筆記本電腦或手機上的某些規(guī)格 MLCC 有時候可能會發(fā)出“吱吱”聲音，我們稱之為異響或嘯叫。出現嘯叫是因為貼片陶瓷電容器中使用的強介電陶瓷材料發(fā)生了“電致伸縮”現象。電致伸縮效應是指電介質在電場的作用下，由于感應極化作用而產生機精變形，變形關小與電場平方成正比，與電場方向無關。因此，向MLCC 施加紋波電樂，交流電壓時，電容器自身就會伸縮(如圖1 所示)。這種伸縮傳遞到PCB 上就會導致 PCB 振動。雖然動的振幅只有 pm~nm，但此時的振動頻率如果是在人可聽頻率范圍(20Hz~20kHz之內的話，人們就會聽到聲音。也就是說PCB充當了揚聲器功能。

隨著筆記本電腦、手機等設備的普及，由電容器振動所產生的“嘯叫”問題越來越多的受到人們的關注，如何優(yōu)化各電源架構的電容嘯叫，讓電容閉嘴，是一個有趣的問題。

MLCC電容器發(fā)生嘯叫主要是由陶瓷的壓電效應引起的，MLCC電容器由于其特殊的結構，當施加在兩端的電場變換時，可以引起成比例的機械應力的變化，此為逆壓電效應，當振動頻率落入人耳聽覺范圍內時，就會產生噪音，即所謂的“嘯叫”。正壓電效應相反，是受到力的作用，產生電場的過程。

無論是筆記本電腦還是手機，對電源的要求越來越高，通常在電源網絡上并聯大量的MLCC電容，如BUCK、BOOST架構的電源，當設計異?；蛘哓撦d工作模式異常時，就很容易產生“嘯叫”。

在筆記本電腦中，當電腦處于休眠狀態(tài)，或者啟動攝像頭時，容易產生嘯叫。

在手機中，最典型的一個案例是GSM所用的PA電源，此電源線上的特點是功率波動大、波動頻率為典型的217Hz，落入人耳聽覺范圍內(20Hz~20Khz)，當GSM通話時，用專用聽診器聽此電源線上的電容，很容易聽到“滋滋”嘯叫音。

如何抑制?

1.BUCK電源通常有PWM和PFM兩種工作模式。PWM工作模式時紋波小，用在負載功耗比較高的條件下，為了避免BUCK在PWM工作模式時，給電容充電的開關頻率進入人耳范圍內引起嘯叫，有的電源的開關頻率會刻意避開20hz~20Khz這個開關頻率。

2.當電源處于輕載模式時，會間歇性的工作，間歇性輸出幾個脈沖，這個間歇性脈沖的頻率，也有可能被人耳聽到。所以也要從電源或者負載的角度，來優(yōu)化PFM工作時間歇性脈沖的工作頻率，避免嘯叫。

3.另一個是隱含的一個狀態(tài)，在項目初期，系統(tǒng)往往不穩(wěn)定，負載在正常和低功耗模式之間反復切換，電源也容易在PWM和PFM兩個模式之間反復切換，這個切換的時隙，這也可能引起嘯叫，需要軟件優(yōu)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免負載工作模式異常切換來避免嘯叫。

4.BUCK電感的飽和電流選取不合適時，有可能使得輸出電流增加，會誤觸發(fā)電源進入過流保護，電源在正常工作模式和過流保護模式之間反復切換，也有一定可能性引起嘯叫，電感選取一定要合適。

5.開關電源本身紋波就大，多相開關電源具有紋波小、電流大的優(yōu)點，通過交錯相位，可以有效減小電源的紋波進而抑制嘯叫。

6.抑制嘯叫，除了上述軟件、參數、架構的修改之外，一個典型的方案是使用抗嘯叫電容，比如村田KRM系列和ZRB系列。

其特殊的結構可降低電容器的嘯叫現象，可吸收由熱量和機械沖擊引起的應力，實現高可靠性。相比于Ta電容，抗嘯叫MLCC電壓變動⊿V比初期小7～22%。

7.在布局的時候，也可以優(yōu)化布局，電容彼此之間交錯排列，抑制振動。

8.甚至有的人提出了在電容旁邊挖槽，緩解嘯叫的方案。

MLCC是多層片式陶瓷電容器，簡稱貼片電容，會引起噪聲嘯叫問題。

聲音源于物體振動，振動頻率為20Hz~20kHz的聲波能被人耳識別。

MLCC發(fā)出嘯叫聲音，即是說，MLCC在電壓作用下發(fā)生幅度較大的振動(微觀的較大，小于1nm)。

MLCC為什么會振動?

我們要先了解一種自然現象——電致伸縮。

在外電場作用下，所有的物質都會產生伸縮形變——電致伸縮。對于某些高介電常數的鐵電材料，電致伸縮效應劇烈，稱為壓電效應。壓電效應包括正壓電效應和逆壓電效應。

正壓電效應：

對具有壓電特性的介質材料施加機械壓力，介質晶體會發(fā)生結構重組排布，材料表面會感應出電荷，產生電位差。

逆壓電效應：

對具有壓電特性的介質材料施加電壓，則產生機械應力，發(fā)生形變。

壓電效應的學術定義：

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)生與應力成比例的介質極化，同時在晶體兩端面將出現正、負電荷，這一現象稱為正壓電效應。反之在晶體上施加電場而引起極化，則產生與電場強度成比例的變形或機械應力，這一現象稱為逆壓電效應。這兩種正、逆壓電效應統(tǒng)稱為壓電效應。

陶瓷介質是MLCC主要組成部分，電壓作用下，電致伸縮不可避免。如電致伸縮強烈表現為壓電效應，則會產生振動。

所有MLCC都會嘯叫嗎?

MLCC設計制造陶瓷介質材料主要有順電介質和鐵電介質兩大類。

順電介質：

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

鐵電介質：

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

如上所示，X7R-MLCC兩端加上大幅度變化電壓后，BaTiO3陶瓷產生逆壓電效應，MLCC形變振動并傳遞到PCB板上發(fā)生共振。當電壓信號的頻率在20Hz~20kHz人耳聽覺范圍內，則能聽到電容在嘯叫。

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，會產生明顯的嘯叫，如開關電源、高頻電源等場合。

嘯叫的危害

許多移動電子設備靠近人耳，如：筆記本電腦、平板電腦、智能手機等，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程度決定。壓電效應與電場強度成正比，外加電壓不變，介質越薄，壓電效應越強，嘯叫聲音越大。

額定電壓由MLCC的材質和介質厚度決定的，劇烈的嘯叫表示對當前工作電壓所選用的MLCC介質厚度過薄，應當考慮選用介質更厚，額定電壓更高的MLCC。

對鐵電陶瓷，在交變電場作用下，還存在鐵電疇交替轉向內摩擦方面的問題，交變場強大，內摩擦嚴重，失效機率上升。這可在嘯叫聲音的大小上反映出來的。