【经验】如何改善安装PCB板产生啸叫问题——电容器自身对策和布局两方面探讨

时间： 2018-11-15 来源：ROHM

技术问答

啸叫是指听到来自PCB板的类似“叽”或“吱”声音的现象。例如，听说有的便携设备用的廉价充电器发出相当大的啸叫音（otonaki）。可能有些设备或环境即使产生了啸叫也未注意到，或者是不在意的现象，但如果在就寝时的安静环境中，应该可以注意到您列举的便携设备充电器等的啸叫声。另外，音频设备等听到在播放声音之外的声音就是比较严重的问题了。

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。

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。

啸叫如前面所提到的，不仅与MLCC的材料和形状有关也与PCB板和安装有关，因此有些情况需要从不同的角度来多方研究。不仅是改善效果的大小，为了改善啸叫有可能要变更PCB板布局和元器件。现实中，这些有可能是限制事项，有时需要权衡。

例如，虽然金属框架型的改善效果很好，但对元器件的高度有限定时，可能无法使用。相反，如果因改善效果不错、可解决高度问题而采用LW逆转型，则需要变更布线模式和布局。下表总结了这些限制事项与对策的关系，仅供参考。

电容器制造商可以采取包括这些方法在内的综合啸叫对策，所以咨询制造商也是良策。

啸叫被认为对MLCC自身没有影响。MLCC自身的振动非常小，仅为微米～纳米级别。相比之下，利用压电效应的压电蜂鸣器和陶瓷振荡器等，是积极的利用了高达几十倍振动的产品，具有充分的可靠性。从这点看也可以理解ROHM推出的MLCC陶瓷电容的逆压电效应对可靠性并没有特别的影响。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由LEA酱的一生转载自ROHM，原文标题为:关于安装的课题－啸叫－，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】使用电容器降低噪声之去耦电容的有效使用方法要点2：降低电容的ESL

本文中ROHM将介绍“使用电容器降低噪声之去耦电容的有效使用方法要点2：降低电容的ESL（等效串联电感）”。虽说是“降低ESL”，但由于无法改变单个产品的ESL本身，因此这里是指“即使容值相同，也要使用ESL小的电容”。通过降低ESL，可改善高频特性，并可更有效地降低高频噪声。

设计经验发布时间 : 2020-01-20

【经验】叠层陶瓷电容器如何应对PCB板安装产生挠曲导致弯曲裂纹的方法

本文谈一下安装相关的话题——裂纹。由于ROHM推出的叠层陶瓷电容器是表面贴装元件，和其他的表面贴装元器件相同，存在一些安装相关的课题，ROHM携表面贴装型叠层陶瓷电容器为大家一一讲解。

设计经验发布时间 : 2018-11-15

【经验】全SiC功率模块的应用要点：缓冲电容器

本文将介绍ROHM推出的全SiC模块的应用要点—缓冲电容器。在高速开关大电流的电路中，需要添加缓冲电容器。利用缓冲用大容量电容器和靠近SiC MOSFET的引脚连接陶瓷电容器，可获得更好的浪涌抑制效果。但是，电容器的安装位置、电容器的串联/并联组合等条件稍微不同就有可能影响到浪涌波形，因此需要实际安装在应用设备上进行效果验证。

设计经验发布时间 : 2018-11-19

美国Knowles（楼氏电子）授权世强代理，提供车规/安规/高压/高温/高Q电容

美国Knowles（楼氏电子）签约世强，授权世强代理旗下电容器事业部全线产品，楼氏成为世强代理的第500家品牌。楼氏成立于1946年，是微声麦克风和扬声器、音频处理和精密设备解决方案的顶尖供应商，旗下楼氏电容器事业部由四家跨国电容器制造厂商合并重组成立，电容器制造历史合计逾180年。

公司动态发布时间 : 2022-02-18

ROHM（罗姆）钽电容器选型指南（中文）

描述- 罗姆的钽电容器采用新的高效率封装设计，实现了小型、薄型、大容量。钽电容器的阴极层采用二氧化锰。与陶瓷电容器相比，不会因DC偏压造成静电容量降低，也没有压电特性，因此无声响。

型号- TCT,TC SERIES,TCS,TCT SERIES,TC系列,TCS系列,TCS SERIES,TC□A0J106M8R-△,TC,TCT系列

选型指南 - ROHM - 2021 PDF 中文下载

ROHM小型高性能硅电容器BTD1RVFL，实现0402业界超小尺寸，助力智能手机等产品的小型化

近年来，随着智能手机等设备的功能增加和性能提升，对小型、薄型且支持高密度安装的电容器的需求日益增加。特别是采用薄膜半导体技术的硅电容器，因其与多层陶瓷电容器（MLCC）相比具有厚度更薄、电容量更大，温度特性更优异、即使在高温环境下也不容易发生电容量变化等优点，因此预计未来需求仍将保持强劲态势。在这种背景下，ROHM利用多年来积累的硅半导体加工技术优势，开发出小型高性能硅电容器“BTD1RVFL”

产品发布时间 : 2024-09-13

SiC功率元器件基础

型号- SCT2[XXX[]系列,SCT2[XXX[],SCS310AP,LC78P801D127K-AA,SCH2XXX]系列,SCH2XXX],FHACD1C2V125JTLJZ0,SCS210AG,EVSM1D72J2-145MH14,EVSM1D72J2-145MH16,BSM300D12P2E001

用户指南 - ROHM - 001 - 2023.1.x PDF 中文下载

输出LC滤波器必不可少吗?

