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在筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)、電視機(jī)以及車載電子設(shè)備等運(yùn)行時，有時會聽到"嘰"的噪音。該現(xiàn)象稱為"嘯叫"，導(dǎo)致該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能在于電容器、電感器等無源元件。電容器與電感器的發(fā)生嘯叫的原理不同，尤其是電感器的嘯叫，其原因多種多樣，十分復(fù)雜。

 

功率電感器以及陶瓷電容的嘯叫原因以及有效對策進(jìn)行介紹。

 

1、什么是嘯叫？

 

"嘯叫"通常指的是一種高頻、尖銳、持續(xù)的噪音或聲音。在技術(shù)和電子領(lǐng)域，嘯叫常常是指電路中的一種異常聲音，類似于哨聲或尖銳的嗡嗡聲。這種聲音通常是由于電路的不穩(wěn)定性、振蕩或其他干擾因素引起的。

 

在電路中，嘯叫聲可能是由于反饋回路、電源紋波、元件損壞、電磁干擾或其他電路問題引起的。這種聲音不僅可以影響設(shè)備的正常工作，還可能是電路性能不穩(wěn)定或存在故障的標(biāo)志。

 

我們小時候，大人說電視機(jī)里面發(fā)出一種“電流的聲音”，其實我們知道電流本身沒有聲音！聲音是機(jī)械能，那么一定是振動才會導(dǎo)致的聲音。

 

2、一般什么頻率才會嘯叫

 

嘯叫聲通常與振蕩頻率有關(guān)，而振蕩頻率又取決于電路的特性以及工作條件。一般來說，嘯叫聲的頻率可以在聽覺范圍內(nèi)，即20 Hz到20kHz之間。在電路中產(chǎn)生嘯叫的頻率可能在這個范圍內(nèi)，但具體取決于以下因素：

 

電路的特性： 不同類型的電路和元件有不同的頻率響應(yīng)。例如，某些電感和電容組合的電路可能在特定頻率上振蕩，導(dǎo)致嘯叫聲。

 

工作頻率： 如果電路工作在高頻范圍，那么振蕩和嘯叫的頻率可能會在聽覺范圍內(nèi)。一些射頻（無線電頻率）電路或高頻交流電路可能更容易產(chǎn)生聽得到的噪聲。

 

電源頻率： 如果電源的頻率或其諧波處于聽覺范圍內(nèi)，可能會在電路中引入噪聲。例如，50 Hz或60 Hz的交流電電源頻率及其諧波可能引起聽得到的噪聲。

 

非線性效應(yīng)： 當(dāng)電路中存在非線性元件時，可能會發(fā)生頻率倍增，產(chǎn)生高頻的振蕩。這些高頻成分有時也可以被聽到。

 

3、電感發(fā)聲嘯叫的原因

 

電感在電路中發(fā)出嘯叫聲通常是由于電感本身的特性和電路中的其他因素相互作用引起的。

 

間歇工作、頻率可變模式、負(fù)荷變動等可能導(dǎo)致人耳可聽頻率振動。

 

聲波是在空氣中傳播的彈性波，人的聽覺可聽到大約20～20kHz頻率范圍的"聲音"。在DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器中，當(dāng)流過人耳可聽范圍頻率的交流電流以及脈沖波時，電感器主體會發(fā)生振動，該現(xiàn)象稱為"線圈噪音"，有時也會被聽成嘯叫現(xiàn)象(圖1)。

 

功率電感器嘯叫機(jī)制

 

電感在電路中發(fā)出嘯叫聲通常是由于電感本身的特性和電路中的其他因素相互作用引起的。以下是一些可能導(dǎo)致電感嘯叫的原因：

 

振動的原因：

 

① 磁性體磁芯磁致伸縮（磁應(yīng)變）

 

對磁性體施加磁場使其磁化后，其外形會發(fā)生細(xì)微變化。該現(xiàn)象稱為"磁致伸縮"或"磁應(yīng)變"。以鐵氧體等磁性體為磁芯的電感器中，繞組所產(chǎn)生的交流磁場會使磁性體磁芯發(fā)生伸縮，有時會檢測到其振動聲。

 

圖5：磁性體磁致伸縮（磁應(yīng)變）作用

 

