電容作用以及X電容和Y電容的區(qū)別

作為無(wú)源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：

1、應(yīng)用于電源電路，實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲(chǔ)能方面電容的作用，下面分類詳述之：

1)濾波

濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會(huì)用到。從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過(guò)，電容越大高頻越容易通過(guò)。具體用在濾波中,大電容(1000uF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。

曾有網(wǎng)友將濾波電容 比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變，由此可知，信號(hào)頻率越高則衰減越大，可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。 它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過(guò)程。

2)旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放 電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過(guò)大 電流毛刺時(shí)的電壓降。

3)去藕

去藕，又稱解藕。從電路來(lái)說(shuō)，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上 升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈)，這種電流相對(duì) 于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防 途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng) 電流的變化大小來(lái)確定。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。

4)儲(chǔ)能

儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000uF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

2、應(yīng)用于信號(hào)電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數(shù)的作用：

1)耦合

舉個(gè)例子來(lái)講，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗,這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。

2)振蕩/同步

包括RC、LC振蕩器及晶體的負(fù)載電容都屬于這一范疇。

3)時(shí)間常數(shù)

這就是常見(jiàn)的 R、C 串聯(lián)構(gòu)成的積分電路。當(dāng)輸入信號(hào)電壓加在輸入端時(shí)，電容(C)上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過(guò)電阻(R)、電容(C)的特性通過(guò)下面的公式描述：

i = (V/R)e-(t/CR)

 

 

電容作用以及X電容和Y電容的區(qū)別

在交流電源輸入端,一般需要增加3個(gè)安全電容來(lái)抑制EMI傳導(dǎo)干擾。交流電源輸入分為3個(gè)端子：火線（L）/零線（N）/地線（G）。在火線和零線抑制之間并聯(lián)的電容,一般稱之為X電容。由于這個(gè)電容連接的位置也比較關(guān)鍵,同樣需要符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。X電容同樣也屬于安全電容之一。根據(jù)實(shí)際需要,X電容的容值允許比Y電容的容值大,但此時(shí)必須在X電容的兩端并聯(lián)一個(gè)安全電阻,用于防止電源線拔插時(shí),由于該電容的充放電過(guò)程而致電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí),在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢?必須小于原來(lái)額定工作電壓的30%。

在火線和地線之間以及在零線和地線之間并接的電容,一般統(tǒng)稱為Y電容。 這兩個(gè)Y電容連接的位置比較關(guān)鍵,必須需要符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn), 以防引起電子設(shè)備漏電或機(jī)殼帶電,容易危及人身安全及生命。它們都屬于安全電容,從而要求電容值不能偏大,而耐壓必須較高。一般情況下,工作在亞熱帶的機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過(guò)0.7mA;工作在溫帶機(jī)器,要求對(duì)地漏電電流不能超過(guò)0.35mA。因此,Y電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^(guò)4700PF（472）。
特別指出：
作為安全電容之一的X電容,也要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。X電容一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和耐壓AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓高達(dá)2000V以上,使用的時(shí)候不要隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的的普通電容來(lái)代用。作為安全電容的Y電容,要求必須取得安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。Y電容外觀多為橙色或藍(lán)色,一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志（如UL、CSA等標(biāo)識(shí)）和耐壓AC250V或AC275V字樣。然而,其真正的直流耐壓高達(dá)5000V以上。 必須強(qiáng)調(diào),Y電容不得隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的普通電容來(lái)代用。

通常,X電容多選用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容。這種類型的電容,體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也很大,而其內(nèi)阻相應(yīng)較小。普通電容紋波電流的指標(biāo)都很低,動(dòng)態(tài)內(nèi)阻較高。用普通電容代替X電容,除了電容耐壓無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)之外,紋波電流指標(biāo)也難以符合要求。

根據(jù)IEC 60384-14,電容器分為X電容及Y電容,

1. X電容是指跨於L-N之間的電容器,
2. Y電容是指跨於L-G/N-G之間的電容器.
(L=Line, N=Neutral, G=Ground)

X電容底下又分為X1, X2, X3,主要差別在於:

1. X1耐高壓大於2.5 kV, 小於等於4 kV,
2. X2耐高壓小於等於2.5 kV,
3. X3耐高壓小於等於1.2 kV

Y電容底下又分為Y1, Y2, Y3,Y4, 主要差別在於: (耐直流電壓等級(jí))

1. Y1耐高壓大於8 kV,
2. Y2耐高壓大於5 kV,
3. Y3耐高壓 n/a
4. Y4耐高壓大於2.5 kV

它們用在電源濾波器里,起到電源濾波作用,分別對(duì)共模,差模工擾起濾波作用.

