问题解决事例

啸叫对策事例 (动画)

为您实际演示低啸叫电容器的的互换评价。
陶瓷的压电特性偶尔会引起啸叫现象。为了解决这种现象,本公司成功开发出了低啸叫电容器!
欢迎您亲自体验村田生产的低啸叫电容器的效果。

(06:57)


SubTitleIcon6    概要

随着人们对电子设备的需求趋于平静,在笔记本电脑、手机、数码相机 (DSC) 等各种应用设备的电源电路方面,以前未引起重视的由电容器振动所产生的“啸叫”问题已成为设计方面的课题。 (如图1所示部位)

本演示内容使用传统的陶瓷电容器 (GRM系列) 、比传统的陶瓷材料拥有更低介电常数的材料并可降低电容器失真的类型 (GJ8系列) 、以及在电路板的端子板等部位翘起安装陶瓷电容器并对电路板振动传递进行抑制且装有金属端子的类型 (KRM系列) 这3种电容器,通过人耳确认啸叫 (声音) 程度,来进行演示。在演示组件内产生12V的矩形波,并通过开关输入到各电容器中。在0Hz~12.75kHz的频率范围 (50HzStep) 内,通过使用电脑中的软件将矩形波的频率调整到电容器和电路板的共振频率上,从而产生啸叫现象。
Figure 1. Example of Acoustic Noise Locations in Power Circuit of Laptop Computer
图1 笔记本电脑电源电路的啸叫示例部位


SubTitleIcon6    啸叫原理

  1. 片状独石电容器由于强介电常数的陶瓷的压电特性,在施加交流电压的情况下,像如图2所示进行收缩。
  2. 结果如图3所示,电路板将朝平面方向振动。 (芯片及电路板的振幅仅为1pm~1nm左右)
  3. 该电路板的振幅周期在达到人们能够听到的频率带 (20Hz~20kHz) 时,声音可通过人耳识别。
Figure 2. Deformation of Chip by Electrostrictive Phenomenon when Applying a Voltage
図2 施加电压时由压电现象造成的芯片变形

Figure 3. Deformation of Board by Electrostrictive Phenomenon
図3 因压电现象造成的电路板变形


SubTitleIcon6    啸叫解决方案产品介绍 (GJ8系列)

  • 使用独创的陶瓷材料抑制电容器的振动
  • 可解决能够听到的频率范围内的啸叫现象
  • 为设备的小型化提供有力支持
  • 出色的DC偏压特性

Figure 4. Comparison of Acoustic Pressure between GRM and GJ8 Series
図4 比较GRM与GJ8系列的声压
Figure 5. Comparison of DC Bias Characteristics between GRM and GJ8 Series
図5 比较GRM与GJ8系列的DC偏压特性

本系列产品可以帮助您实现这些目标


SubTitleIcon6    啸叫解决方案产品的介绍 (KRM系列)

  • 独创的结构可降低电容器的啸叫现象
  • 可吸收由热量和机械冲击引起的应力,实现高可靠性
  • 在单一的收纳电容器的空间内可确保2倍的静电容量 (2个叠层型产品)
Figure 6. KRM Series Configuration 1
図6 KRM系列的结构1 
Figure 7. KRM Series Configuration 2
図7 KRM系列的结构2

本系列产品可以帮助您实现这些目标


SubTitleIcon6    演示专用电路板、软件的功能

演示专用操作电路 (图8)

以下对本演示专用操作电路 (原理) 进行说明。
在演示组件 (SysCube) 的FPGA中,使用通过软件设置的频率 (周期) 制作矩形波 (3.3V振幅) 。通过解决啸叫现象的元件的主板上安装的FET,将该矩形波放大至12V,然后通过开关输入到对象电容器中。这正是电容器产生压电特性并产生啸叫现象的原理。通过使用软件修改矩形波的频率 (周期) ,可改变啸叫的音量。
Figure 8. SysCube Demonstration Kit
図8 SysCube演示组件

演示专用对象元件 (图9)

(1) 普通产品※※: GRM31MR71E105KA01L (1206尺寸,1µF)
(2) 材料修改产品: GJ831CC81E105KA01L (1206尺寸,1µF)
(3) 金属端子产品: KRM31KR72A105KH01L (1206尺寸,1µF)
Figure 9. Main Board of Low Acoustic Noise Capacitor Evaluation Demonstration
図9 低啸叫电容器评价演示的主电路板

软件功能 (图10)

  1. 频率调整功能: 可在0Hz~12.75kHz (50HzStep) 频率范围内任意调整频率。
  2. 内存功能: 修改频率,最多可将啸叫音量较大的频率保存到3处内存中,并可以调用。
  3. 自动滚动功能: 可在0Hz~12.75kHz频率之间自动扫描频率。 (重复)
Figure 10. Software Operation Screen for Resonance Frequency Tuning
図10 共振频率调整专用软件的操作画面

本系列产品可以帮助您解决啸叫现象
GJ8系列的介绍
KRM系列的介绍

Capacitors used in Demonstration (Figure 9)

(1) Common capacitor **: GRM31MR71E105KA01L (1206 size, 1 μF)
(2) Capacitor with changed material: GJ831CC81E105KA01L (1206 size, 1 μF)
(3) Metal terminal capacitor: KRM31KR72A105KH01L (1206 size, 1 μF)
Figure 9. Main Board of Low Acoustic Noise Capacitor Evaluation Demonstration
Figure 9. Main Board of Low Acoustic Noise Capacitor Evaluation Demonstration