根据应用情况，也可以换成铁氧体磁珠和陶瓷电容器之类简单的滤波器。例如，小屏幕液晶电视机和 iPod Dock型的有源扬声器等扬声器电缆短的产品。若像大屏幕液晶电视机一样扬声器电缆长，辐射方面难以解决。

技术问答发布时间 : 2024-08-30

型号- PS2501L-1,C-S1608,NJM78L05UA,MCR03EZPJ332,MCR03EZPJ334,GRM188B11H102KA01,PC089-01-00-50P,RK73B1JTTD104J,NJM2732M,TR10P,RK73B1JTTD472J,STR-A6079M,GRM188B31H104KA92,PH-1X10RG2,GRM1851X1H222JA44,B5B-PH-K-S,RK73B1JTTD103J,PH-2X09SG,MOSX1C334J,REFPDT007-EVK-001B,UDZS5.1B,GRM188B11H103KA01,ECQE6104KF,ELXZ350ELL101MF15D,HOT-2608B,ELXZ100ELL681MF15D,S3B-EH,RK73B1JTTD271J,2SC3325,SBR1U150A-13,TC4069UBF,PH-1X04SG,RK73B1JTTD102J,MCR03EZPJ152,GRM188R71E105KA12,S4B-EH,MOSX1C1R0J,NJM431U,GRM185B31E105MA12,DE1E3KX102MA4BN01,GRM188R71E104KA01,FHU-2×4SG,PH-2X04SG,MCR10EZPJ105,PH-2X08SG,MCR03EZPJ101,RK73B1JTTD101J,MCR03EZPJ102,TA48M05F,MCR03EZPJ103,24LC64SN,EG01C,MCR03ERTJ302,CT-6E-P5KΩ,ECQE6103KF

物料清单 - ROHM - 2022/9/29 PDF 英文下载

【产品】高电压低功耗高性能LDO LTP3559，宽输入电压范围高达45V，精度可达2%

先积集成LTP3559是一款高电压、低功耗和高性能的LDO。该系列器件采用先进的CMOS工艺和P-MOSFET器件来实现快速启动，并具有高输出电压精度。LTP3559采用1.0μF~10μF的陶瓷输出电容器时可保持稳定，并使用精密电压基准和反馈环路在最坏情况下达到2%的精度。

新产品发布时间 : 2021-12-04

一文解析滤波电容器的应用

线路滤波电容器用于许多电器和工业负载，以保护设备免受线路电压噪声的影响，以及保护同一线路上的其他设备免受电路内部产生的噪声的影响。例如空调、冰箱、加热器和工业机器等大型负载以及计算机、收音机、电视机、通信设备和音频放大器等敏感设备。本文TOPPOWER介绍滤波电容器的应用

技术探讨发布时间 : 2024-07-31

ROHM（罗姆）颜色检测传感器BH1749NUC数据手册

描述- IC Ambient Light Sensor IC Series Digital 16bit Serial Output TypeColor Sensor

型号- BH1749NUC,BH1749NUC-E2

数据手册 - ROHM - Rev.002 - 2017年12月20日 PDF 英文下载

【产品】汽车用单通道输出、低饱和LDO稳压器BD33IC0MEFJ-C

ROHM公司推出的BD33IC0MEFJ-C是一款输出电流为1.0 A的LDO稳压器。在Ta = -40°C至+ 125°C之间，输出精度为±3％。它具有封装类型：HTSOP-J8，体积小，热阻。内置过流保护（用于保护IC免受输出短路损坏），电路电流ON / OFF开关（关断模式下设置电路0μA）和热关断电路（用于保护IC免受过载条件下的热破坏）。可采用陶瓷电容器，以获得更小体积和更长寿命。

新产品发布时间 : 2019-02-22

关于在输出电容器中推荐陶瓷电容器的LDO，为了减少脉动，是否可以追加并联铝电解电容器？

仅使用推荐的陶瓷电容器，脉动电压无法达到需要的值时，可以对输出电容器增加大容量的铝电解电容器。即使增加输出电容器容量，脉动也不会减少时，由于输入的电源供电能力可能不足，所以请考虑对输入也增加大容量电容器。

技术问答发布时间 : 2024-07-30

【产品】0.5A可变输出/固定输出工业设备用LDO稳压器BDxxIA5MEFJ-LB

BDxxIA5MEFJ-LB系列是全球知名的半导体厂商罗姆(ROHM)株式会社推出的0.5A 可变输出/固定输出工业设备用LDO稳压器。其电流输出精度为±1%，采用散热性优良的HTSOP-J8封装组件，内置各种保护电路。另外，采用了陶瓷电容器，有助于整机的小型化。本系列产品是面向工业设备市场的产品，保证可长期稳定供货。

新产品发布时间 : 2018-12-12