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X电容和Y电容

X和Y电容都是安全电容,区别是:X电容接在输入线两端用来消除差模干扰;Y电容接在输入线和地线之间,用来消除共模干扰 。

X电容:主要是用在L和N之前的电容。

Y电容:用于L和G或N和G地间。

上述的两个电容类型用在器具的话,都必须要有认证才可。

根据IEC 60384-14,X电容主要分为三类:

分类 使用时的峰值脉冲电压 应用范围

X1 >2,5KV and <=4,0KV   高脉冲时使用

X2 <=2,5KV              一般用途

X3 <=1,2KV              一般用途

Y电容主要分类四类:

分类 额定电压范围   耐久性测试前的峰值脉冲电压

Y1 <=250V    8,0KV

Y2 >=150V and <=250V       5,0KV

Y3 >=150V and <=250V       none

Y4

另有一个电容,热地与冷地间的电容

此电容的作用是减少电磁干扰即EMC,具体说是减少EMC的共模干扰。它和开关电源的初极X电容电感组成的各种滤波器起的都是EMC的作用。但你在开关电源的拓扑中是看不到他们的影子的,他们的大体意思是减少对电网和空间的电磁干扰,就像你想活在世上别人也要活一样,电子设备之间也不能互相干扰造成谁都没法工作。

在开关电源的变压器设计中除掉电感量、电流电压参数的设计还有气隙、磁芯材料的选择。在高频工作时,磁芯会因为电流产生振动,线圈会产生谐波。有辐射和传导形式向外传输,在地线上就因为布局和元器件选择的原因存在干扰波,所以有时候需要在一些地方增加电容进行滤波、偏移高频波的谐振点等

就是让高频部分交流经过这个电容接地。而这个电容两侧没有直流关系。对低频交流呈高阻抗。

开关电源工作在相当高的频率(一般都几十KHz以上),选用的这个电容应该不能对开关电源的工作频率呈过高的交流阻抗。

这个电容为什么叫“安规电容”我不大理解。这个电容拆掉了悬空,不会使后面的电路有电力安全隐患,但可能引入EMC问题。这个电容的耐压绝对不能假。外形尺寸,材料封装等都有较高要求。否则就不符合“安规”。

      电子线路与电磁干扰/电磁兼容设计分析

一个好的电子产品,除了产品自身的功能以外,电路设计和电磁兼容性(EMC)设计的技术水平,对产品的质量和技术性能指标起到非常关键的作用。本文通过举例对开关电源的电磁兼容设计,介绍了一般电子产品中电磁干扰的解决方法。

现代的电子产品,功能越来越强大,电子线路也越来越复杂,电磁干扰(EMI)和电磁兼容性问题变成了主要问题,电路设计对设计师的技术水平要求也越来越高。先进的计算机辅助设计(CAD)在电子线路设计方面很大程度地拓宽了电路设计师的工作能力,但对于电磁兼容设计的帮助却很有限。

电磁兼容设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化设计,使之能成为符合各国或地区电磁兼容性标准的产品。EMC的定义是:在同一电磁环境中,设备能够不因为其它设备的干扰影响正常工作,同时也不对其它设备产生影响工作的干扰。

X电容和Y电容0

电磁干扰一般都分为两种,传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。因此对EMC问题的研究就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。

美国联邦通讯委员会在1990年、欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保他们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性。

目前全球各地区基本都设置了EMC相应的市场准入认证,用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势。如:北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、***的VCCEI认证、澳洲的C-tick人证、台湾地区的BSMI认证、中国的3C认证等都是进入这些市场的“通行证”。

电磁感应与电磁干扰

很多人从事电子线路设计的时候,都是从认识电子元器件开始,但从事电磁兼容设计实际上应从电磁场理论开始,即从电磁感应认识开始。

一般电子线路都是由电阻器、电容器电感器、变压器、有源器件和导线组成,当电路中有电压存在的时候,在所有带电的元器件周围都会产生电场,当电路中有电流流过的时候,在所有载流体的周围都存在磁场。