磁性體是稱為磁疇的小范圍的集合體。磁疇內(nèi)部的原子磁矩朝向相同，因此磁疇是一個自發(fā)磁化朝向恒定的微小磁鐵，但磁性體整體卻不會表現(xiàn)出磁鐵的特性。這是因為，構(gòu)成磁性體的多個磁疇，其排列使自發(fā)磁化相互抵消，因此從表面上來看處于消磁狀態(tài)。

 

從外部對處于該消磁狀態(tài)的磁性體施加磁場時，各個磁疇會將自發(fā)磁化朝向統(tǒng)一為外部磁場方向，因此磁疇范圍會逐漸發(fā)生變化。該現(xiàn)象由磁疇間邊界——磁壁的移動所引起。由此，隨著磁化的進(jìn)行，處于優(yōu)勢的磁疇逐漸擴(kuò)大其范圍，最終成為單一磁疇，并朝向外部磁場方向（飽和磁化狀態(tài)）。該磁化過程中，在原子水平下會發(fā)生微小的位置變化，而在宏觀水平下，則會表現(xiàn)為磁致伸縮，即磁性體的外形變化。

磁致伸縮導(dǎo)致的外形變化極其微小，約為原尺寸的1萬分之1～100萬分之1，但如圖5所示，在磁性體上繞有線圈的狀態(tài)下流過電流，當(dāng)施加所產(chǎn)生的交流磁場時，磁性體將會反復(fù)伸縮，并產(chǎn)生振動。為此，在功率電感器中，無法完全消除磁致伸縮所導(dǎo)致的磁性體磁芯振動。功率電感器單體振動水平雖小，但當(dāng)貼裝至基板上時，若其振動與基板的固有振動數(shù)一致，則振動將會被放大，從而會聽到嘯叫。

 

②磁性體磁芯磁化導(dǎo)致相互吸引

 

鼓芯與屏蔽磁芯相互吸引導(dǎo)致嘯叫

 

 

 

磁性體被外部磁場磁化時將會表現(xiàn)出磁鐵性質(zhì)，從而與周圍磁性體相互吸引。圖6所示為全屏蔽型功率電感器示例。此為閉合磁路結(jié)構(gòu)的功率電感器，但鼓芯與屏蔽磁芯(環(huán)形磁芯)間設(shè)有間隙，噪音有時會從該處發(fā)出。繞組中流過交流電流時，因產(chǎn)生的磁場而被磁化的鼓芯與屏蔽磁芯將會因磁力而相互吸引，若該振動在人耳可聽頻率范圍內(nèi)時，則會聽到噪音。

 

鼓芯與屏蔽磁芯之間的間隙通過粘接劑進(jìn)行封閉，但為了防止因應(yīng)力產(chǎn)生開裂，因此不會使用較硬的材料，從而無法完全抑制因相互吸引所導(dǎo)致的振動。

 

?漏磁通導(dǎo)致繞組振動

 

不帶有屏蔽磁芯的無屏蔽型功率電感器中，不會因前述鼓芯與屏蔽磁芯磁化導(dǎo)致的相互吸引而產(chǎn)生嘯叫。但在無屏蔽型產(chǎn)品中會發(fā)生其他問題。由于無屏蔽型產(chǎn)品為開放磁路結(jié)構(gòu)，因此漏磁通會對繞組產(chǎn)生作用。由于繞組中會流過電流，因此根據(jù)佛來明左手定則，力會作用于繞組上。為此，當(dāng)交流電流流過繞組時，繞組本身會發(fā)生振動，從而產(chǎn)生嘯叫。

 

磁通導(dǎo)致繞組振動

 

 

嘯叫被放大原因

 

? 與其他元件接觸

 

在高密度貼裝有多個電子元件及設(shè)備的電源電路基板中，若電感器與其他元件接觸，則電感器的微小振動將會被放大，從而會聽到嘯叫。

 

? 漏磁通導(dǎo)致對周邊磁性體產(chǎn)生作用

 

當(dāng)電感器附近存在屏蔽罩等磁性體時，磁性體會因電感器漏磁通影響產(chǎn)生振動，從發(fā)生嘯叫。

 

? 共振：與包括基板在內(nèi)的組件整體固有振動數(shù)一致

 

