| MLCC是多层片式陶瓷电容器，简称贴片电容，会引起噪声啸叫问题。 MLCC为什么会振动？ 我们要先了解一种自然现象——电致伸缩。 在外电场作用下，所有的物质都会产生伸缩形变——电致伸缩。对于某些高介电常数的铁电材料，电致伸缩效应剧烈，称为压电效应。压电效应包括正压电效应和逆压电效应。 正压电效应： 对具有压电特性的介质材料施加机械压力，介质晶体会发生结构重组排布，材料表面会感应出电荷，产生电位差。 逆压电效应： 对具有压电特性的介质材料施加电压，则产生机械应力，发生形变。 压电效应的学术定义： 在没有对称中心的晶体上施加压力、张力和切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端面将出现正、负电荷，这一现象称为正压电效应。反之在晶体上施加电场而引起极化，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。 具有压电效应的BaTiO3晶胞 陶瓷介质是MLCC主要组成部分，电压作用下，电致伸缩不可避免。如电致伸缩强烈表现为压电效应，则会产生振动。 所有MLCC都会啸叫吗？ MLCC设计制造陶瓷介质材料主要有顺电介质和铁电介质两大类。 顺电介质： 又称 I类介质，主要有SrZrO3、MgTiO3等。顺电介质电致伸缩形变很小，在工作电压下，不足以产生噪声。所以，顺电介质（I 类介质）材料做的MLCC，如NPO (COG) 等温度稳定性产品，就不会产生噪声啸叫。 铁电介质： 又称 II 类介质，主要BaTiO3、BaSrTiO3等。铁电介质具有强烈的电致伸缩特性—压电效应。因此，铁电介质（II 类介质）做的MLCC，如X7R/X5R特性产品，在较大的交流电场强度作用下会产生明显的噪声啸叫。 哪些场合MLCC啸叫明显？ 较大的交变电压，频率在20Hz到20kHz之间，使用X7R/X5R类中高容量MLCC，会产生明显的啸叫，如开关电源、高频电源等场合。 啸叫的危害 许多移动电子设备靠近人耳，如：笔记本电脑、平板电脑、智能手机等，如电子电路中有可听噪声会影响使用感受。 剧烈的啸叫除了令人生厌外，还可能存在着可靠性设计不足的隐患。剧烈的啸叫源于剧烈的振动，振动幅度由压电效应程度决定。压电效应与电场强度成正比，外加电压不变，介质越薄，压电效应越强，啸叫声音越大。 对铁电陶瓷，在交变电场作用下，还存在铁电畴交替转向内摩擦方面的问题，交变场强大，内摩擦严重，失效机率上升。这可在啸叫声音的大小上反映出来的。 解决啸叫的对策 降低MLCC电容器产生的可听噪声的方法有很多，所有解决方案都会增加成本。 1、改变电容器类型是最直接的方法，用顺电陶瓷电容、钽电容和薄膜电容等不具有压电效应的电容器替代。但需要考虑体积空间、可靠性和成本等问题。 2、调整电路，将加在MLCC大的交变电压消除或者将其频率移出人耳听感频段（人耳最敏感音频为1KHz~3KHz）。 3、注意PCB布局、PCB板规格，帮助降低啸叫水平。 4、选用无噪声或低噪声的MLCC。 无噪/低噪声MLCC的设计 目前针对MLCC的啸叫现象，设计解决措施有三种。 1. 加厚底部保护层 2. 附加金属支架结构 结构图如下，它采用金属支架把MLCC芯片架空。 通过金属框架缓和MLCC形变应力 MLCC与PCB板隔空，把逆压电效应产生形变通过金属支架弹性缓冲，减少对PCB板的作用，有效的降低噪声。 3. 使用压电效应弱的介质材料设计制造 通过对钛酸 (BaTiO3) 进一步掺杂牺牲一定的介电常数和温度特性，得到压电效应大大减弱的介质材料，用其制造的MLCC可有效的降低噪声。 各大MLCC厂家，都有相应低噪材质的MLCC产品系列。 来源：电子元件技术在线公众号（ID：dzyjjszx） |
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