanssia. Esimerkiksi kondensaattorin siirtäminen tai kiertäminen voi muuttaa vastausta, mutta tulos riippuu levyn mekaanisesta suunnittelusta. Ei ole universaalia sijaintia, suuntausta, levyn paksuutta tai juotosgeometriaa, joka aina tuottaisi vähiten melua.
Erityiset rakenteet voivat vähentää mekaanista siirtoa. Esimerkiksi Muratan välikappaletyyppiset MLCC:t ja TDK:n johdolliset mallit tarjoavat lisämekaanista eristystä keraamisen elementin ja pää-PCB:n välillä. [7, 8]
PCB-muutoksia tulisi siksi käsitellä suunnitteluun liittyvinä vaihtoehtoina, ei taatun sääntönä. Niiden tehokkuus on tarkistettava akustisilla mittauksilla todellisella koottulla levyllä tarkoitetuissa kiinnitys- ja sähköolosuhteissa.
Dielektrisen tyyppin ei yksinään voida ennustaa, kuinka äänekäs MLCC tulee olemaan. Kotelon koko, kapasitanssi, sisäinen rakenne, käytetty jännite, DC-väsytys ja PCB-yhteys vaikuttavat lopulliseen värähtelyyn ja ääneen. Valmistajat tunnistavat suuremman koon, korkeamman kapasitanssin ja suuremman jännitevaihtelun mahdollisiksi tekijöiksi tietyissä olosuhteissa, mutta nämä ovat taipumuksia, ei universaaleja suhteita. [2, 3]
| Tekijä |
Mahdollinen merkitys akustiselle melulle |
Valintarajoitus |
| Kotelon koko |
Muuttaa kondensaattorin mekaanista rakennetta ja kontaktialuetta PCB:n kanssa. |
Pienempi kotelo ei automaattisesti tuota vähemmän melua. |
| Kapasitanssi |
Saattaa liittyä eri dielektrisiin tilavuuksiin, kerroslukuun tai rakenteeseen. |
Alempi kapasitanssi ei takaa hiljaisempaa osaa. |
| Dielektrinen materiaali |
Määrittää, onko kondensaattorilla voimakasta ferroelectric-elektromekaanista käyttäytymistä. |
Dielektrinen koodi ei voi ennustaa tietyn osan äänenpainetasoja. |
| Aktiivikerrosten määrä |
Vaikuttaa sisäiseen monikerrosrakenteeseen ja sen yhteenlaskentaan mekaaniseen vasteeseen. |
Enemmän tai vähemmän kerroksia ei voida arvioida eristyksissä niiden paksuudesta ja järjestelystä. |
| Dielektrisen kerroksen paksuus |
Muuttaa sähköistä kenttää kussakin kerroksessa ja rakenteellista vastausta. |
Sen vaikutus riippuu jännitteestä, materiaalista, elektrodi-suunnittelusta ja muista rakennustiedoista. |
| DC-väsytys |
Muuttaa toimintapistettä ja elektromekaanista vastausta ferroelectric-dielektriselle. |
Vaikutus on epälineaarinen ja osakohtainen. |
| AC- tai pulssijännite |
Tuottaa toistuvia mitoituksia, jotka voivat aiheuttaa värähtelyä. |
Jänniteamplitudi yksinään ei määritä lopullista äänen tasoa. |
| Jänniteaaltoformaatti |
Taajuuskomponentit ja harmoniset saattavat herättää kondensaattorin tai PCB:n resonansseja. |
Testauksen tulisi käyttää tarkoitetun piirin aaltoformaatteja, ei vain yhtä laboratoriotaajuutta. |
| PCB ja asennussuunnittelu |
Ohjaa miten tärinä siirtyy, voimistuu tai mekaanisesti rajoittuu. |
Tulokset riippuvat koottavasta tuotteesta, eikä niitä voida ennustaa pelkästään MLCC eritelmän perusteella. |
Kaksi kondensaattoria, joilla on sama kotelo, kapasitanssi, jännitearvo ja dielektrinen koodi, voivat siksi tuottaa erilaisia akustisia tuloksia. Samoin kondensaattorin vaihtaminen pienempään tai alhaisemman kapasitanssin osaan ei automaattisesti vähennä melua. Vertaa tiettyjä osia tarkoitetun aaltomuodon, DC-biasin, maan kuvion, juotosprosessin, PCB-rakenteen ja lopullisten asennusolosuhteiden mukaan. [2, 3, 4]
Käytä hallittua ja toistettavaa testiä selvittääksesi, onko epäilty MLCC akustinen lähde. Sen jännitespektrin vertaaminen mitattuun äänen spektriin voi tunnistaa todennäköisiä tekijöitä, mutta pelkkä huippujen vastaavuus ei todista, että yksi kondensaattori aiheutti melun. Murata käyttää korreloituja sähköisiä ja akustisia mittauksia arviointimenetelmässään. [2]
Toistettavat diagnostiikkamenettelyt
1. Määritä toimintatila. Kirjaa tarkka toimintatila, kuten normaali toiminta, valmiustila, PWM-häikäisy, PFM-tila tai kuorman siirtyminen. Kirjaa myös lähtöjännite, ulostulo, ympäristön lämpötila ja lämpeämisaika.
