現(xiàn)代電路和電子應(yīng)用中的電容是平滑和濾波電源線及旁路信號不可或缺的無源器件。在AC/DC EMC濾波的應(yīng)用中，用來過濾交流電源噪聲的兩種特殊的X和Y電容通常統(tǒng)稱為 “安規(guī)電容” 。
本文將說明如何使用X或Y電容，以及為何這些安規(guī)電容在現(xiàn)代電路設(shè)計中至關(guān)重要。
何謂X電容
X電容通常被稱為 “線對線” 或 “跨線” 電容，用來減少由交流電源的差模噪聲引起的EMI/RFI。X電容跨接在火線和零線之間以過濾傳導(dǎo)干擾、電壓浪涌和電壓瞬變引起的負面影響。X電容提供干凈的交流信號給電路因此會受到所有交流線路變化的影響，如果超出電容的電壓或功率閾值可能會造成危險。X電容由于特殊的設(shè)計，其失效模式為短路，過應(yīng)力下產(chǎn)生短路觸發(fā)斷路器或保險絲斷開。如果沒有安裝過電流保護裝置或未做出反應(yīng)，X電容將潛藏引起火災(zāi)的巨大風險。
何謂Y電容
Y電容通常稱為 “線對地” 或 “旁路” 電容，跨接在火線與地線之間以處理由共模噪聲引起的EMI/RF。Y電容還可能因傳導(dǎo)干擾、過電壓浪涌和電壓瞬變而受到交流線路變化的影響，如果超出電容閾值會導(dǎo)致電容故障并造成危險。Y電容的特殊設(shè)計與X電容不同，其失效模式為開路，導(dǎo)致電路會受到未濾波交流電源的影響。Y電容引起火災(zāi)的風險較低。
安規(guī)電容分類
X電容 (線對線)
Y電容 (線對地)
圖片來源：All About Circuits
安規(guī)電容分類
與許多安全關(guān)鍵器件一樣，安規(guī)電容的容量和閾值是以各種標準和相應(yīng)的分類來標示。定義安規(guī)電容的標準有很多，例如IEC 60384-14、UL 1414、UL 1283、CAN/CSA C22.2 No.1和CAN/CSA 384-14。最常見的標準IEC 60384-14定義了X和Y電容安全等級的峰值脈沖電壓。
根據(jù)IEC 60384-14，X電容的分類如下：
- 分類X3 – 值脈沖電壓小于或等于 1.2kV
- 分類X2 – 峰值脈沖電壓小于或等于2.5kV
- 分類X1 – 峰值脈沖電壓在2.5kV至小于或等于4.0kV之間
根據(jù)IEC 60384-14，Y電容的分類如下：
- 分類Y4 – 額定電壓小于 150VAC
- 分類Y3 – 額定電壓小于或等于150VAC至250VAC
- 分類Y2 – 額定電壓小于或等于150VAC至300VAC
- 分類Y1 – 額定電壓小于或等于500VAC
X和Y電容的類型
X和Y安規(guī)電容過濾交流信號并降低EMI，因此它們直接連接危險的交流電源電壓，所以必須認證為 “安規(guī)電容” 以確保在此條件下安全工作。安全濾波電路中使用的安規(guī)電容有各種類型。雖然應(yīng)用不僅于此，但陶瓷表面貼焊和陶瓷盤式安規(guī)電容通常用在抑制干擾、交流線路濾波的應(yīng)用上，而薄膜電容通常用來衰減傳導(dǎo)發(fā)射。
陶瓷電容或薄膜電容皆可作為X或Y電容，但電容的形狀和特性等因素會使某一個類型的電容更適合某些應(yīng)用。陶瓷電容常用在天線耦合、初級和次級耦合如開關(guān)電源，以及抑制線路干擾如電動機控制、繼電器、開關(guān)電源和逆變器的高速開關(guān)控制。薄膜電容具有自愈特性，因此非常適合電容式電源、電表、汽車應(yīng)用以及惡劣的環(huán)境條件。
結(jié)論
X和Y電容對交流電源線路進行濾波以降低敏感的電子應(yīng)用的EMI和RFI。X和Y電容各有分類，具有承受不同等級的連續(xù)交流電、峰值脈沖電壓和電壓瞬變的能力。無論何種應(yīng)用安規(guī)電容都是必不可少的，可以為信號敏感的電子設(shè)備供電，同時還能降低造成火災(zāi)或電擊的風險。