深度解析貼片電容嘯叫噪音

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深度解析貼片電容嘯叫噪音

來源：宸遠(yuǎn)科電子有限公司 2025年01月25日 08:46

1、什么場(chǎng)景？什么電容會(huì)產(chǎn)生電容聲或者說是電容嘯叫？
2、電容聲和電流聲究竟有什么差別？
1、電容嘯叫的原理
2、電容嘯叫的評(píng)估方法
3、嘯叫的應(yīng)對(duì)策略

為什么會(huì)產(chǎn)生電容嘯叫
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一旦交流電場(chǎng)被施加在高介電常數(shù)材料的電容器上，電容器變形振動(dòng)，使基板振蕩，該振蕩周期成為可聽領(lǐng)域的頻帶（20Hz～20kHz）時(shí)，電容器產(chǎn)生的嘯叫就成為“刺耳的聲音”。
上面所描述的就是所謂的壓電效應(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)就是某些材料在外力作用下產(chǎn)生電荷，逆壓電效應(yīng)就是物體在外加電壓下會(huì)產(chǎn)生形變。

因?yàn)閴弘娦?yīng)和逆壓電效應(yīng)，才會(huì)導(dǎo)致MLCC電容產(chǎn)生了電容嘯叫。對(duì)多層陶瓷電容（MLCC）來說，電容器上使用的鐵電體必須具有壓電性，在存在電場(chǎng)時(shí)，發(fā)生失真，由于芯片膨脹和收縮，產(chǎn)生了嘯叫，具體總結(jié)如下表。

如何評(píng)估電容嘯叫

上述講了電容嘯叫產(chǎn)生的原因，現(xiàn)在我們討論一下怎么去評(píng)估電容嘯叫。
（1）聲壓級(jí)測(cè)試——通過測(cè)量聲壓級(jí)，量化嘯叫

在電波暗箱中使得測(cè)量物體處于工作狀態(tài)，通過話筒，用聲壓計(jì)測(cè)量，同時(shí)可以使用FET分析頻率特性來評(píng)估和分析應(yīng)對(duì)策略。

（2）基板的位移測(cè)量
通過測(cè)量基本的位移量，可確認(rèn)電容器使得基板振蕩。

使得測(cè)量物體處于工作的狀態(tài)下，激光照在基板上，檢測(cè)出基板的位移量。

那么怎么通過位移量判斷嘯叫原因呢？如下圖所示，當(dāng)電容嘯叫時(shí)，基板的位移量和聲壓級(jí)是一起升高的，從而可以判斷得出。

（3）電容電壓變動(dòng)測(cè)量
通過測(cè)量電容器兩端的電壓變動(dòng)，可以判斷該電容是否是產(chǎn)生嘯叫的原因。

判斷的方法主要是當(dāng)測(cè)量物體處于工作狀態(tài)下時(shí)，根據(jù)電容電壓的波形判斷是否有可聽領(lǐng)域（20-20000Hz）的頻率的紋波電壓施加到電容上。

可以同位移量判斷方法一樣，進(jìn)一步確認(rèn)是否是由該電容產(chǎn)生電容聲，電容器兩端的電壓變動(dòng)頻譜和聲壓級(jí)頻譜一樣，從而確認(rèn)嘯叫原因。

//哪個(gè)模塊容易產(chǎn)生電容嘯叫//

一般來說，在PC或者手機(jī)平臺(tái)電源DC-DC的一次側(cè)是最容易產(chǎn)生電容嘯叫的，在此模塊電容多，PC上電路的電壓也高，使用的電容介電常數(shù)也高，電壓更容易變動(dòng)，介電體受到電場(chǎng)時(shí)的膨脹收縮也較大，綜上會(huì)更容易產(chǎn)生電容嘯叫。

應(yīng)對(duì)策略

在解決電容嘯叫問題時(shí)，如上圖所示，有四點(diǎn)：
1、使用難以將振動(dòng)傳播到基板的原件，控制圓角；
2、使用不易產(chǎn)生嘯叫的電容材料；
3、控制基板的諧振頻率，用基板形狀、螺絲等改變基板的諧振；
4、更改安裝方向，消除共振。

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