現(xiàn)代電路和電子應(yīng)用中的電容是平滑和濾波電源線及旁路信號不可或缺的無源器件。在AC/DC EMC濾波的應(yīng)用中，用來過濾交流電源噪聲的兩種特殊的X和Y電容通常統(tǒng)稱為 “安規(guī)電容” 。

本文將說明如何使用X或Y電容，以及為何這些安規(guī)電容在現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。

何謂X電容

X電容通常被稱為 “線對線” 或 “跨線” 電容，用來減少由交流電源的差模噪聲引起的EMI/RFI。X電容跨接在火線和零線之間以過濾傳導(dǎo)干擾、電壓浪涌和電壓瞬變引起的負(fù)面影響。X電容提供干凈的交流信號給電路因此會(huì)受到所有交流線路變化的影響，如果超出電容的電壓或功率閾值可能會(huì)造成危險(xiǎn)。X電容由于特殊的設(shè)計(jì)，其失效模式為短路，過應(yīng)力下產(chǎn)生短路觸發(fā)斷路器或保險(xiǎn)絲斷開。如果沒有安裝過電流保護(hù)裝置或未做出反應(yīng)，X電容將潛藏引起火災(zāi)的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

何謂Y電容

Y電容通常稱為 “線對地” 或 “旁路” 電容，跨接在火線與地線之間以處理由共模噪聲引起的EMI/RF。Y電容還可能因傳導(dǎo)干擾、過電壓浪涌和電壓瞬變而受到交流線路變化的影響，如果超出電容閾值會(huì)導(dǎo)致電容故障并造成危險(xiǎn)。Y電容的特殊設(shè)計(jì)與X電容不同，其失效模式為開路，導(dǎo)致電路會(huì)受到未濾波交流電源的影響。Y電容引起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)較低。

安規(guī)電容分類

X電容 (線對線)

Y電容 (線對地)

圖片來源：All About Circuits

安規(guī)電容分類

與許多安全關(guān)鍵器件一樣，安規(guī)電容的容量和閾值是以各種標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的分類來標(biāo)示。定義安規(guī)電容的標(biāo)準(zhǔn)有很多，例如IEC 60384-14、UL 1414、UL 1283、CAN/CSA C22.2 No.1和CAN/CSA 384-14。最常見的標(biāo)準(zhǔn)IEC 60384-14定義了X和Y電容安全等級的峰值脈沖電壓。

根據(jù)IEC 60384-14，X電容的分類如下：

-          分類X3 – 值脈沖電壓小于或等于 1.2kV

-          分類X2 – 峰值脈沖電壓小于或等于2.5kV

-          分類X1 – 峰值脈沖電壓在2.5kV至小于或等于4.0kV之間

根據(jù)IEC 60384-14，Y電容的分類如下：

-          分類Y4 – 額定電壓小于 150VAC

-          分類Y3 – 額定電壓小于或等于150VAC至250VAC

-          分類Y2 – 額定電壓小于或等于150VAC至300VAC

-          分類Y1 – 額定電壓小于或等于500VAC

X和Y電容的類型

X和Y安規(guī)電容過濾交流信號并降低EMI，因此它們直接連接危險(xiǎn)的交流電源電壓，所以必須認(rèn)證為 “安規(guī)電容” 以確保在此條件下安全工作。安全濾波電路中使用的安規(guī)電容有各種類型。雖然應(yīng)用不僅于此，但陶瓷表面貼焊和陶瓷盤式安規(guī)電容通常用在抑制干擾、交流線路濾波的應(yīng)用上，而薄膜電容通常用來衰減傳導(dǎo)發(fā)射。

陶瓷電容或薄膜電容皆可作為X或Y電容，但電容的形狀和特性等因素會(huì)使某一個(gè)類型的電容更適合某些應(yīng)用。陶瓷電容常用在天線耦合、初級和次級耦合如開關(guān)電源，以及抑制線路干擾如電動(dòng)機(jī)控制、繼電器、開關(guān)電源和逆變器的高速開關(guān)控制。薄膜電容具有自愈特性，因此非常適合電容式電源、電表、汽車應(yīng)用以及惡劣的環(huán)境條件。

結(jié)論

X和Y電容對交流電源線路進(jìn)行濾波以降低敏感的電子應(yīng)用的EMI和RFI。X和Y電容各有分類，具有承受不同等級的連續(xù)交流電、峰值脈沖電壓和電壓瞬變的能力。無論何種應(yīng)用安規(guī)電容都是必不可少的，可以為信號敏感的電子設(shè)備供電，同時(shí)還能降低造成火災(zāi)或電擊的風(fēng)險(xiǎn)。