安規(guī)電容是指用于這樣的場(chǎng)合，即電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致電擊，不危及人身安全. 它包括了X電容和Y電容。

x電容是跨接在電力線兩線（L-N）之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間（L-E，N-E）的電容，一般是成對(duì)出現(xiàn)。基于漏電流的限制，Y電容值不能太大，一般X電容是uF級(jí)，Y電容是nF級(jí)。X電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾。

安規(guī)電容安全等級(jí)

安規(guī)電容安全等級(jí) 應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓 過(guò)電壓等級(jí)（IEC664）
X1 ＞2.5kV ≤4.0kV Ⅲ
X2 ≤2.5kV Ⅱ
X3 ≤1.2kV ——

安規(guī)電容安全等級(jí) 絕緣類型 額定電壓范圍

Y1 雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣 ≥ 250V
Y2 基本絕緣或附加絕緣 ≥150V ≤250V
Y3 基本絕緣或附加絕緣 ≥150V ≤250V
Y4 基本絕緣或附加絕緣 ＜150V

Y 電容的電容量必須受到限制，從而達(dá)到控制在額定頻率及額定電壓作用下，流過(guò)它的漏電流的大小和對(duì)系統(tǒng)EMC性能影響的目的。
GJB151規(guī)定Y電容的容量應(yīng)不大于0.1uF。Y電容除符合相應(yīng)的電網(wǎng)電壓耐壓外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面有足夠的安全余量，避免在極端惡劣環(huán)境條件下出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象，Y電容的耐壓性能對(duì)保護(hù)人身安全具有重要意義。

再補(bǔ)充一點(diǎn)選擇應(yīng)注意的地方：

一.抑制電源電磁干擾用電容器

當(dāng)在電源跨線電路中使用電容器來(lái)消除噪音時(shí)，不僅僅只有正常電壓，還必須考慮到異常的脈沖電壓（如閃電）的產(chǎn)生，這可能會(huì)導(dǎo)致電容器冒煙或者起火。所以，跨線電容器的安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于在不同國(guó)家有嚴(yán)格規(guī)定，故必須使用經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的電容器。

二.不允許將直流電容器用作跨線電容器使用：

對(duì)于X2類抑制電源電磁干擾用電容器應(yīng)適用于在電容器失效時(shí)不會(huì)導(dǎo)致電擊危險(xiǎn)的場(chǎng)合，如電源跨線路連接，可承受2.5kV的脈沖電壓。

對(duì)于Y2類抑制電源電磁干擾用電容器應(yīng)適用于在電容器失效時(shí)不會(huì)導(dǎo)致電擊危險(xiǎn)的場(chǎng)合，用于電源跨線路連接時(shí)，能承受5kV的脈沖電壓沖擊，不致發(fā)生擊穿現(xiàn)象。

1. X電容，聚苯乙烯（薄膜乙烯）電容，聚苯乙烯 的耐電壓較高，適合EMI 電路的高壓脈沖吸收作用。

2.容量計(jì)算：一般兩級(jí)X電容，前一級(jí)用0.47uF,第二基用0.1uF；單級(jí)則用0.47uF.目前還沒(méi)有比較方便的計(jì)算方法。（電容容量的大小 和電源的功率無(wú)直接關(guān)系）

X電容所說(shuō)的是峰值電壓，不是額定電壓，X電容一般用MPX（金屬化聚丙烯模電容）他們的額定電壓也是幾百伏，如一種X2標(biāo)示為MPX-X2-250VAC/275VAC。

電容作用以及X電容和Y電容的區(qū)別