一、MLCC 電容概述

MLCC 即片式多層陶瓷電容器，它是通過(guò)將印有內(nèi)電極的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位方式疊合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片兩端封裝金屬層（外電極）而制成，因其結(jié)構(gòu)類似獨(dú)石，故也被稱為獨(dú)石電容器。

二、陶瓷電容嘯叫現(xiàn)象成因

在電路濾波應(yīng)用場(chǎng)景中，紋波噪聲會(huì)在電容上引發(fā)壓電效應(yīng)，致使 MLCC 產(chǎn)生周期性膨脹收縮，進(jìn)而引發(fā)特定頻率的機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)帶動(dòng) PCB 板振動(dòng)，若需濾除的紋波頻率處于人耳可聽(tīng)聲波范圍（20Hz - 20kHz），便會(huì)形成人耳可聞的噪聲，即電容嘯叫。

該現(xiàn)象主要出現(xiàn)在 MLCC 和感性器件中，在包含音頻功能的產(chǎn)品，如手機(jī)、運(yùn)動(dòng)相機(jī)等，會(huì)對(duì)產(chǎn)品的音頻性能造成嚴(yán)重干擾。通常，具備以下特征的電容和電路設(shè)計(jì)更易產(chǎn)生嘯叫：大尺寸電容器、大靜電容量、大的線電壓與電壓變動(dòng)（電流變動(dòng)）、同一線路上安裝多個(gè)符合上述特征的陶瓷電容。

不過(guò)，需注意的是，陶瓷電容器的 “嘯叫” 振幅通常僅為 1pm - 1nm 左右，一般認(rèn)為其對(duì)陶瓷電容器自身及相鄰部件不會(huì)引發(fā)可靠性問(wèn)題。村田的產(chǎn)品 FAQ 反饋也明確指出，嘯叫不會(huì)對(duì) MLCC 及其附近器件的可靠性造成影響。

具體而言，以 X7R - MLCC 為例，當(dāng)其兩端施加大幅變化電壓時(shí)，BaTiO3 陶瓷產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)，MLCC 隨之形變振動(dòng)，并將振動(dòng)傳遞至 PCB 板引發(fā)共振。一旦電壓信號(hào)頻率處于人耳聽(tīng)覺(jué)范圍（20Hz - 20kHz），便能聽(tīng)到電容發(fā)出的嘯叫聲。

三、陶瓷電容的嘯叫解決方法

更換電容材質(zhì) ：可選用鉭電容、聚合物電容、鋁電解電容等替代品，也可嘗試 Class 1 類材質(zhì)的 MLCC 或其他改良?jí)弘娦?yīng)的 MLCC。目前，各主流廠商均已推出各自的抗嘯叫電容 MLCC 產(chǎn)品。

改變電壓紋波頻率 ：例如，在背光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的電容嘯叫場(chǎng)景中，可通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng) PWM 頻率，或把輕載 PFM/PSM 模式的 DCDC 改為強(qiáng)制 PWM 模式等方式，來(lái)改變電壓紋波頻率。

改變電壓紋波幅度 ：比如，在 DCDC 電路中，將輸出電感更換為更大值的電感，以此來(lái)改變電壓紋波幅度。

優(yōu)化布局 ：調(diào)整電容布局，使其遠(yuǎn)離音頻電路和音頻設(shè)備，以減少對(duì)音頻性能的影響。

采用物理隔音措施 ：使用打膠或消音泡棉覆蓋產(chǎn)生嘯叫的電容，以此來(lái)降低噪聲傳播。

選用特殊結(jié)構(gòu)的 MLCC ：采用帶金屬支架端子的 MLCC，或者引線管腳的 MLCC，部分抗嘯叫 MLCC 的設(shè)計(jì)便是采用電極支架端子引出方式；或者采用帶基板的 MLCC，其設(shè)計(jì)思路是將普通 MLCC 封裝到環(huán)氧樹脂玻璃基板上做緩沖，并引出電極；亦或是采用底部保護(hù)層加厚的 MLCC，該設(shè)計(jì)通過(guò)加厚底部無(wú)電極陶瓷層厚度，并控制焊錫高度，使壓電效應(yīng)引發(fā)的振動(dòng)主要集中在上部有電極區(qū)域，底部無(wú)電極的陶瓷保護(hù)層則可緩沖帶動(dòng) PCB 振動(dòng)產(chǎn)生的嘯叫。

改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ：采用 LW（長(zhǎng)度 - 寬度）逆轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，通常 MLCC 電極間的長(zhǎng)度大于寬度，通過(guò)縮短電極間的長(zhǎng)度，可減輕電極間變形對(duì) PCB 板振動(dòng)的影響，進(jìn)而減小嘯叫。

更換電容規(guī)格 ：更換為封裝更小、容量更小的 MLCC 電容，以降低嘯叫振動(dòng)幅度，從而減弱嘯叫聲音。

優(yōu)化布局排列 ：在布局上，將同網(wǎng)絡(luò)的 MLCC 雙面對(duì)稱放置，或采用其他不規(guī)則排列方式，避免整齊排列，以此互相抵消對(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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