Cuantificación del efecto piezoeléctrico de los condensadores de cerámica

La respuesta finalmente viene como dos blog posts del blog de TI Precision Hub.

No es una prueba de nivel de laboratorio, pero la publicación analiza el efecto de caer una masa conocida desde una altura conocida en una PCB con diferentes condensadores. En consecuencia, se trata de una prueba de "impulso unitario" en lugar de vibración de baja frecuencia, pero los resultados son interesantes.

Un condensador X7R estándar causó un pico de 120 mV en la salida. ¡Owch! Las cerámicas especiales de "extremo blando" mostraron aproximadamente 80 mV, mientras que los condensadores de tantalio y de película no causaron ningún efecto medible. En la prueba faltaban C0G, que me hubiera gustado ver.

Esto se agrega a los documentos de AVX ( y más ) como así como documentos más cualitativos de ADI , AT Ceramics y lo mencionado anteriormente Kemet paper.

Esto no está muy por encima del espectro de frecuencias en el que estaba interesado, pero creo que es lo más cercano a lo que voy a llegar sin intentar un experimento yo mismo. Si alguien tiene esta información, no aceptaré esta respuesta y con mucho gusto le daré mi voto.

En un sentido práctico, los tapones de cerámica modernos pueden ciertamente ser una fuente de ruido audible o vibración mecánica. Esto generalmente se hace notorio cuando se usan en circuitos de suministro de energía y los transitorios de carga están en el rango de audio alto.

Montar la tapa en una PCB amplifica el sonido a medida que los cambios dimensionales en la tapa se acoplan a la PCB como una pequeña distorsión que hace que actúe como un altavoz. El tamaño físico del capacitor es definitivamente un factor, al igual que el dieléctrico.

Para mitigar esto, si es posible, las tapas de cerámica deben colocarse en pares en lados opuestos de la PCB en la misma ubicación X-Y exacta. (Es decir, si necesita 200uF, use 2 tapas de 100uF en paralelo, una en la parte superior y otra en la parte inferior.)

Si las mayúsculas son solo para desacoplar las líneas de CC o si no hay una onda grande en la banda de audio, generalmente no hay problema.

Algunos fabricantes afirman tener productos de tapones cerámicos que mitigan esto, ya sea montando el tapón dentro de una caja con mal acoplamiento acústico o eligiendo el dieléctrico. He probado algunos de ellos y no me impresionaron los resultados, pero pueden haber mejorado en los últimos años.

(Esto comenzó como un comentario pero creció demasiado). Buen artículo de Kemet. Gracias. (La Figura 1 es una "ley de Moore" interesante en el tamaño de la tapa de cerámica). No sé sobre el comportamiento piezoeléctrico de la cerámica. Espero que el cambio de tamaño de la cerámica sea independiente de la frecuencia para estas bajas frecuencias. (Lo aprietas y obtienes un voltaje). La comparación de 100Hz y 1kHz en el papel parece mostrar esto. En cuanto a la cuantificación, eso suena difícil, ya que mucho dependerá de la disposición y el acoplamiento acústico entre la tapa y la PCB. Y luego el acoplamiento de pcb al mundo exterior.

Para los efectos de tamaño, se podría suponer que los grandes materiales dieléctricos mostrarían un efecto piezo más grande. (No tengo idea si eso es cierto). Pero entonces serán más pequeños en tamaño y, por lo tanto, la deformación causada por el movimiento de la PCB será menor. Es difícil saber cuál sería el efecto dominante.