一、安规电容介绍

图 1 安规电容
安规电容是指用于这样的场合的电容器:即使电容器失效后,也不会导致电击、不危及人身安全。安规电容通常只用于抗干扰电路中的滤波。
安规电容的放电特性与普通电容不同:普通电容在外部电源断开后电荷会保留很长时间,用手触摸就会被电到,而安规电容则没有这个问题。出于安全和 EMC 的考虑,一般在电源入口建议加上安规电容。
在交流电源输入端,一般需要增加 3 个安规电容来抑制 EMI 传导干扰。它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模、差模干扰起滤波作用。
二、Y 电容
在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容,一般统称为 Y 电容。这两个 Y 电容连接的位置比较关键,必须符合相关安全标准,以防引起电子设备漏电或机壳带电、危及人身安全及生命。它们都属于安规电容,因此要求电容值不能偏大,而耐压必须较高:一般情况下,工作在亚热带的机器要求对地漏电电流不能超过 0.7 mA,工作在温带的机器要求对地漏电电流不能超过 0.35 mA,因此 Y 电容的总容量一般都不能超过 4700 pF(472)。
Y 电容的电容量必须受到限制,以控制在额定频率及额定电压作用下流过它的漏电流大小和对系统 EMC 性能的影响。GJB151 规定 Y 电容的容量应不大于 0.1 μF。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。
需要特别指出:作为安规电容的 Y 电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y 电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志(如 UL、CSA 等标识)和耐压 AC250 V 或 AC275 V 字样,而其真正的直流耐压高达 5000 V 以上。必须强调,Y 电容不得随意用标称耐压 AC250 V 或者 DC400 V 之类的普通电容来代用。
三、X 电容
在火线和零线之间并联的电容,一般称之为 X 电容。因为这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准;X 电容同样属于安规电容之一。按照实际需要,X 电容的容值允许比 Y 电容的容值大,但此时必须在 X 电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的 30%。
作为安规电容之一的 X 电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X 电容一般都标有安全认证标志和耐压 AC250 V 或 AC275 V 字样,但其真正的直流耐压高达 2000 V 以上;使用时不要随意用标称耐压 AC250 V 或者 DC400 V 之类的普通电容来代用。
通常 X 电容多选用纹波电流比较大的聚酯薄膜类电容。这种类型的电容体积较大,但其允许瞬时充放电的电流也很大,而动态内阻较小;普通电容纹波电流的指标都很低、动态内阻较高,用普通电容代替 X 电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。
四、安规电容的分类
安规电容分为 X 型和 Y 型。交流电源输入分为 3 个端子:火线 L、零线 N、地线 G(L = Line,N = Neutral,G = Ground)。跨于“L-N”之间(即火线与零线之间)的是 X 电容;跨于“L-G/N-G”之间(即火线与地线、零线与地线之间)的是 Y 电容。火线与零线之间的电容就像是“X”,而火线与地线之间的电容像“Y”,这些都不是按材质来分的。
因为火线与零线跨接电容受电压峰值的影响,为避免短路,比较注重的参数就是耐压等级,在电容值上也有一定的限制值,所以 X 型安规电容按能承受的脉冲电压分为 X1、X2、X3 电容。
火线与地线跨接电容要涉及漏电安全的问题,因此它注重的参数就是绝缘等级——太大的容值会在电源断电后对人和器件造成影响,所以 Y 型安规电容按绝缘等级分为 Y1、Y2、Y3、Y4 电容。

图 2 X 电容与 Y 电容的分类