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干货 | 电源滤波中X/Y安规电容最全面解析

2018-12-24
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大部分人都对安规电容略知皮毛,但是实际上安规电容是由X电容和Y电容组成的。它主要在电路当中起到电源滤波的作用。分别对共模、差模干扰起滤波作用。本篇文章主要对安规电容当中的X电容和Y电容进行介绍,并且对基础知识进行详细讲解。


通常,我们需要三个安全的电容,来对交流电源输入端当中的EMI的传导干扰进行抑制。交流电源输入分为3个端子:火线(L)/零线(N)/地线(G)。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容,一般统称为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准,以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般情况下,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF(472)。


特别指出:作为安全电容的Y电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志(如UL、CSA等标识)和耐压AC250V或AC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用。


在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于塬来额定工作电压的30%。


作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。


通常,X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。


根据IEC 60384-14,电容器分为X电容及Y电容:

1. X电容是指跨于L-N之间的电容器;

2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器;

(L=Line, N=Neutral, G=Ground)


X电容底下又分为X1, X2, X3,主要差别在于:

1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV;

2. X2耐高压小于等于2.5 kV;

3. X3耐高压小于等于1.2 kV


Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3,Y4, 主要差别在于: (耐直流电压等级)

1. Y1耐高压大于8 kV;

2. Y2耐高压大于5 kV;

3. Y3耐高压 n/a

4. Y4耐高压大于2.5 kV


它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模、差模工扰起滤波作用。


安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全. 它包括了X电容和Y电容。


X电容是跨接在电力线两线(L-N)之间的电容,一般选用金属薄膜电容;Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E,N-E)的电容,一般是成对出现。基于漏电流的限制,Y电容值不能太大,一般X电容是uF级,Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰,Y电容抑制共模干扰。


安规电容安全等级

安规电容安全等级 应用中允许的峰值脉冲电压过电压等级(IEC664)

X1 >2.5kV ≤4.0kV Ⅲ

X2 ≤2.5kV Ⅱ

X3 ≤1.2kV ——


安规电容安全等级、绝缘类型、额定电压范围

Y1 双重绝缘或加强绝缘 ≥ 250V

Y2 基本绝缘或附加绝缘 ≥150V ≤250V

Y3 基本绝缘或附加绝缘 ≥150V ≤250V

Y4 基本绝缘或附加绝缘 <150V


Y电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义。


再补充一点选择应注意的地方:

一、抑制电源电磁干扰用电容器

当在电源跨线电路中使用电容器来消除噪音时,不仅仅只有正常电压,还必须考虑到异常的脉冲电压(如闪电)的产生,这可能会导致电容器冒烟或者起火。所以,跨线电容器的安全标准对于在不同国家有严格规定,故必须使用经过安全认证的电容器。


二、不允许将直流电容器用作跨线电容器使用:

对于X2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合,如电源跨线路连接,可承受2.5kV的脉冲电压。

对于Y2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合,用于电源跨线路连接时,能承受5kV的脉冲电压冲击,不致发生击穿现象。


X电容,聚苯乙烯(薄膜乙烯)电容,聚苯乙烯 的耐电压较高,适合EMI 电路的高压脉冲吸收作用。


2.容量计算:一般两级X电容,前一级用0.47uF,第二基用0.1uF;单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。(电容容量的大小和电源的功率无直接关系)

X电容所说的是峰值电压,不是额定电压,X电容一般用MPX(金属化聚丙烯模电容)他们的额定电压也是几百伏,如一种X2标示为MPX-X2-250VAC/275VAC。


什么是安规电容及XI X2 X3 Y1 Y2 Y3 Y4

安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全。


它包括X电容各Y电容两种类型,x电容是跨接在电力线两线(L-N)之间的电容,一般选用金属薄膜电容;Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E,N-E)的电容,一般是成对出现。基于漏电流的限制,Y电容值不能太大,一般X电容是uF级,Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰,Y电容抑制共模干扰。



本文根据标准对安规电容中的X电容和Y电容进行了分类,并且对Y电容又进行了详细的分类,在最后,又补充了一些在安规电容使用当中的注意事项。希望各位朋友通过阅读本篇文章,对安规电容的使用和构成有了进一步的了解。


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