多层陶瓷电容器源模型在声学噪声预测中的应用

《IEEE Transactions on Signal and Power Integrity》：Multilayer Ceramic Capacitor Source Model Application in Acoustic Noise Prediction

本文提出一种多物理场建模方法用于预测多层陶瓷电容器（MLCC）在移动电子设备中产生的声学噪声。该方法通过提取PCB在共振频率下的等效源，构建宽带电-机械输出（EIMO）模型，并将其整合到PCB振动仿真中，最终通过声学仿真实现MLCC声压级预测，与实测数据相关性达2dB差异。该模型为抑制MLCC引发的声学噪声提供了有效设计策略。

　　

摘要：

本文提出了一种多物理场建模方法，用于预测多层陶瓷电容器（MLCC）在移动电子设备中产生的声学噪声。建模过程包括使用规定的方法提取印刷电路板（PCB）在共振频率下的等效源，然后推导出宽带源多物理场电输入机械输出（EIMO）模型。随后，将得到的EIMO模型集成到PCB振动仿真中，利用生成的振动数据进行声学仿真。通过MLCC EIMO模型预测的A加权声压级能够准确反映被测试MLCC产生的声学噪声，在共振模式下与实测值之间的差异仅为2分贝。这种方法为降低电子系统中由MLCC引起的声学噪声提供了见解，并有助于制定更有效的设计策略。

引言

由于具有较高的电容密度和可靠性，多层陶瓷电容器（MLCC）是电子设备内部电源分配网络（PDN）中的关键组件。为了满足不同的PDN设计要求，工程师必须选择合适的MLCC进行解耦。在这一早期设计阶段，通常需要考虑的因素包括电容值、封装尺寸、布局方式以及MLCC的位置。许多研究开发了用于选择适当电容器的算法，这些算法既能降低PDN的阻抗，又能满足系统对电压纹波的要求。这些方法包括基于电容器L-C谐振特性的算法[1]、[2]，以及利用遗传算法和其他机器学习技术选择全局最优电容器的智能算法[3]、[4]、[5]、[6]。