2. Toista melu johdonmukaisesti. Käytä laitetta samassa kokoonpanossa ja varmista, että ääni ilmenee toistettavassa ajassa tai toimintapisteessä. Älä vertaa mittauksia, jotka on otettu eri muuntajatilojen, kuormien tai lämpötilojen alla.
3. Dokumentoi sähköinen mittaus. Mittaa jännite suoraan jokaisen epäillyn MLCC:n yli. Kirjaa anturityyppi, liitäntäpisteet, maadoitusmenetelmä, anturin suuntaus, kytkentäasetus ja mittauskaista. Käytä lyhyttä liitäntää tai sopivaa differentiaalista anturia rajoittaaksesi mittausartefakteja.
4. Hallitse akustista asetelmaa. Kiinnitä mikrofoni ilmoitettuun etäisyyteen ja suuntaan koottuun levyyn nähden. Pidä kotelo, levyasennus, kaapelit, kansi ja lähellä olevat esineet samoissa paikoissa jokaisessa testissä.
5. Mittaa taustamelua. Kun laite on pois päältä tai vahvistetusti hiljaisessa tilassa, kirjaa taustamelutaso käyttämällä samaa mikrofoniasetusta. Huiput, jotka ovat lähellä taustatasoa, tulee tulkita varovaisesti.
6. Tallenna sähköiset ja akustiset tiedot yhdessä. Tallenna MLCC:n jänniteaalto ja äänenpaine-signaali samana toimintatilan aikana. Jos samanaikaista tallennusta ei ole saatavilla, käytä toistettavaa laukaisua ja identtistä testiaikaa.
7. Dokumentoi FFT-asetukset. Ilmoita sähköiset ja akustiset FFT-taajuuskaistat, taajuusresoluutiot, näytteenottotaajuudet, ikkunafunktiot, keskiarvomenetelmät ja mittauksen kesto. Eri FFT-asetusten käyttäminen voi vaikeuttaa kahden spektrin vertaamista.
8. Vertaa spektereitä. Etsi akustisia huippuja, jotka vastaavat jännitevaihtelukomponentteja tai niiden mahdollisia harmonisia. Korreloidut huiput ovat tukevia todisteita, eivät lopullinen tunnistus, koska useat komponentit tai levyn resonanssit voivat reagoida samassa taajuudessa.
9. Vahvista epäilty lähde. Vaihda kondensaattori sopivaan matalan akustisen melun osaan, eristä sen mekaaninen liitos väliaikaisesti valmistajan hyväksymillä arviointimenetelmillä tai vertaa hallitun levymuutoksen kanssa. Toistuva merkittävä väheneminen tai olennaisen akustisen huipun häviäminen antaa vahvempaa vahvistusta.
10. Toista mittaukset. Suorita useita kokeita alkuperäisessä ja muokatussa kokoonpanossa. Ilmoita yksittäiset tulokset tai niiden vaihtelu sen sijaan, että luottaisit yhteen mittaukseen. Toista testi kaikissa toimintatiloissa, joiden tiedetään tuottavan äänen.
