电容 电容,竟然也能发出声音?!99%的硬件工程师都没听说过!

简介

电容啸叫,是因为电容被加电后,产生电场力;电容在电场力作用下发生细微的膨胀;如果电容上的纹波过大,电场力的变化也就比较大;变化的电场力施加在PCB板上,就引起了振动;如果纹波频率在人耳收听的范围内,就听到了电容发出的声音。

电流噪声的源头,竟然是它!万万没想到!

前面我们讲了很多电容的常见知识,链接都在本文末尾。

先讲个故事:

熟悉2G/GSM模块的朋友都知道,GSM发射功率很大,GSM手机打电话的时候,经常会听到“吱吱吱”的电流声。

“燚智能”早些年做过的一个2G手机项目,就遇到的电流声。打电话的时候,听筒位置咯吱咯吱的响个不停。

工程师们做了很多实验,包铜箔屏蔽、音频线串磁珠、并电容,各种方案折腾好几天都没有改善。

后来不知道哪个哥们抽筋了,拿了一块电路板去测试,只有电路板没有外围器件的电路板,连听筒喇叭都没有。

结果电容,电路板竟然也听到有电流声了!

听筒喇叭都没有,单独一个电路板的声音从哪里来的呢?

工程师想了个办法,用一截筷子,一端顶在耳朵里,一端顶在电路板上,硬是找出来了发声源:主电源上的陶瓷电容

↑图.锈迹斑斑的老古董

电容为什么会响?

电容发出声音,也叫“电容啸叫”

电容啸叫,是因为电容被加电后,产生电场力;电容在电场力作用下发生细微的膨胀;如果电容上的纹波过大,电场力的变化也就比较大;变化的电场力施加在PCB板上,就引起了振动;如果纹波频率在人耳收听的范围内,就听到了电容发出的声音。

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GSM手机的电容,为什么会响?

GSM是脉冲发射的,每秒发射217次,每次发射时间只有几毫秒,但是脉冲电流可达2A以上。

所以GSM手机的电源系统,在打电话的时候抖动的非常厉害,所以人耳就能听到电容发出的217Hz的声音了。

↑图.GSM发射时的电池纹波

其他电容发声的场景:

电容啸叫,一般出现在DC-DC电路、周期性变化的大电流线路的叠层陶瓷电容上。

例如LCD屏幕的背光驱动,一般采用2K-20KHz的PWM调光,会发出PWM频率的声音。

再有就是DC-DC进入睡眠模式时,一般会掉入轻载模式,此时DCDC处于断续导通状态,在此状态下电源噪声频率很可能调入声音频率范围,在选择DCDC芯片时需要关注整机睡眠功耗和DCDC是否支持强制导通模式,避免DCDC开关调入20HZ-20KHZ声音频率范围。

还有就是像GSM这样的瞬间大功率的电源系统。

如何解决?

总结和提问:

电容啸叫有两种处理结果:啸叫完全消除和啸叫减弱。

除了变换开关频率、使其在20HZ-20KHZ范围以外,换电解电容或者钽电容,其它处理方式都只是减弱啸叫而非消除。不管采用哪一种做法,能达到结果就行:最终电容啸叫的噪声分贝达到设备的要求。

电容啸叫,是因为电容被加电后电容,产生电场力;电容在电场力作用下发生细微的膨胀;如果电容上的纹波过大,电场力的变化也就比较大;变化的电场力施加在PCB板上,就引起了振动;如果纹波频率在人耳收听的范围内,就听到了电容发出的声音。

文章由启和科技编辑


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