4.振动振幅在MLCC终止的中间平面上最大,与介质层水平。
水平安装的MLCC是首选,因为它具有小的焊料填充设计,可以避免大多数振动能量被转移到PCB上。然而,在垂直安装的MLCC中,没有办法逃脱振动位移最大的振动面。这是因为这个平面总是垂直于焊料角,不管焊料有多小。因此,在降低噪音方面,最好采用水平安装的MLCC。 虽然水平安装的MLCC通常提供较低的噪声,但有趣的是,当有大量的焊料时,情况并非如此(图5)。当焊料的高度高于终端的中间点时,垂直安装的MLCC实际上提供了较低的噪声效应。这是因为当焊料高于终端的中间点时,如果MLCC水平安装,大多数振动位移能量可能会转移到PCB上。而在垂直安装中,一个相对较小的部分能量被转移。

5.降噪效果最好的配置是一个水平安装的MLCC与一个小的焊料角。
在这一点上,我们已经了解到,减少声噪声的最有效的方法是通过水平安装MLCC,同时应用最少数量的焊料。目前,水平安装的MLCC可以通过MLCC供应商获得,通过在磁带和卷轴之前使用特殊的排序过程,以确保所有MLCC在表面组装期间具有与PCB平行的介电层。(在磁带和卷轴过程中,通用MLCC的方向没有控制;此外,无法区分磁带和卷轴后MLCC的方向,因为终端具有正方形。)另一方面,由于表面组装技术能力限制和潜在的可靠性问题,应用较小的焊料角是一个更具挑战性的实践。
专业的选择
如果上述所有设计技巧都未能产生可接受的结果,或者如果设计限制阻止工程师使用任何策略怎么办?在了解了降噪的起源和技巧后,我们现在可以引入一种专门的“低噪声MLCC”来帮助解决这个问题。
所有低噪声MLCC的基本设计理念是为了最大限度地减少通过焊料圆角传递到PCB的振动能。由于最高的振动位移发生在MLCC体的中间平面,低声MLCC部件只是在“传统”MLCC体下面增加一个额外的物理结构——介电和金属层,从而最小化通过焊料角的能量转移(图6)。

6. 有两种不同类型的低噪声MLCC。第一种类型有一个较厚的介电底层(例如,三星THMC系列),而第二种类型在下面有一个单独的物理结构(例如,三星ANSC-A或ANSC-B系列)。ANSC-A系列的分离结构是一个氧化铝基底,而ANSC-B系列的分离结构是连接在每个终端上的一块金属板。
由于添加的物理结构的结构不同,低噪声MLCC通常可以分为两种类型。第一种类型是增强典型电容器体底部(例如三星的THMC系列)的介电层,而另一种类型是将由不同材料制成的单独物理结构,如氧化铝衬板(例如三星的ANSC-A系列)或金属板(例如三星的ANSC-B系列)连接到标准MLCC上(图7)。

7. ANSC型MLCC的降噪性能优于THMC型MLCC。
这两种设计都显著降低了噪声效应,但第二种类型的性能远远优于第一种类型。原因是在第二种类型中发现的独立结构可以提供更强的振动能转移的隔离。然而,第二种类型的缺点是,增加的结构厚度将导致MLCC比第一种类型有更多的高度(假设MLCC电气规格相同),因此可能是具有高度限制的应用程序的问题。在现实中,在系统设计过程中处理MLCC噪声最具挑战性的部分是,不能很简单地用软件模拟这种效果。这是因为振动模式通常涉及许多相互作用的变量,如PCB布局、物理系统结构,甚至是实际电信号的频率或强度。
因此,在大多数情况下,MLCC的噪声问题直到产品验证或认证阶段才被发现,在这一点上,通常有很少的时间或灵活性来进行实质性的设计更改。如果设计师熟悉所有的降噪技巧,那么在出现噪音问题时就有更多的选择,这将非常有帮助。
结论采用低噪声MLCC之前,帮助解决噪声问题的一些有效方法包括将MLCC更改为更高的电容部分,减少应用直流偏置,使用水平安装的MLCC,或者,如果可能,在另一边安装等效的MLCC。
在必须使用低噪声MLCC的情况下,市场上对不同场景具有不同特性的多种选择。对MLCC噪声效应的完全理解将有助于设计师更经济有效地缓解这一严重问题。
信息源于:electronicdesign
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