MLCC電容嘯叫,怎么讓它閉嘴！

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，當設計異常或者負載工作模式異常時，就很容易產生“嘯叫”。

在筆記本電腦中，當電腦處于休眠狀態，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，在項目初期，系統往往不穩定，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，需要軟件優化系統的穩定性，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，有稱打嗝模式，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。

以上就是電容嘯叫的原理以及規避建議。