通常情況下，用于電感器等產(chǎn)品中的小型磁性體磁芯單體，其磁致伸縮導(dǎo)致的空氣振動基本不會被識別為嘯叫。電感器由多個部件組合而成，且貼裝于基板上時，將會產(chǎn)生多個人耳可聽頻率的固有振動數(shù)，該振動放大后便會形成嘯叫。同時，若與組件整體的多個固有振動數(shù)相一致時，在安裝至組件中之后有可能會發(fā)生嘯叫。

 

4、在什么情況下電感容易嘯叫

 

（1）大功率開關(guān)電源重載的嘯叫。相信大家遇到過這種情況，開關(guān)電源在滿載后突然將電源短路測試，有時會聽到電源有嘯叫的情況；或者是在設(shè)置電流保護(hù)時，當(dāng)電流調(diào)試到某一段位，會有嘯叫，其嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫，甚是煩人，究其原因主要如下：

 

當(dāng)所帶負(fù)載接近電源的輸出功率極限時，開關(guān)變壓器會工作在非穩(wěn)態(tài)：在第一個周期由于開關(guān)管占空比過大、導(dǎo)通時間太長，通過變壓器向后級傳輸了過多的能量。直流整流電路的儲能電感無法在第二個周期內(nèi)完全釋放第一個周期存儲的能量。當(dāng)?shù)谌齻€周期到來時，電源芯片將不會讓開關(guān)管導(dǎo)通，或者讓開關(guān)管導(dǎo)通的占空比很小。這樣，儲能電感存儲的能量經(jīng)過第二個和第三個周期的釋放，導(dǎo)致輸出電壓下降。這樣，第四個周期到來時，電源芯片會驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通過大的一個占空比……這樣周而復(fù)始，就會讓變壓器產(chǎn)生低頻振動，從而發(fā)出人耳可以聽到的聲音。電源工作在非穩(wěn)態(tài)時，輸出的紋波電壓也比工作在正常狀態(tài)時大很多。當(dāng)開關(guān)管全截止的周期數(shù)在總的周期數(shù)中所占的比例達(dá)到一定占比時，電源的開關(guān)頻率就從高頻范圍進(jìn)入了音頻范圍，從而發(fā)出尖銳的“嘯叫”。此時的變壓器已經(jīng)處于嚴(yán)重超載狀態(tài)，隨時可能燒毀。有些讀者可能經(jīng)歷過電源燒毀前的“慘叫”。

 

（2）空載或負(fù)載很輕時。開關(guān)管也會出現(xiàn)間歇性的全截止周期，此時變壓器也處于超載狀態(tài)，可以在輸出端增加假負(fù)載來解決這個問題。另外，在空載或輕載場景，變壓器工作時產(chǎn)生的反電勢無法被很好地吸收，導(dǎo)致很多雜波信號耦合到變壓器的一次繞阻和二次繞阻。當(dāng)這些雜波中的低頻分量與變壓器的固有振蕩頻率一致時，就會發(fā)生諧振。為了避免諧振頻率落入音頻范圍，可以在電路中增加選頻回路，濾除低頻分量。

 

（3）變壓器浸漆不良。包括未含浸凡立水(Varnish，即清漆)。變壓器浸漆不良時，雖然帶載能力一般不受影響，但會產(chǎn)生嘯叫、輸出波形有尖刺。需要注意的是，變壓器的設(shè)計不良時，也可能在工作時振動產(chǎn)生嘯叫。

 

（4）初級穩(wěn)壓電源芯片接地線走線不良。接地線走線不良時，常見的表現(xiàn)是概率性故障（部分產(chǎn)品可以正常工作，部分產(chǎn)品故障）。故障現(xiàn)象為無法帶負(fù)載，甚至無法起振。

 

（5）光耦工作電流點走線不良。如果光耦的工作電流電阻的位置放置在次級濾波電容之前，則容易出現(xiàn)嘯叫。負(fù)載越大，嘯叫越明顯。

 

（6）次級穩(wěn)壓電源芯片的接地線失誤。變壓器次級的基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片的接地和初級的電源穩(wěn)壓芯片的接地有類似的要求：不能直接和變壓器的冷地、熱地相連接。如果連在一起，會導(dǎo)致帶載能力下降并且產(chǎn)生嘯叫。負(fù)載越大，嘯叫越明顯。

 

5、電感嘯叫的案例

 

案例1、頻率可變模式DC-DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的嘯叫

 

