安规电容电路详细解说

安规电容分为X电容和Y电容，它们用于EMI/RFI 抑制中。EMI(Electro Magnetic Interference)意为电磁干扰，RFI(Radio Frequency Interference)意为射频干扰。

图2-89所示是X电容和Y电容应用电路，这是开关电源的220 V 交流输入电路，也称为瞬变滤波电路或称为EMI滤波器。电路中的R1为压敏电阻器，L1和L2是铁氧体线圈，FU1为熔断器。


图2-90是开关电源中的X电容器和Y电容器实物图。


EMI滤波器作用提示
EMI滤波器设置在220 V交流电进线与整流电路之间，用来滤除市电网中的电压瞬变和高频干扰，同时也防止开关电源中的开关管产生的高频干扰传输到市电网中，形成对其他用电器的高频干扰。

1.差模高频干扰信号与X电容电路分析

220 V 交流电进线为两根，一是火线，二是零线。这两根线上会产生两种高频干扰信号，即差模高频干扰信号和共模高频干扰信号，如图2-91所示。

从图中可以看出，高频干扰信号U1和U2方向相同，且它们大小相等，这样的两个信号称为共模信号;高频干扰信号U3和U4方向相反，且它们大小相等，这样的两个信号称为差模信号。


在电路中接入X电容C3后，由于高频干扰信号频率比较高，C3对高频干扰信号的容抗小，这样差模高频干扰信号通过X电容C3成回路，如图2-92所示，而不能加到后面的整流电路中，达到消除差模高频干扰信号的目的。


2.共模高频干扰信号与Y电容电路分析

图2-93是Y电容消除共模高频干扰信号示意图，抑制共模高频干扰信号必须用两只Y电容，因为火线和零线上都有高频干扰信号。


火线上的共模高频干扰信号通过Y电容C1到地线，零线上的共模高频干扰信号通过Y电容C2到地线，这样共模高频干扰信号就不能加到后面的电路中，达到抑制共模高频干扰信号的目的。

X电容器要求提示
对安规电容器的基本要求是，X或Y电容器失效后，不会导致电击，也不危及人身安全，为此X电容器和Y电容器都需要取得安全检测机构的认证，如 UL、CSA 等标识，并在电容器外壳上标出这些标记。图2-94所示是X电容器和Y电容器实物照片。


图2-94 X 电容器和Y电容器实物照片

X电容器通常是黄色的方形电容器，Y电容器则多为橙色或蓝色的圆形电容器。安规电容器上会标出耐 压 AC 250 V 或 AC 275 V， 但是它们真正的直流耐压高达 5 000 V以上，所以不得随意使用标称耐压AC 250 V 或 者 DC 400 V 之 类 的普通电容器代用。

由于火线与零线之间直接接X电容器，它主要受电压峰值的影响，为了避免短路，重点关心的参数是耐压等级，在电容值上没有定限制值。

在安规标准中，安规电容器分有安全等级，即应用中允许的峰值脉冲电压。X电容器按脉冲电压大小分为X1、X2 和 X3 三种安全等级。它们的区别主要在耐压参数上：

X1 >2.5 kV，X1≤4.0 kV;

X2 ≤2.5 kV;

X3 ≤1.2 kV。

Y电容器要求提示
火线与地线直接接Y电容器，这时主要涉及漏电安全的问题，因此Y电容器重点关注的参数是绝缘等级，按绝缘等级分，Y电容器有多种：Y1、Y2、Y3和Y4。

Y1电容器双重绝缘或加强绝缘≥250 V，耐高压大于8 kV;

Y2电容器基本绝缘或附加绝缘≥150 V、 ≤250 V，耐高压大于5 kV;

Y3电容器基本绝缘或附加绝缘≥150 V、 ≤250 V;

Y4电容器基本绝缘或附加绝缘<150 V，耐高压大于2.5 kV。

太大容量的Y电容器会在电源断电后对人和元器件产生不良影响，所以Y电容器的电容量必须受到限制。规定Y电容器的容量应不大于0.1 mF。Y电容器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电容器的耐压性能对保护人身安全具有重要意义。

3.安规电容认证标记

表2-11所示是主要国家安规电容认证标记。