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开关电源中的X电容和Y电容

文章出处：www.jeccap.cn

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发表时间：2023-09-21 14:25:45

一直以来,开关电源电路的”电磁干扰”就是一个重要的解决结点.从原理来讲,电磁干扰主要来自于两个方面:即传导干扰和辐射干扰.传导干扰是由于电路中寄生参数的存在,以及开关电源中调频开关器件的开通与判断,使得开关电源在市电交流输入端产生较大共模干扰和差模干扰.而辐射干扰是指,由于导体中电流的变化会在其周围空间中产生变化的磁场,而变化的磁场又产生变化的电场,这一变化电流的幅值和频率决定其产生的电磁的大小以及其作用范围.因此,则又分为近场干扰和远场干扰.
为了减轻和抵制这些电磁干扰对电网以及电子设备产生的危害,工程技术人员在电路设计时X和Y电容的方法.X电容抵制差模干扰,Y电容抵制共模干扰,X电容和Y电容同属于安规电容.当安规电容器失效后,不会产生电击,不会危及人身安全.安规电容通常用于抗干扰电路中,起滤波的作用.安规电容的放电和普通电容不一样,普通电容在外部电源断开后电荷会保留很长时间,如果用手触摸就会被电到,而安规电容则没这个问题.因此,对于安规电容的Y,其电容量必须受到限制,在额定频率及额定电压作用下,控制Y电容的容量,从而达到渡过Y电容的漏电流的大小对系统EMC(Electro Magnet Compathilty的缩写,意为电磁兼容性”)性能的影响.根据GJB-151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裕量,避免在极端恶劣环境条件下使用时出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全,具有非常重要的意义.
由于X电容和Y电容在电路中所处的安装位置不一样,因此,各自的安全等级有较大的差别.具体可参见等级表：
X电容等级

Y电容等级

X电容是跨接在电力线两线(L-N)之间的电容,其接法较为简单,如下图中的C1,C2.Y电容的接法,则相对复杂一些.Y电容一般分为Y1和Y2，既可同时使用,也有单独使用Y1或者Y2.同时使用时,Y1和Y2分别跨接在电力线丙线和地之间(L-E,N-E),参见下图:单独使用时,分四种情况,分别是:
连接到初级高压和次级输出正
连接到初级高压和次级地线,
连接到初级地和次级正
连接到初级地和次级地
下图中,C1和C2属于X电容,CY1,CY2和CY属于Y电容.CY的接法,在这里采用了较为觉的初级地到次级地的接法,即热地和冷地的接法.

前面讲过,X电容抑制差模干扰,Y电容抑制共模干扰.无论那种干扰,对净化电网环境,对各类电器负载,都是一种潜在的危害.根据IEC60384-14标准,在电路中采取X电容和Y电容,只是消除或减轻干扰措施之一.而消除或者减轻干扰并提高电磁兼容性措施,其途径并不是单一.如下力中的L1,实际上赞同于一个扼流圈,对抑制共模干扰就直到了很好的辅助作用.

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