隨著電子設(shè)備的功能不斷強(qiáng)化，DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器也成為了噪音發(fā)生源之一。DC-DC轉(zhuǎn)換器通過開關(guān)器件進(jìn)行ON/OFF，由此產(chǎn)生脈沖狀電流。通過控制ON的時間長度(脈寬)，可得到電壓恒定的穩(wěn)定直流電流。該方式稱為PWM(脈沖調(diào)幅)，其作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的主流方式獲得廣泛使用。

 

但DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率較高，達(dá)到數(shù)100kHz～數(shù)MHz，由于該頻率振動超出了人耳可聽范圍，因此不會感受到噪音。那么，為什么DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率電感器會發(fā)出"嘰"的嘯叫呢？

 

可能的原因有幾個，首先可能的是以節(jié)省電池電力等為目的，讓DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行間歇工作的情況，或?qū)C-DC轉(zhuǎn)換器從PWM方式切換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式，在頻率可變模式下運(yùn)行的情況。圖2所示為PWM方式與PFM方式的基本原理。

 

PWM調(diào)制方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器的特點在于，在普通工作中，其效率可高達(dá)大約80~90%以上。但待機(jī)時間等輕負(fù)荷情況下，效率將會嚴(yán)重降低。開關(guān)造成的損耗與頻率成正比。為此，在輕負(fù)荷情況下會發(fā)生恒定開關(guān)損耗，因此會使效率降低。

 

因此，為了改善該問題，在輕負(fù)荷情況下使用自動將PWM方式替換為PFM(脈沖調(diào)頻)方式的DC-DC轉(zhuǎn)換器。PFM方式是配合負(fù)荷減輕，在固定ON時間的情況下，對開關(guān)頻率進(jìn)行控制的方式。由于ON時間恒定，因此通過延長OFF時間，開關(guān)頻率將會漸漸降低。由于開關(guān)損耗與頻率成正比，因此通過降低頻率可在輕負(fù)荷情況下實現(xiàn)高效化。但降低后的頻率將會進(jìn)入人耳可聽的約20~20kHz的范圍，此時功率電感器將會發(fā)生嘯叫——頻率可變模式DC-DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的嘯叫

 

以圖所示的DCDC降壓電路圖為例，來說明如何解決電感的嘯叫問題。

 

 

不同型號的DCDC電源芯片的開關(guān)頻率不同。即使同樣的外圍電路，振蕩頻率也可能有差別，輸出脈沖也有差異。如圖11.1所示是MP4420芯片的典型電路。R149和R150為反饋電阻，調(diào)節(jié)R149和R150的值，可以調(diào)整輸出電壓VO，VO=0.792*（1+R149/R150）。

 

L2為輸出電感，L2電感量越大，則輸出紋波越小，紋波的大小還會影響到輸出電壓調(diào)整的靈敏度。紋波越小，靈敏度越高，輸出電壓越穩(wěn)定。L2電感量越小，紋波越大，輸出靈敏度越低，輸出電壓穩(wěn)定度降低。

 

C222為輸出電容，C222的ESR越小，則允許流經(jīng)電容的紋波電流越大，保證電容使用壽命的同時，紋波電壓也越小。另外，電容的容量越大，紋波電壓也越小。

 

當(dāng)電感線圈L2的振動頻率落入音頻范圍（20Hz~20kHz）時，就會產(chǎn)生嘯叫。MP4220的輸出穩(wěn)壓是以PWM方式實現(xiàn)的，當(dāng)電路負(fù)載較小時，輸出方波脈寬變窄，即占空比變小。當(dāng)電路負(fù)載小于某個數(shù)值時，無法繼續(xù)調(diào)整占空比。為了實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓，不同的芯片采用的方案不同：有的芯片通過降低開關(guān)頻率來實現(xiàn)；有的芯片通過周期性的丟棄一些脈沖來實現(xiàn)。不管是降開關(guān)低頻率還是周期性丟棄脈沖，如果調(diào)整后的開關(guān)電流的頻率落入音頻范圍，就會產(chǎn)生嘯叫。

 

解決嘯叫問題的方法就是避免開關(guān)頻率落在20Hz~20kHz范圍內(nèi)。方法有多種，具體如下。

 

①可以在EN管腳外接一個時鐘源來控制使能，改變電源開關(guān)頻率，避免開關(guān)電流頻率落入音頻范圍，從而避免電感的嘯叫。

 