Valmistajan tapaustutkimus
Murata dokumentoi kannettavan tietokoneen akkuviivan arvioinnin, jossa tavanomainen GRM31MR61E106KA01 vaihdettiin matalan akustisen melun KRM31FR61E106KH01:ään. Tämä on hyödyllinen esimerkki komponentinvaihdosta, jota käytetään arvioimaan, vähentääkö kondensaattorin mekaanisen rakenteen muutos havaittua akustista melua. [2]
Yhden valmistajan tapaustutkimuksen tulosta ei tule automaattisesti soveltaa toiseen PCB:hen. Levyn paksuus, asennus, maan kuvio, juotosliitokset, toimintaalto, kuorma ja kotelon olosuhteet voivat muuttaa lopputulosta. Korvauksen on myös täytettävä piirin kapasiteetti-, jännite-, lämpötila-, luotettavuus- ja fyysiset vaatimukset.

Kuvio 5. Tapoja vähentää tai estää keraamisten kondensaattorien laulua
Käytä seuraavia vaihtoehtoja etusijajärjestyksessä. Jokainen muutos on tarkistettava sähköisesti ja akustisesti kootulla piirilevyllä, sillä hiljaisempi komponentti tai toimintatila voi vaikuttaa piirin suorituskykyyn.
1. Vähennä häiriöjännitettä tai kuultavaa modulaatiota
Ensinnäkin vähennä ajoittavaa jännitettä MLCC:ssä mahdollisuuksien mukaan. Mahdollisia muutoksia ovat suodatuksen parantaminen, kuormavirran pulssivaihtelun vähentäminen, kapasitanssin jakautumisen säätö ja matala-taajuisten häiriöjännitteen tai modulaation rajoittaminen, jota tuottaa PWM, PFM tai burst-toiminta. Alhaisempi sähköinen viritys voi vähentää kondensaattorin värähtelyä ohjaavaa voimaa. [2, 4]
Sähkösuorituskyky: Lisätty suodatus voi nostaa kustannuksia, tilantarvetta, käynnistysvirtaa tai ohjaussilmukan vuorovaikutusta. Muutosten on säilytettävä ulostulojärjestelmän säätö, siirtymäaika, vakaus, virrankyky ja vaadittu kapasitanssi DC-biasin alla.
2. Arvioi muuntajan ohjausmuutoksia
Jos kohina ilmenee vain tietyssä toimintatilassa, selvitä, voiko muunnin välttää tai muuttaa sitä tilaa. Vaihtoehtoihin saattaa kuulua kytkentätaajuuden, burst-kynnyksen, PWM- tai PFM-käyttäytymisen, hajautetun spektrin asetuksen tai kevyen kuormituksen strategian muuttaminen.
Siirtämällä yksi kytkentäkomponentti äänekkään alueen ulkopuolelle ei voida taata hiljaisuutta, koska epälineaarinen kondensaattorin käyttäytyminen ja muuntajan modulaatio voivat tuottaa harmonisia tai subharmonisia signaaleja. Testaa koko sähköinen ja akustinen spektri uudelleen.
Sähkösuorituskyky: Ohjausmuutokset voivat vaikuttaa tehokkuuteen, kytkentähäviöön, valmiusvoimaan, ulostulohäiriöön, EMI:hin, siirtymäaikaan, sääntöön ja muuntajan vakauteen. Käytä vain asetuksia, joita ohjaimen valmistaja tukee.
