电容啸叫的原理与评估方法

做硬件设计至今，很多概念都听过，但是仔细一想想，又都处于一知半解的地步，很简单的电容声，做硬件设计的工程师刚入行就听过，甚至对于音频工程师，仔细深究都未必真正的了解。比如对于下面的两个问题：

1、什么场景？什么电容会产生电容声或者说是电容啸叫？

2、电容声和电流声究竟有什么差别？

目录

1、电容啸叫的原理

2、电容啸叫的评估方法

3、啸叫的应对策略

为什么会产生电容啸叫

一旦交流电场被施加在高介电常数材料的电容器上，电容器变形振动，使基板振荡，该振荡周期成为可听领域的频带（20Hz～20kHz）时，电容器产生的啸叫就成为“刺耳的声音”。

上面所描述的就是所谓的压电效应，压电效应包括正压电效应和逆压电效应，正压电效应就是某些材料在外力作用下产生电荷，逆压电效应就是物体在外加电压下会产生形变。

正是因为压电效应和逆压电效应，才会导致MLCC电容产生了电容啸叫。对多层陶瓷电容（MLCC）来说，电容器上使用的铁电体必须具有压电性，在存在电场时，发生失真，由于芯片膨胀和收缩，产生了啸叫，具体总结如下表。

如何评估电容啸叫

上述讲了电容啸叫产生的原因，现在我们讨论一下怎么去评估电容啸叫。

（1）声压级测试——通过测量声压级，量化啸叫

在电波暗箱中使得测量物体处于工作状态，通过话筒，用声压计测量，同时可以使用FET分析频率特性来评估和分析应对策略。

（2）基板的位移测量

通过测量基本的位移量，可确认电容器使得基板振荡。

使得测量物体处于工作的状态下，激光照在基板上，检测出基板的位移量。

那么怎么通过位移量判断啸叫原因呢？如下图所示，当电容啸叫时，基板的位移量和声压级是一起升高的，从而可以判断得出。

（3）电容电压变动测量

通过测量电容器两端的电压变动，可以判断该电容是否是产生啸叫的原因。

判断的方法主要是当测量物体处于工作状态下时，根据电容电压的波形判断是否有可听领域（20-20000Hz）的频率的纹波电压施加到电容上。

可以同位移量判断方法一样，进一步确认是否是由该电容产生电容声，电容器两端的电压变动频谱和声压级频谱一样，从而确认啸叫原因。

// 哪个模块容易产生电容啸叫 //

一般来说，在PC或者手机平台电源DC-DC的一次侧是最容易产生电容啸叫的，在此模块电容多，PC上电路的电压也高，使用的电容介电常数也高，电压更容易变动，介电体受到电场时的膨胀收缩也较大，综上会更容易产生电容啸叫。

应对策略

在解决电容啸叫问题时，如上图所示，有四点：

1、使用难以将振动传播到基板的原件，控制圆角；

2、使用不易产生啸叫的电容材料；

3、控制基板的谐振频率，用基板形状、螺丝等改变基板的谐振；

4、更改安装方向，消除共振。

审核编辑：汤梓红