②改善電感L2的工藝（如灌膠或增加浸漆工序等），減小振動。

 

③在紋波允許范圍內(nèi)，適當(dāng)加大紋波幅度。如果需要，可以多加一級濾波。

 

實測電路圖和波形如圖

 

 

 

MP4220在低負(fù)載的場景下進(jìn)入了“節(jié)能模式”，開關(guān)頻率從410kHz降低到了138kHz。如果進(jìn)一步降低負(fù)載，開關(guān)頻率落入20Hz~20kHz范圍，電感就會產(chǎn)生嘯叫。

 

為了解決嘯叫，只能選擇沒有節(jié)能模式的芯片或者給電路一個假負(fù)載。

 

案例2、PWM調(diào)光系統(tǒng)

 

PWM調(diào)光DC-DC轉(zhuǎn)換器間歇工作導(dǎo)致的嘯叫

 

出于節(jié)能等目的，移動設(shè)備液晶顯示器背光自動調(diào)光功能等引進(jìn)了DC-DC轉(zhuǎn)換器間歇工作。這是根據(jù)使用環(huán)境照度，對背光亮度進(jìn)行自動調(diào)光，從而延長電池使用時間的系統(tǒng)。

該調(diào)光有多種方式，其中，控制LED亮燈時間及熄燈時間長度的方式稱為PWM調(diào)光。PWM方式調(diào)光系統(tǒng)的優(yōu)點在于，調(diào)光引起的色度變化較少，其主要用于筆記本電腦以及平板電腦等的背光中。

 

PWM調(diào)光通過200Hz左右的較低頻率使DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行間歇工作，并通過反復(fù)進(jìn)行亮燈/熄滅操作來調(diào)整亮度。在亮燈/熄滅的恒定循環(huán)中，調(diào)長亮燈時間時將會變亮，調(diào)短時則會變暗。在200Hz左右的間歇工作中，眼睛基本上不會察覺背光頻閃情況。但由于其處于人耳可聽頻率中，因此當(dāng)基板上貼裝的功率電感器中流過間歇工作的電流時，電感器主體將會因頻率影響而發(fā)生振動，從而導(dǎo)致出現(xiàn)嘯叫。

 

DC-DC轉(zhuǎn)換器中，相對于開關(guān)周期(開關(guān)器件的ON時間+OFF時間)的ON時間比稱為占空比。對LED進(jìn)行PWM調(diào)光時，亮燈時間/(亮燈時間＋熄燈時間)稱為占空比，并表示亮度。

 

案例3、負(fù)荷導(dǎo)致的嘯叫

 

出于節(jié)省電池電力的目的，筆記本電腦等移動設(shè)備中運(yùn)用有各類省電技術(shù)，為此可能會導(dǎo)致電感器發(fā)生嘯叫。例如，出于兼顧低耗電量以及處理能力的目的，筆記本電腦CPU中帶有周期性變更消耗電流的模式，當(dāng)該周期處于人耳可聽頻率范圍時，功率電感器可能會因該影響而產(chǎn)生嘯叫。

 

電感器可使直流電流順利流過，而對于交流電流等發(fā)生變化的電流，則通過自感應(yīng)作用，朝阻止發(fā)生變化的方向產(chǎn)生電動勢，發(fā)揮電阻的作用。此時，電感器將電能轉(zhuǎn)換為磁能，將其積攢起來，并在轉(zhuǎn)換成電能后將其放出。該能量的大小與電感器電感值成正比。

功率電感器也被稱為功率線圈、功率扼流圈，是用于DC-DC轉(zhuǎn)換器等開關(guān)方式電源電路中的主要元件，通過與電容器進(jìn)行協(xié)調(diào)，使開關(guān)器件ON/OFF所產(chǎn)生的高頻脈沖更為平滑化。

由于電源電路的功率電感器中會流過大電流，因此繞組型為主流產(chǎn)品。這是因為，通過將高導(dǎo)磁率的磁性體（鐵氧體或軟磁性金屬）用于磁芯中，以較少巻數(shù)實現(xiàn)高電感值，從而可使產(chǎn)品更為小型化。

 

6、陶瓷電容的嘯叫

 

陶瓷電容在某些情況下也可能產(chǎn)生嘯叫聲，這通常與電容器本身的特性以及工作環(huán)境有關(guān)。以下是一些可能導(dǎo)致陶瓷電容產(chǎn)生嘯叫聲的原因：

