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三种降低电容声学噪声的方法

2021-05-17 14:35:21 Damian Bonicatto, Landis+Gyr, Pequot Lakes, MN 阅读:
当在音频频率下工作时,某些表贴电容会表现出噪声。有三种方法可以用来降低它。

当在音频范围内的频率下工作时,某些表贴电容会表现出噪声。一款最近的设计中所用10μF、35V X5R 1206陶瓷电容,就产生了明显的声学噪声。要使这样的板子静音,可以使用MurataKemet等制造商的声学静音电容。不幸的是,它们往往比标准零件成本更高。另一种选择是使用具有更高额定电压的电容,这可以降低噪声,但这些零件也可能比标准电容贵。第三种方法是对PCB板进行物理更改。ff3ednc

施加电压时,陶瓷电容会发生膨胀,而降低电压时,陶瓷电容则会收缩。随着电容尺寸的变化,PCB会发生弯曲,这是因为电容的两端是通过焊料机械连接到PCB上(参考文献1)。ff3ednc

1a显示了未施加电压时的电容,图1b显示了在向电容施加电压时夸张的PCB弯曲情况。施加电压会使PCB像扬声器一样工作。有鉴于此,可以考虑采用两种方法改善这个情况。第一种技术相对简单:如果电路中使用一个电容,则可以使用两个并联电容替换,每个电容的容量为噪声电容的一半。这种方法可以让用户在板子的顶部放置一个电容,而在板子的底部放置另一个电容。两个电容彼此直接位于对方的上方,并且它们的方向相同。当上部电容试图使电路板向下弯曲时,下部电容会试图使电路板向上弯曲。这两个应力趋于相互抵消,PCB产生的声音就很小。ff3ednc

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图1:施加电压时,陶瓷电容会发生膨胀(a);降低电压时,陶瓷电容会发生收缩(b)。ff3ednc

添加第二个电容会增加成本,但不及将噪声电容替换为可能不产生噪声的电容那么多。Digi-Key的陶瓷电容售价约为27美分(1000pcs)。Kemet更低噪声的KPS系列产品的价格则约为1.50美元。第二种方法涉及在电容两端附近的PCB上各开一个槽(图2)。当电容膨胀和收缩时,它仅使PCB的一小部分弯曲,这样就能减少噪声。ff3ednc

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图2:添加第二个电容会增加成本,但不及将噪声电容替换为可能不产生噪声的电容那么多。ff3ednc

将五个10μF、25V陶瓷电容并联起来测试,结果表明,在PCB的顶部放置三个电容,在底部放置两个电容,可以将噪声降低14dBA(声学分贝)。在五个电容的两侧布置一个槽,可以将噪声降低15dBA。两者都大大降低了噪声。Murata JG8系列电容可将噪声降低9.5dBA。把这些技术结合起来,应该可以进一步降低噪声。ff3ednc

参考文献ff3ednc

1. Laps, Mark; Roy Grace, Bill Sloka, John Prymak, Xilin Xu, Pascal Pinceloup, Abhijit Gurav, Michael Randall, Philip Lessner, and Aziz Tajuddin,“Capacitors for reduced microphonics and sound emission,” Electronic Components, Assemblies, and Materials Association, Capacitor and Resistor Technology Symposium Proceedings, 2007.ff3ednc

(本文授权编译自EDN美国版,原文参考链接:Reduce acoustic noise from capacitors。由赵明灿编译)ff3ednc

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  • 这是陶瓷电容固有的压电特性造成的,音频回路不建议使用。
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