3. Vertaa sopivia kondensaattorivaihtoehtoja
| Vaihtoehto |
Mahdollinen akustinen etu |
Sähkösuorituskyky |
| C0G/NP0 MLCC |
Ei osoita samaa ferroelektristä BaTiO₃-pohjaista mekanismia, jota löytyy suurikapasiteettisista luokan II kondensaattoreista. |
Paljon alhaisempi kapasitanssitiheys rajoittaa sen käyttöä suurikapasiteettisissa ja monissa virtalähteiden sovelluksissa. Saatavilla oleva kapasitanssi, kotelon koko ja nimellisjännite on tarkistettava. |
| Interposer- tai metallikoskettimellinen MLCC |
Lisätty terminaalirakenne voi vähentää värähtelysiirtoa piirilevylle. |
Saattaa vaatia enemmän piirilevyn aluetta tai korkeutta. Tarkista kapasitanssi, jännitearvo, DC-bias-käyttäytyminen, ESR, ESL, virrankyky, lämpötila-alue, maan kuvio ja asennusvaatimukset. |
| Johtimellinen tai johtimistoinen MLCC |
Joustavat johdot tai kehykset voivat tarjota mekaanista eristystä piirilevyltä. |
Johdot voivat nostaa ESL:ää ja muuttaa korkeataajuisen impedanssin. Jalan koko, korkeus, värähtelykestävyys ja kiinnitysmenetelmä voivat myös poiketa. |
| Polymeerikondensaattori |
Ei käytä samaa ferroelektristä keraamista mekanismia ja voi vähentää tätä akustisen kohinan lähdettä. [9] |
Varmista kapasitanssi, nimellisjännite, ESR, ESL, pulssivirtakyky, lämpötila-alue, käyttöikä, jalan koko ja taajuusvaste. Eri ESR tai impedanssi voi vaikuttaa suodatukseen ja ohjaussilmukoiden vakauteen. |
| Alumiini-elektrolyyttinen, tantalum- tai kalvokondensaattori |
Saattaa välttää ferroelektrisen MLCC:n värähtelyä, jos teknologia soveltuu sovellukseen. |
Tarkista napaisuus, jänniterajoitus, ESR, ESL, vuotovirta, pulssikapasiteetti, lämpötila, käyttöikä, koko, vika käytös ja taajuusvaste. Nämä teknologiat eivät ole suoria korvauksia jokaisessa piirikannassa. |
Murata dokumentoi interposer- ja metallikoskettimelliset rakenteet, kun taas TDK kuvaa johtimellisia malleja, joiden tarkoituksena on vähentää värähtelyn siirtymistä piirilevylle. [7, 8] Viite [10] tarjoaa kapeamman KEMET-esimerkin: se kattaa erityisen suurejännitteisen X7R KPS-sarjan, jonka nimellisarvo on 500–630 VDC. Sitä ei tule käyttää väittäessään, että jokaisella KPS-tuotteella on identtiset nimellisarvot tai akustinen suorituskyky.
Valitse lopullinen vaihtoehto vasta tarkistettuasi sen sähköiset spesifikaatiot ja mitattua sen alkuperäisissä käyttöolosuhteissa. Paras ratkaisu voi yhdistää alhaisemman pulssin, parannetun muuntajan toiminnan ja kondensaattorirakenteen, joka siirtää vähemmän värähtelyä piirilevyyn.
Ennen MLCC:n korvaamista teholinjalta, vertaa ESR:ää, pulssivirtaa, jännitteen ja taajuuden kompromisseja MLCC:iden ja alumiinipolymeerikondensaattorien välillä.
[1] Murata Manufacturing Co., Ltd. “Miksi akustista kohinaa esiintyy keraamisissa kondensaattoreissa, ja onko tällä vaikutusta luotettavuuteen?” Keraamisten kondensaattoreiden UKK.
[2] Murata Manufacturing Co., Ltd. “MLCC-ratkaisut akustisen kohinan vaimentamiseksi kannettavien tietokoneiden akulinjoissa.” Keraamisten kondensaattoreiden sovellustuki.
[3] TDK Corporation. “Laulavat kondensaattorit (piezoelektrinen ilmiö).” Monikerroksiset keraamiset piirilevykondensaattorit UKK.
[4] KEMET Electronics Corporation. “KEMET Keramiikkakondensaattorien UKK ja sovellusopas.” Keramiikkakondensaattorien tekninen opas.
[5] Murata Manufacturing Co., Ltd. “Minkälaisia keramiikkakondensaattoreita teillä on?” Keramiikkakondensaattorien UKK.