 

壓電效應(yīng)：陶瓷電容中的一些材料可能具有壓電效應(yīng)，即在電場作用下發(fā)生形變，從而產(chǎn)生聲波。這種效應(yīng)可能在電容器受到電場作用時引起物理振動，導(dǎo)致聽得到的聲音。

 

共振：陶瓷電容可能在特定頻率下發(fā)生共振，導(dǎo)致振動并產(chǎn)生聲音。這通常與電容器的結(jié)構(gòu)、材料和工作頻率有關(guān)。

 

電壓和電流的交互作用：在某些情況下，陶瓷電容可能由于電壓和電流的交互作用而產(chǎn)生噪聲。這可能是由于電容器在電路中的特定工作條件下引起的。

 

電磁振蕩：電容器可能受到附近電路中電感元件的影響，導(dǎo)致電容器自身發(fā)生振蕩。這種振蕩可能產(chǎn)生聽得到的噪聲。

 

 

MLCC發(fā)出嘯叫聲音，那么MLCC一定是發(fā)生了振動，并且這個頻率是在人耳能夠分辨的頻率范圍之內(nèi)。MLCC在電壓作用下發(fā)生一定幅度的振動，達(dá)到了人耳能都聽到的振幅。

 

那么MLCC為什么會振動？我們要先了解一種自然現(xiàn)象——電致伸縮。在外電場作用下，所有的物質(zhì)都會產(chǎn)生伸縮形變——電致伸縮。對于某些高介電常數(shù)的鐵電材料，電致伸縮效應(yīng)劇烈，稱為壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

 

正壓電效應(yīng)：對具有壓電特性的介質(zhì)材料施加機(jī)械壓力，介質(zhì)晶體會發(fā)生結(jié)構(gòu)重組排布，材料表面會感應(yīng)出電荷，產(chǎn)生電位差。

 

逆壓電效應(yīng)：對具有壓電特性的介質(zhì)材料施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，發(fā)生形變。

 

壓電效應(yīng)的定義：在沒有對稱中心的晶體上施加壓力、張力和切向力時，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，同時在晶體兩端面將出現(xiàn)正、負(fù)電荷，這一現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之在晶體上施加電場而引起極化，則產(chǎn)生與電場強(qiáng)度成比例的變形或機(jī)械應(yīng)力，這一現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。這兩種正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。

 

那所有MLCC都會嘯叫嗎？MLCC設(shè)計制造陶瓷介質(zhì)材料主要有順電介質(zhì)和鐵電介質(zhì)兩大類。

 

順電介質(zhì)，即Ⅰ類介質(zhì)，主要有SrZrO3、MgTiO3等。順電介質(zhì)電致伸縮形變很小，在工作電壓下，不足以產(chǎn)生噪聲。所以，順電介質(zhì)(Ⅰ類介質(zhì))材料做的MLCC，如NP0（C0G）等溫度穩(wěn)定性產(chǎn)品，就不會產(chǎn)生噪聲嘯叫。

 

鐵電介質(zhì)，即 Ⅱ類介質(zhì)，主要BaTiO3、BaSrTiO3等。鐵電介質(zhì)具有強(qiáng)烈的電致伸縮特性—壓電效應(yīng)。因此，鐵電介質(zhì)（Ⅱ類介質(zhì)）做的MLCC，如X7R/X5R特性產(chǎn)品，在較大的交流電場強(qiáng)度作用下會產(chǎn)生明顯的噪聲嘯叫。

 

哪些場合MLCC嘯叫明顯?較大的交變電壓，頻率在20Hz到20kHz之間，使用X7R/X5R類中高容量MLCC，會產(chǎn)生明顯的嘯叫，如開關(guān)電源、高頻電源等場合。

 

嘯叫還有很多危害，許多移動電子設(shè)備靠近人耳，如筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等，如電子電路中有可聽噪聲會影響使用感受。劇烈的嘯叫除了令人生厭外，還可能存在著可靠性設(shè)計不足的隱患。劇烈的嘯叫源于劇烈的振動，振動幅度由壓電效應(yīng)程度決定。壓電效應(yīng)與電場強(qiáng)度成正比，外加電壓不變，介質(zhì)越薄，壓電效應(yīng)越強(qiáng)，嘯叫聲音越大。 