电容器是电场最集中的元件,流过电容器的电流是位移电流,这个位移电流是由于电容器的两个极板带电,并在两个极板之间产生电场,通过电场感应,两个极板会产生充放电,形成位移电流。实际上电容器回路中的电流并没有真正流过电容器,而只是对电容器进行充放电。当电容器的两个极板张开时,可以把两个极板看成是一组电场辐射天线,此时在两个极板之间的电路都会对极板之间的电场产生感应。在两极板之间的电路不管是闭合回路,或者是开路,在与电场方向一致的导体中都会产生位移电流(当电场的方向不断改变时),即电流一会儿向前跑,一会儿向后跑。

电场强度的定义是电位梯度,即两点之间的电位差与距离之比。一根数米长的导线,当其流过数安培的电流时,其两端电压最多也只有零点几伏,即几十毫伏/米的电场强度,就可以在导体内产生数安培的电流,可见电场作用效力之大,其干扰能力之强。

X电容和Y电容1

电感器和变压器是磁场最集中的元件,流过变压器次级线圈的电流是感应电流,这个感应电流是因为变压器初级线圈中有电流流过时,产生磁感应而产生的。在电感器和变压器周边的电路,都可看成是一个变压器的感应线圈,当电感器和变压器漏感产生的磁力线穿过某个电路时,此电路作为变压器的“次级线圈”就会产生感应电流。两个相邻回路的电路,也同样可以把其中的一个回路看成是变压器的“初级线圈”,而另一个回路可以看成是变压器的“次级线圈”,因此两个相邻回路同样产生电磁感应,即互相产生干扰。

在电子线路中只要有电场或磁场存在,就会产生电磁干扰。在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其它系统或本系统内其他子系统的正常工作。

开关电源EMC设计实例

目前大多数电子产品都选用开关电源供电,以节省能源和提高工作效率;同时越来越多的产品也都含有数字电路,以提供更多的应用功能。开关电源电路和数字电路中的时钟电路是目前电子产品中最主要的电磁干扰源,它们是电磁兼容设计的主要内容。下面我们以一个开关电源的电磁兼容设计过程来进行分析。

图1是一个普遍应用的反激式(或称为回扫式)开关电源工作原理图,50Hz或60Hz交流电网电压首先经整流堆整流,并向储能滤波电容器C5充电,然后向变压器T1与开关管V1组成的负载回路供电。图2是进行过电磁兼容设计后的电气原理图。

1、对电流谐波的抑制

一般电容器C5的容量很大,其两端电压纹波很小,大约只有输入电压的10%左右,而仅当输入电压Ui大于电容器C5两端电压的时候,整流二极管才导通,因此在输入电压的一个周期内,整流二极管的导通时间很短,即导通角很小。这样整流电路中将出现脉冲尖峰电流,如图3所示。

这种脉冲尖峰电流如用傅立叶级数展开,将被看成由非常多的高次谐波电流组成,这些谐波电流将会降低电源设备的使用效率,即功率因数很低,并会倒灌到电网,对电网产生污染,严重时还会引起电网频率的波动,即交流电源闪烁。脉冲电流谐波和交流电源闪烁测试标准为:IEC61000-3-2及IEC61000-3 -3。一般测试脉冲电流谐波的上限是40次谐波频率。

解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的方法是在整流电路中串联一个功率因数校正(PFC)电路,或差模滤波电感器。PFC电路一般为一个并联式升压开关电源,其输出电压一般为直流400V,没有经功率因数校正之前的电源设备,其功率因数一般只有0.4~0.6,经校正后最高可达到0.98。PFC电路虽然可以解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的问题,但又会带来新的高频干扰问题,这同样也要进行严格的EMC设计。用差模滤波电感器可以有效地抑制脉冲电流的峰值,从而降低电流谐波干扰,但不能提高功率因数。

图2中的L1为差模滤波电感器,差模滤波电感器一般用矽钢片材料制作,以提高电感量,为了防止大电流流过差模滤波电感器时产生磁饱和,一般差模滤波电感器的两个组线圈都各自留有一个漏感磁回路。

L1差模滤波电感可根据试验求得,也可以根据下式进行计算:

X电容和Y电容2

E=L*di/dt (1)

式中E为输入电压Ui与电容器C5两端电压的差值,即L1两端的电压降,L为电感量,di/dt为电流上升率。显然,要求电流上升率越小,则要求电感量就越大。

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责任编辑:石香