[6] TDK Corporation. “Mitä lämpötilakarakteristiikkoja mainitaan yleisesti MLCC:ille (monikerroksiset keramiikkakondensaattorit)?” TDK-tuoteyksikön UKK.
[7] Murata Manufacturing Co., Ltd. “ZRB-sarja: Matala akustinen melu - Monikerroksiset keramiikkakondensaattorit välikortilla.” Keramiikkakondensaattoreiden tuotevalikoima.
[8] TDK Corporation. “Opas erilaisista ratkaisuista, joita MLCC:t tarjoavat upotettujen säteilevien johtojen kanssa.” TDK-tuoteyksikkö, Ratkaisun opas.
[9] Murata Manufacturing Co., Ltd. “Polymeerialumiinielektrolyyttikondensaattorit: Vertailu MLCC:n kanssa.” Vertailu eri kondensaattoreiden kanssa.
[10] KEMET Electronics Corporation. “Pintamontattavat monikerroksiset keramiikkakondensaattorit: KPS-sarja, korkea jännite, X7R-dielektrikum, 500–630 VDC.” KPS-sarjan tietolehtinen.
Kyllä. Keramiikkakondensaattori voi tuottaa kuuluvia ääniä normaalin toiminnan aikana ilman, että se olisi viallinen. Ferroelectric MLCC:issä jännitteen muutos voi aiheuttaa pieniä ulottuvuuden muutoksia keramiikkadielectricissa. Nämä liikkeet voivat siirtyä piirilevylle ja kuulua surinana tai vinkumisena. Murata huomauttaa, että tätä värähtelyä ei yleensä pidetä luotettavuusongelmana sinänsä.
X5R- ja X7R ovat luokan II dielektrikoita, jotka perustuvat yleisesti ferroelectric, korkean permittiivisyyden keramiikkaan, kuten bariumsulfidiin. Niiden ulottuvuudet voivat muuttua hiukan, kun sähkökenttä vaihtelee, mikä tekee niistä alttiimpia akustiselle värähtelylle. C0G/NP0 käyttää ei-ferroelectric luokan I materiaaleja eikä osoita samaa ferroelectric elektromekaanista käyttäytymistä. Todellinen melu riippuu vielä kondensaattorin rakenteesta, jännite-aaltoformista ja piirilevyn asennuksesta.
Kyllä. Vaikka pääkytkentataajuus on yli 20 kHz, PFM, burst-toiminta, satunnainen kytkentä, PWM-häilytys, subharmoniset, lyöntitaajuudet tai muu modulaatio voi luoda kuuluvataajuuden jännitekomponentteja. Se, tuottavatko nämä komponentit melua, riippuu niiden amplitudista ja siitä, herättävätkö ne MLCC:t tai piirilevyn mekaanisesti.
Ei. Pienempi kotelo voi joskus vähentää värähtelyä, mutta akustinen melu riippuu samanaikaisesti useista tekijöistä. Näitä ovat kapasitanssi, dielektrorakenne, kerrosrakenteet, AC-jännite, DC-bias, aaltoamplitudi, kytkentäkäyttäytyminen ja se, kuinka voimakkaasti kondensaattori kytkeytyy mekaanisesti piirilevyyn. Siksi korvaus tulisi testata todellisten käyttöolosuhteiden alla.
Useita lähestymistapoja voi auttaa. Voit vähentää AC- tai aaltojännitteitä, muuttaa PWM-, PFM- tai burst-tilakäyttäytymistä, jos se on käytännöllistä, tai käyttää C0G/NP0, jos vaadittu kapasitanssi on saatavilla. Korkeakapasitanssihankkeisiin valmistajat tarjoavat myös matalan akustisen melun MLCC:itä, joissa on välikortteja, metalliliittimiä, johtokehysten tai johtorakenteet, jotka vähentävät värähtelysiirtoa piirilevylle. Joissakin suunnitelmissa toinen kondensaattoriteknologia voi myös olla sopiva.
Sep 14
Näkymät: 153
Sep 11
Näkymät: 324
Sep 11
Näkymät: 349
Sep 09
Näkymät: 573
Sep 09
Näkymät: 465
Sep 08
Näkymät: 577