1引言

傳統(tǒng)電子設(shè)備中使用了很多鉭電容器和鋁電解電容器，但近年來(lái)由于產(chǎn)品小型化和可靠性等問題，已逐步被陶瓷電容器替換。

隨著電子設(shè)備的多功能化和靜音化的發(fā)展，在筆記本電腦、智能手機(jī)(手機(jī))、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線充電等的電源電路中，以前不起眼的陶瓷電容器產(chǎn)生的“嘯叫(聲音)”已成為設(shè)計(jì)方面的一個(gè)大問題。

在筆記本電腦中，由電源線上使用的陶瓷電容器產(chǎn)生的“嘯叫(聲音)”有時(shí)會(huì)成為問題。

如果將工作模式改為睡眠狀態(tài)/待機(jī)畫面等，筆記本電腦的內(nèi)部動(dòng)作將發(fā)生變化，因此“嘯叫(聲音)”的音量會(huì)根據(jù)工作模式而改變，聽到的感受也會(huì)有所不同。

本文對(duì)筆記本電腦電源線中的電容器產(chǎn)生的“嘯叫(聲音)”的對(duì)策、評(píng)估方法以及產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行介紹。

筆記本電腦中易于發(fā)生“嘯叫(聲音)”的工作模式

睡眠模式(降壓轉(zhuǎn)換器 : PFM模式)

液晶背光(升壓轉(zhuǎn)換器 : PWM調(diào)光)

攝像頭模式/重負(fù)載模式(間歇工作)

3筆記本電腦中易于發(fā)出“嘯叫(聲音)”的電容器

筆記本電腦中的電源線(DC-DC converter的一次側(cè))多使用電容器。

若在該電源線上使用陶瓷電容器時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生嘯叫。

筆記本電腦電源線的簡(jiǎn)圖(示意圖)

筆記本電腦的電路圖(簡(jiǎn)圖)

一般來(lái)說(shuō)，容易產(chǎn)生“嘯叫(聲音)”的電容器

電容器尺寸大

靜電容量大

線電壓和電壓變動(dòng)(電流變動(dòng))大。

同一條線上安裝了多個(gè)符合上述內(nèi)容的陶瓷電容器。

筆記本電腦電源線上的電容器容易產(chǎn)生“嘯叫”的原因

電源線電壓為10～20V，比較高。

為了給CPU、攝像頭、RF模塊等各電路供電，電壓容易發(fā)生變動(dòng)。

如果元件尺寸/靜電容量較大，由于施加電壓而導(dǎo)致的介電質(zhì)膨脹/收縮也會(huì)變大。

3嘯叫對(duì)策效果示例

與筆記本電腦中易于發(fā)生嘯叫的工作模式/具有高聲壓級(jí)的工作模式——睡眠狀態(tài)/待機(jī)畫面相關(guān)的嘯叫對(duì)策效果示例。

如果在電源線中使用陶瓷電容器時(shí)產(chǎn)生嘯叫

可以通過(guò)對(duì)產(chǎn)生嘯叫的電容器采取嘯叫對(duì)策來(lái)降低聲壓級(jí)!

4嘯叫的產(chǎn)生機(jī)制

為什么陶瓷電容器會(huì)產(chǎn)生“嘯叫(聲音)”?

下面對(duì)嘯叫產(chǎn)生機(jī)制和本公司進(jìn)行的和嘯叫評(píng)估方法進(jìn)行說(shuō)明。

多層陶瓷電容器上使用的鐵電體必須有壓電性。

存在電場(chǎng)時(shí)，發(fā)生失真，由于芯片膨脹、收縮，產(chǎn)生“嘯叫(聲音)”。

5嘯叫的評(píng)估方法

聲壓級(jí)測(cè)量

既然“聲音”就是問題所在，那么“聲壓級(jí)”就是主要的測(cè)量對(duì)象。

電波暗箱中使測(cè)量物體處在工作狀態(tài)，通過(guò)話筒，用聲級(jí)計(jì)測(cè)量聲壓級(jí)。

此外，為了評(píng)估和對(duì)策，用FFT分析儀確認(rèn)聲壓級(jí)的頻率特性。

電壓變動(dòng)測(cè)量

為了調(diào)查產(chǎn)生嘯叫的電容器，我們對(duì)“電壓變動(dòng)”進(jìn)行測(cè)量。

在被測(cè)物處于工作狀態(tài)時(shí)，確認(rèn)查電容器上是否施加了可聽頻率范圍(20Hz～20kHz)內(nèi)的紋波電壓。

關(guān)于聲壓級(jí)和電壓變動(dòng)關(guān)系

如果施加在電容器上的電壓變動(dòng)的頻譜在與聲壓級(jí)的頻率特性相同的頻率時(shí)變高(紅色虛線框內(nèi))，則可以確定該電容器是產(chǎn)生嘯叫的原因。

6筆記本電腦的嘯叫對(duì)策替換事例—電源線—

操作模式不同，聲壓級(jí)也不同

將筆記本電腦的工作模式改變?yōu)樗吣Ｊ?待機(jī)畫面后，筆記本電腦內(nèi)部的動(dòng)作會(huì)發(fā)生變化，因此聲壓級(jí)/電壓變動(dòng)也會(huì)發(fā)生變化。

所以，有必要對(duì)正在發(fā)生嘯叫的工作模式和容易發(fā)生嘯叫的工作模式分別進(jìn)行評(píng)估。

電源線中作為嘯叫對(duì)策對(duì)象的電容器(簡(jiǎn)化電路圖)

粉色框表示電源線中容易產(chǎn)生嘯叫的電容，是采取嘯叫對(duì)策的對(duì)象。

在通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器分支到各電路之前，它們?cè)谕粭l電源線上，電壓變動(dòng)幾乎相同。

因此，有必要針對(duì)該電源線上的所有電容器采取防止嘯叫的對(duì)策。

電源線的嘯叫對(duì)策不是替換部分電容器，而是將電容器全部替換為防嘯叫產(chǎn)品，從而可以將聲壓級(jí)進(jìn)一步降低。

按照電路[A-C]的順序，將普通電容器替換為防嘯叫產(chǎn)品。

通過(guò)增加替換為防嘯叫產(chǎn)品的電容器數(shù)量，逐漸降低聲壓級(jí)。

審核編輯：湯梓紅