电容作用以及X电容和Y电容的区别

时间:2019-6-10 分享到:

电容作用以及X电容和Y电容的区别

作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:

1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用,下面分类详述之:

1)滤波

滤波是电容的作用中很重要的一部分。几乎所有的电源电路中都会用到。从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。

曾有网友将滤波电容 比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。 它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。

2)旁路

旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放 电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大 电流毛刺时的电压降。

3)去藕

去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上 升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对 于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防 途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10uF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动 电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。

4)储能

储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150 000uF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式, 对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:

1)耦合

举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。

2)振荡/同步

包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。

3)时间常数

这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面的公式描述:

i = (V/R)e-(t/CR)

 

 

电容作用以及X电容和Y电容的区别

在交流电源输入端,一般需要增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。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)必须小于原来额定工作电压的30%。

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。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。

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。

根據IEC 60384-14,電容器分為X電容及Y電容,

1. X電容是指跨於L-N之間的電容器,
2. Y電容是指跨於L-G/N-G之間的電容器.
(L=Line, N=Neutral, G=Ground)

X電容底下又分為X1, X2, X3,主要差別在於:

1. X1耐高壓大於2.5 kV, 小於等於4 kV,
2. X2耐高壓小於等於2.5 kV,
3. X3耐高壓小於等於1.2 kV

Y電容底下又分為Y1, Y2, Y3,Y4, 主要差別在於: (耐直流电压等级)

1. Y1耐高壓大於8 kV,
2. Y2耐高壓大於5 kV,
3. Y3耐高壓 n/a
4. Y4耐高壓大於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。

1. 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。

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