首页|产品中心
English
EMI滤波器中重要的设计X、Y电容的选择与使用
作者:  日期:2014-05-13  浏览次数:13774次  来源:
分享到:

我们一般把安规电容称之为X,Y电容,它根据IEC 60384-14:2005进行认证。那么怎么正确的选择和使用XY电容才能够符合安规的要求呢?下面我们从XY电容的基本特性和实际应用两方面进行阐述。

 

()  XY电容两者的基本特性

X电容双称为差模电容,经常性的出现在不会导致电冲击危险的场合所使用的电容器或RC组件,X电容在电路中用于L-L之间,或L-N之间,从而起到差模滤波的效果,因此X电容也被称做差模电容。我们把X电容叠加到电源本体上的脉冲峰值电压(使用中可能承受的)大小,分为X1X2X3三类电容,下表1

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

应用场合

耐压测试中施加峰值脉冲电压Up

X1

2.5KV

≤4.0KV

高峰值脉冲电压

CR≤1.0uF,

Up=4.0KV;

CR1.0uF,

Up=4/CR1/2

X2

≤2.5KV

普通

CR≤1.0uF,

Up=2.5KV;

CR1.0uF,

Up=2.2/CR1/2

X3

≤1.2KV

??

普通

 

1 X电容

Y电容称为共模电容,它是一种使用在电容器失效是不会导致电击危险的场合所使用的电容器或RC组件,使用L-PE, N-PE之间,得到共模滤波的效果,因此Y电容也称为共模电容。这两个Y电容连接的位置比较关键,一定要满足相关的安全标准, 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。Y电容属安全电容,要求电容值不可过大,而耐压必须较高,具体分类如表2

安规电容安全等级

绝缘类型

额定电压范围

耐压测试电压

Y1

双重绝缘或加强绝缘

≤250V

8.0KV

Y2

双重绝缘或加强绝缘

≥150V

≤250V

5.0KV

Y3

双重绝缘或加强绝缘

≥150V

≤250V

??

Y4

双重绝缘或加强绝缘

150V

2.5KV

2 Y电容

Y电容量必须受到限制,从而达到控制在额定电压及额定频率作用下,流过它的漏电流的大小在相关标准的允许范围内。例如,GJB151就规定Y电容的容量应不大于0.1uF

另外要注意的是,Y电容除了要符合相应的电网电压耐压外,同时要求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。

()  XY电容具体使用方法

EMI滤波器的设计中XY电容是相当重要的。在EMC设计里,所有器件都不是理想,包括电容。在频率范围比较高的情况下,其寄生参数(寄生电容、寄生电感)是不可忽视的,而且往往是影响滤波性能的重要因素。


实际电容的等效电路见图1

1 电容等效电路


图中:
ESR
:电容器的物理结构及引脚上不可避免的存在寄生电阻,我们称之为Equivalent Series Resistance
ESL
:电容器将流过它的电流限制在一个给定的物理路径上,对电流有一定的限制作用,形成了Equivalent Series Inductance
IR
:直流电压加在电容上,并产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时,主要取决于电容的表面状态;当容量>0.1uf时,主要取决于介质的性能。随着频率的升高,C的阻抗远远小于IR的阻抗,在EMC考虑的频率范围以内,可以忽略IR
则电容阻抗曲线如图2,插入损耗曲线如图3

2 电容阻抗曲线


3 电容插入损耗曲线

上图可见,因电ESL的存在,电容实际上是一个LC串联谐振网络,在谐振频率上会发生谐振,谐振点上,阻抗很小,插损很大;当干扰频率高于谐振点后,电容呈现电感的阻抗特性,频率越高,阻抗越大,电容的滤波效果越差。这在实际工程中必须引起足够的重视。

所以要滤除高频的电磁干扰,一定要使电容器的谐振频率高于干扰频率。但有时也利用电容这个特性对特定频率的干扰进行有效的滤波,通过调整谐振点,使谐振点在干扰频率附近。提高谐振频率的方法使减小引线电感和电容,但有时为了要滤除频率较低的干扰信号必须使用较大的电容,或者是人为的通过延长电容管脚来增加引线电感。

这便出现了矛盾:为提高高频的滤波效果,需要使用容量较小的电容,而小电容对低频的滤波效果又很差,需要增加大电容进行补偿,如何兼顾高频和低频的滤波要求?通过实践,我们总结了一个实用的方法,即用一个大电容和一个小电容并联起来使用的解决方案。其插入损耗曲线如图4所示:

4 电容并联插入损耗曲线

在大电容谐振频率及小电容谐振频率之间,其中大电容呈现电感特性,小电容呈现电容特性,实际上是一个LC并联网络,此LC并联网络在某一频率上会产生并联谐振。

另外,选择适当种类的电容也十分重要。而陶瓷电容具有较好的高频特性,最常用的滤波电容,但它的容量随工作电压、电流频率、时间和环境温度等变化。图5给出几种常用电容的使用频率范围:

 

上一篇:谐波电流测试方法及测前准备...
下一篇:欧盟针对低电压及电磁兼容产品指令进行修定...
·泰思特电子亮相第六届全国复杂电...
·致敬劳动者,致敬每一个热爱生活...
·【直播预告】DC 540V电源...
----------------------------
·探讨电磁干扰的危害与电磁兼容技...
·IEC61000-4-5:20...
·新能源汽车线束布置方案及EMC...
----------------------------
·新品发布:高压大功率人工电源网...
·新品发布:宽范围可调节预充电回...
·新品发布:手持式静电放电模拟器...
----------------------------
·泰思特2025年展会/研讨会一...
·泰思特2018年展会信息一览表...
·泰思特2017年展会信息一览表...
----------------------------