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MLCC电容为什么会啸叫?怎么让它闭嘴!

原文来自微信官方账号:工程师看海

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随着笔记本电脑、手机等设备的普及,电容振动引起的咆哮问题越来越受到人们的关注。如何优化各种电源架构的电容咆哮,闭嘴是一个有趣的问题。

MLCC电容器的咆哮主要是由陶瓷的压电效应引起的,MLCC由于其特殊的结构,当两端的电场发生变化时,电容器会引起成比例的机械应力变化,即逆压电效应。当振动频率落入人耳听觉范围时,会产生噪音,即所谓的咆哮。相反,正压电效应是受力产生电场的过程。

笔记本电脑和手机对电源的要求越来越高,通常在电源网络上并联大量MLCC电容,如BUCK、BOOST当设计异常或负载工作模式异常时,架构电源容易产生咆哮。

在笔记本电脑中,当电脑处于休眠状态或启动摄像头时,很容易产生咆哮。

手机中最典型的案例之一是GSM所用的PA该电源线的特点是功率波动大,波动频率典型217Hz,落入人耳听觉范围(20Hz~20Khz),当GSM通话时,用专用听诊器听电源线上的电容,很容易听到滋滋吼声。

BUCK电源通常有PWM和PFM两种工作模式。PWM工作模式时纹波较小,用于负载功耗较高的条件下,为避免BUCK在PWM在工作模式下,给电容器充电的开关频率进入人耳,引起咆哮,部分电源的开关频率故意避免20hz~20Khz开关频率。

当电源处于轻负荷模式时,它会间歇性地工作,间歇性地输出几个脉冲,这种间歇性脉冲的频率也可能被听到。因此,我们也应该从电源或负载的角度进行优化PFM工作时间歇性脉冲的工作频率,避免咆哮。

另一种是隐藏的状态。在项目初期,系统往往不稳定,负载在正常和低功耗模式之间反复切换,电源容易PWM和PFM这两种模式之间的重复切换种切换间隙,也可能引起咆哮,需要软件优化系统的稳定性,避免负载工作模式异常切换,避免咆哮。

BUCK当电感饱和电流选择不当时,可能会增加输出电流,误触发电源进入过流保护。电源在正常工作模式和过流保护模式之间反复切换,也有可能引起咆哮。

开关电源本身纹波较大,多相开关电源具有纹波小、电流大的优点,通过交错相位,可有效减少电源纹波,抑制咆哮。

除了修改上述软件、参数和架构外,一个典型的方案是使用抗啸叫电容器,如村田KRM系列和ZRB系列。

其特殊的结构可以减少电容器的咆哮,吸收热量和机械冲击引起的应力,实现高可靠性。Ta电容,抗啸叫MLCC电压变动⊿V比早期小7~22%。

布局时,还可以优化布局,电容器交错排列,抑制振动。

有些人甚至提出了在电容器旁边挖槽来缓解咆哮。

以上是电容咆哮的原理和避免建议。

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标签: 保护吸收电容mlcc陶瓷电容贴片机

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