電容嘯叫解決,電路MLCC電容嘯叫原因-KIA MOS管

MLCC電容

MLCC是片式多層陶瓷電容器，是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層(外電極)，從而形成-個(gè)類(lèi)似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。

陶瓷電容嘯叫的原因

電容應(yīng)用最多的場(chǎng)景就是給電路濾波，紋波噪聲在電容上會(huì)通過(guò)壓電效應(yīng)導(dǎo)致MLCC發(fā)生周期性的膨脹收縮，產(chǎn)生特定頻率的機(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)PCB板振動(dòng)，如果需要濾除的紋波頻率在人耳可以聽(tīng)到的聲波范圍內(nèi)，即20~20kHz，這種機(jī)械振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生人耳可以聽(tīng)到的噪聲，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為電容嘯叫。

嘯叫主要發(fā)生在MLCC和感性器件，在一些包含音頻功能的產(chǎn)品如手機(jī)、運(yùn)動(dòng)相機(jī)中，嘯叫會(huì)嚴(yán)重干擾產(chǎn)品的音頻性能。一般而言，具備如下特征的電容和電路設(shè)計(jì)更容易產(chǎn)生嘯叫：電容器尺寸大、靜電容量大、線電壓和電壓變動(dòng)（電流變動(dòng)）大、同一條線上安裝了多個(gè)符合上述內(nèi)容的陶瓷電容。

關(guān)于陶瓷電容器的“嘯叫”現(xiàn)象，其振幅僅為1pm～1nm左右，一般認(rèn)為其對(duì)陶瓷電容器本身及相鄰部件的影響不會(huì)引發(fā)可靠性問(wèn)題。村田的產(chǎn)品FAQ反饋也明確說(shuō)明，嘯叫對(duì)于MLCC自身和附近器件而言，嘯叫不會(huì)引發(fā)可靠性問(wèn)題。

如下所示，X7R-MLCC兩端加上大幅度變化電壓后，BaTiO3陶瓷產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)，MLCC形變振動(dòng)并傳遞到PCB板上發(fā)生共振。當(dāng)電壓信號(hào)的頻率在20Hz~20kHz人耳聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)，則能聽(tīng)到電容在嘯叫。

電容的嘯叫解決方法包括：

a. 換其他材質(zhì)的電容，鉭電容、聚合物電容、鋁電解電容等，也可以嘗試Class 1類(lèi)材質(zhì)的MLCC或其他改良?jí)弘娦?yīng)的MLCC，各主流廠家都推出了自己的抗嘯叫電容MLCC產(chǎn)品；

b. 設(shè)法改變電壓紋波頻率，例如背光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的電容嘯叫，可以調(diào)整驅(qū)動(dòng)PWM頻率，輕載PFM/PSM模式的DCDC改為強(qiáng)制PWM模式等；

c. 設(shè)法改變電壓紋波幅度，例如DCDC中輸出電感換更大的值。

d. 調(diào)整布局，讓電容遠(yuǎn)離音頻電路和音頻設(shè)備；

e. 打膠或消音泡棉覆蓋產(chǎn)生嘯叫的電容；

f. 采用帶金屬支架端子的MLCC，或者采用引線管腳的MLCC，部分抗嘯叫MLCC的設(shè)計(jì)就是電極用支架端子引出；

g. 采用帶基板的MLCC，這種扛嘯叫MLCC的設(shè)計(jì)思路是將普通MLCC封裝到一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂玻璃基板上做緩沖，并引出電極；

h. 采用底部保護(hù)層加厚的MLCC，這種扛嘯叫MLCC的設(shè)計(jì)思路是加厚底部沒(méi)有電極的陶瓷層厚度，并控制焊錫高度，發(fā)生壓電效應(yīng)時(shí)只在上部有電極的區(qū)域，底部無(wú)電極的陶瓷保護(hù)層可以緩沖帶動(dòng)PCB振動(dòng)產(chǎn)生的嘯叫；

i. 通過(guò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善：LW（長(zhǎng)度-寬度）逆轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)

MLCC的電極間的長(zhǎng)度通常大于寬度。通過(guò)縮短電極間的長(zhǎng)度，可減輕導(dǎo)致PCB板振動(dòng)的電極間的變形。

j. 更換為封裝更小、容量更小的MLCC電容，減小嘯叫振動(dòng)的幅度，減弱嘯叫聲音；

k. 布局上同網(wǎng)絡(luò)的MLCC雙面對(duì)稱(chēng)放置，或采用其他不規(guī)則排列方式避免整齊排列，以便互相抵消對(duì)PCB的振動(dòng)影響，減少帶動(dòng)PCB振動(dòng)產(chǎn)生的聲音。

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