 

降低MLCC電容器產(chǎn)生的可聽噪聲的方法有很多，所有解決方案都會增加成本。那么解決嘯叫有哪些對策呢？

 

（1）改變電容器類型是最直接的方法，用Ⅰ類MLCC、鉭電容和薄膜電容等不具有壓電效應(yīng)的電容器替代。但需要考慮體積空間、可靠性和成本等問題。

 

（2）調(diào)整電路，將加在MLCC大的交變電壓消除或?qū)⑵漕l率移出人耳聽感頻段(人耳最敏感音頻為1KHz~3KHz)。

 

（3）MLCC由于自身體積較小，其自身振動引起的噪聲其實是比較小的 。我們主要要放置MLCC帶動PCB一起振動。所以，在PCB設(shè)計時，需要考慮MLCC的PCB布局，不要將可能產(chǎn)生嘯叫的MLCC放置在PCB應(yīng)力較弱，PCB容易被振動的位置，從而幫助降低嘯叫水平。

 

（4）加厚MLCC底部保護(hù)層。

 

由于保護(hù)層厚度部分是沒有內(nèi)電極的，這部分的BaTiO3陶瓷不會發(fā)生形變，當(dāng)兩端的焊錫高度不超過底保護(hù)層厚度，這時產(chǎn)生的形變對PCB影響要小，有效地降低噪聲。如圖

 

 

（5）附加金屬支架結(jié)構(gòu)。

 

金屬支架結(jié)構(gòu)如圖所示，它采用金屬支架把MLCC芯片架空。MLCC架空之后與PCB板不直接接觸，把逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變通過金屬支架彈性緩沖，振動的能量減少傳遞給PCB板，減小嘯叫。

 

 

（6）使用壓電效應(yīng)弱的介質(zhì)材料設(shè)計制造。

 

通過對鈦酸鋇（BaTiO3）進(jìn)一步摻雜得到壓電效應(yīng)大大減弱的介質(zhì)材料，用其制造的MLCC可有效地降低噪聲。但是這樣會犧牲一定的介電常數(shù)和溫度特性，各MLCC廠家都有相應(yīng)低噪材質(zhì)的MLCC產(chǎn)品。

 

7、嘯叫有可能是晶振產(chǎn)生的么？

 

晶振（Crystal Oscillator）通常是一種穩(wěn)定的時鐘源，其設(shè)計旨在提供高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定的時鐘信號。晶振通常不會產(chǎn)生聽得到的噪聲或嘯叫聲，因為它們的設(shè)計目的是提供頻率精度和穩(wěn)定性。

 

然而，在一些特殊情況下，可能會發(fā)生一些問題，導(dǎo)致晶振產(chǎn)生異常噪聲。一些可能導(dǎo)致晶振嘯叫聲的原因包括：

 

振蕩器回路問題：如果晶振的振蕩器回路中存在不穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定或產(chǎn)生嘯叫聲。

 

電源噪聲：如果晶振的電源電壓不穩(wěn)定或受到干擾，可能引入電源噪聲，進(jìn)而影響晶振的性能。

 

環(huán)境電磁干擾：強(qiáng)電磁場可能對晶振產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致性能問題或產(chǎn)生額外的噪聲。

 

晶體老化或損壞：如果晶振的晶體元件發(fā)生老化或損壞，可能影響其振蕩性能。

 

要解決可能導(dǎo)致晶振產(chǎn)生噪聲的問題，可以考慮以下措施：

 

優(yōu)化電源：確保提供給晶振的電源電壓是穩(wěn)定的，并且沒有過多的紋波或噪聲。

 

檢查振蕩器回路：仔細(xì)檢查晶振的振蕩器回路，確保電路設(shè)計正確且穩(wěn)定。

 

防止電磁干擾：在設(shè)計中采取措施，如屏蔽或隔離，以減少電磁干擾對晶振的影響。

 

檢查晶體狀態(tài)：檢查晶振的晶體元件是否正常，沒有老化或損壞。

 

總體而言，正常工作的晶振應(yīng)該是不會產(chǎn)生嘯叫聲的。如果出現(xiàn)異常噪聲，建議仔細(xì)檢查電路和環(huán)境因素，可能需要進(jìn)一步地調(diào)試和優(yōu)化。