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智能手机中钽电容的替换方案(啸叫对策MLCC篇)

智能手机的GSM用PA电源中搭载钽电容的例子有很多。本文将对智能手机上搭载的钽电容(以下称为Ta电容器)替换为多层陶瓷电容器(以下称为MLCC)进行评估。
※点击可移动至各个项目。
     
 

1. 关于评估对象

2. Ta电容器的替换方案

3. Ta电容器替换评估

4. 发射特性和电压变动评估

5. 啸叫评估

6. 评估结果总结

7. 替换成MLCC的优势

8. 总结


SubTitleIconNo01 关于评估对象


购买市场上出售的智能手机进行评估。电池电路的配线图的一部分(本公司自行解析的结果)如下图所示。
如图所示,Ta电容器连接在GSM用PA的电源附近。

电池电路的配线图

SubTitleIconNo02 Ta电容器的替换方案


替换方案如下所示。替换产品选择啸叫对策用MLCC、ZRB18系列。如下面贴装照片所示,贴装面积减少50%。

< 替换方案 >
C1:Ta电容器100uF/3216size×1pcs→ 啸叫对策用MLCC 22uF/6.3V/1608size×2pcss

 Ta电容器的替换方案


SubTitleIconNo03 Ta电容器替换评估


替换前后对以下特性进行了确认。

 Ta电容器替换评估_评估项目


1)发射特性

PA电源的电容器会影响发射信号质量,在替换电容器时需要确认发射特性。

2) 电压变动

因为电源线的阻抗发生变化,噪声重叠也有可能发生变化,所以需要确认电源线的电压变动。

3) 啸叫评估

GSM PA是在可听频率(217Hz)下的突发模式工作,所以需要进行啸叫评估。在此,对音压级进行评估。


SubTitleIconNo04 发射特性和电压变动评估


在下图的测量中,进行发射特性和电压变动的评估。


发射特性和电压变动评估

 
 

・发射特性的结果(1)

<发射特性 GSM850MHz GSM900MHz mode>

<发射特性 GSM850MHz GSM900MHz mode>

替换后的发射特性满足GSM标准!

 
 

・发射特性的结果(2)
<发射特性 GSM1800MHz GSM1900MHz mode>

发射特性  GSM1800MHz GSM1900MHz mode

替换后的发射特性满足GSM标准!

 
 


・电压变动结果(1)

<GSM850MHz模式、GSM900MHz模式的电压变动结果>

【电压变动的评估结果】 GSM850MHz模式、GSM900MHz模式的电压变动结果

 

重叠在电源线上的噪声等级变小!! (改善7~8%)

 
 
 


・电压变动结果(2)

<GSM1800MHz模式、GSM1900MHz模式的电压变动结果>

【电压变动的评估结果】 GSM1800MHz模式、GSM1900MHz模式的电压变动结果

 

重叠在电源线上的噪声等级变小!! (14~22%改善)

 


SubTitleIconNo05 啸叫评估


用下图所示的测量系统评估音压级。
评估时,首先评估相同容量的通用品MLCC,然后评估了啸叫对策产品。


啸叫评估

 
 

音压级的结果】

对连接在电池电路的GSM用PA电源线的Ta电容器的替换评估。

音压级改善几乎相同。(无显著性差异)


SubTitleIconNo06 评估结果总结


对连接在电池电路的GSM用PA电源线的Ta电容器的替换评估。
本次置换评估中,对GSM通信时的①发射特性、②蓄电池的电压变动和③啸叫进行评估。

1)发射特性

发射特性与初期几乎一致。符合GSM标准。

2) 电压变动评估

电压变动⊿V比初期小7~22%。

3) 音压级评估

音压级和使用Ta电容相比实现了同等水平。

SubTitleIconNo07 替换成MLCC的优势


还有其他替换成MLCC的优势吗?如下所示。

替换成MLCC的优势



<特性方面的优势>

特性方面的优势_阻抗– 频率特性


由上图可知,大于100kHz频率时,与Ta电容器(MnO2) 100uF相比,尽管MLCC 22uF的静电容量小,但其阻抗更小。这是因为MLCC的ESR、ESL更小。
可以说在高频带域,MLCC的静噪效果更佳明显!!
 
 

<自发热(纵轴) vs. 纹波电流(横轴)>

特性方面的优势_自发热(纵轴) vs. 纹波电流(横轴)


MLCC因为低ESR,所以自发热变小。
 
 
<直流击穿电压特性>

特性方面的优势_直流击穿电压特性


MLCC耐异常电压!!

SubTitleIconNo08 总结


对GSM用PA电源线的Ta电容器的替换进行评估。

此外,为您介绍了替换成MLCC的优势。

发射特性•电压变动•啸叫对策

  • 电压变动⊿V比初期改善7~22%。
  • 发射特性与初期几乎一致。符合GSM标准。
  • 音压级和初期具有同等水平。

替换成MLCC的优势

  • MLCC因为低ESR•ESL,所以静噪效果明显。 
  • MLCC因为低ESR,所以自发热小。 
  • MLCC耐电压高。

本文的替换方案如下所示。

替换方案 C1:Ta电容器100uF/3216size×1pcs → 啸叫对策用MLCC 22uF/6.3V/1608size×2pcs

替换产品型号:ZRB18AR60J226ME01

置请考虑替换方案。期待合作。