一文了解安規(guī)電容的概念、作用和選型
2017-08-03 14:14:52閱讀量:30876來源:立創(chuàng)商城
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什么是安規(guī)電容?
首先要說一下,“安規(guī)”是安全規(guī)范的簡稱。
安全規(guī)范對產(chǎn)品的裝置與電子組件有明確的陳述及指導(dǎo),以避免由于設(shè)計不良或使用不當(dāng)而導(dǎo)致電擊、能量(打火/拉弧/爆炸)、火災(zāi)、輻射、機械與熱/高溫危險、化學(xué)危險等事故和災(zāi)害,要求生產(chǎn)廠商盡可能給終端使用者提供具有安全、高品質(zhì)的產(chǎn)品,保護(hù)使用者與操作者生命、財產(chǎn)安全。
安規(guī)電容器是行業(yè)對抑制電源電磁干擾用固定電容器的俗稱,因為該類電容符合安全規(guī)范、且通過安全規(guī)范測試/認(rèn)證,同時其本體印刷有多個國家的安全認(rèn)證LOGO/標(biāo)志,故而稱為安規(guī)電容器。此類電容在實際應(yīng)用中的“安規(guī)”表現(xiàn)在:即使電容器失效后,也不會導(dǎo)致電擊,不危及人身安全;此外,它采用阻燃材料制造,頂多會爆炸(只是炸裂,沒有火產(chǎn)生,只產(chǎn)生氣體),然后就是短路,不會導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。
安規(guī)電容的作用&分類
安規(guī)電容通常只用于抗干擾電路中的濾波作用。它們用在電源濾波器里,起到電源濾波作用,分別對共模,差模干擾起濾波作用。例如:當(dāng)在電源跨線電路中使用電容器來消除噪音時,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,這可能會導(dǎo)致電容器冒煙或者起火。所以,跨線電容器必須使用安規(guī)電容。通常,出于安全考慮和EMC考慮,一般在電源入口建議加上安規(guī)電容。
交流安規(guī)電容在電路的位置及作用
﹙1﹚Across-the-line接線間
﹙2﹚Antenna-coupling天線耦合
﹙3﹚Line-bypass 旁路
根據(jù)IEC60384-14,電容器分為X電容和Y電容,如(圖2)所示
?X電容是指跨于L-N之間的電容
?Y電容是指跨于L-G/N-G之間的電容
注:(L=LINE N=NEUTRAL G=GROUND)
即:火線-零線間的是X電容,火線或零線與地線間的是Y電容。
※備注說明:一般作安規(guī)測試時,元件需同時通過X電容和Y電容的測試標(biāo)準(zhǔn)。
例如X1/Y2代表元件同時符合X電容和Y電容的測試標(biāo)準(zhǔn)。
2.1. X容
根據(jù)安全等級,X容可以分為3類:
X容一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和耐壓AC250V或AC275V字樣,但從上表中可以看到,其真正的直流耐壓高達(dá)至少2500V(X2)以上。所以使用的時候不要隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的的普通電容來代用。
通常,X電容多選用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,動態(tài)內(nèi)阻較高。用普通電容代替X電容,除了電容耐壓無法滿足標(biāo)準(zhǔn)之外,紋波電流指標(biāo)也難以符合要求。
根據(jù)實際需要,X電容的容值允許比Y電容的容值大。但此時必須在X電容的兩端并聯(lián)一個安全電阻,防止拔掉電源線時由于該電容的放電過程太慢而致電源線插頭長時間帶電。安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在工作之中的機器電源線被拔掉時,在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢唬┍仨毿∮谠瓉眍~定工作電壓的30%。
2.2.Y容
Y容可以分為4類:
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)和耐壓AC250V或AC275V字樣。然而,從上表可以看到,其真正的直流耐壓高達(dá)5000V(Y2)以上。必須強調(diào),Y電容不得隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V或者DC400V之類的普通電容來代用。
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,流過它的漏電流的大小和對系統(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。一般情況下,工作在亞熱帶的機器,要求對地漏電電流不能超過0.7mA;工作在溫帶機器,要求對地漏電電流不能超過0.35mA。因此,Y電容的總?cè)萘恳话愣疾荒艹^4700PF(472)。
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電容的耐壓性能對保護(hù)人身安全具有重要意義。
Y1屬于雙絕緣Y電容,用于跨接一二次側(cè);Y2則屬于基本單絕緣Y電容,用于跨接一次側(cè)對地保護(hù)即FG線。
2.3. X容與Y容的區(qū)別
1. 0X電容抑制差模干擾,Y電容抑制共模干擾。
2. 基于漏電流的限制,Y電容值不能太大,一般X電容是uF級,Y電容是nF級。
3. X電容常采用金屬化聚丙烯薄膜電容器(MPX);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。X電容采用塑封、方形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部高壓OPP材料(金屬化聚丙烯材料卷繞加工而成),OPP材質(zhì)不但有更好的電氣性能,而且與電源的輸入端并聯(lián)可以有效的減小高頻脈沖對電源的影響。
Y電容常采用高壓瓷片的。
安規(guī)電容使用注意事項
1. X、Y電容必須滿足使用的電壓要求,對于超過標(biāo)稱電壓的,可以選擇串聯(lián)使用來均壓,但是必須使用完全一致的電容串聯(lián)。
2. X、Y電容必須滿足溫度要求。對于Y電容,UL認(rèn)證時的溫度最高只能為85度,這是由于UL標(biāo)準(zhǔn)最高只進(jìn)行85度的測試;但是歐洲認(rèn)證的溫度往往較高,目前UL同意采用歐洲認(rèn)證的Y電容溫度作為最高的使用溫度。
3. 考慮電路輸入端的可能的脈沖電壓的大小,不同的電容承受脈沖電壓的大小不同,電容的耐壓不能小于電路中的脈沖電壓的峰值。例如:UPS的輸入端,考慮過電壓等級III,一般來說脈沖電壓峰值為4000V,所以輸入端只能選擇X1、Y1、Y2電容。
4. Y1、 Y2電容作為安全電容的X、 Y 電容,要求必須取得安全檢測機構(gòu)的認(rèn)證。電容外觀一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志(如UL、CSA 等標(biāo)識)和耐壓AC250V 或AC275V 字樣字樣。必須強調(diào),X、Y 電容不得隨意使用標(biāo)稱耐壓AC250V 或者DC400V 之類的普通電容來代用。
安規(guī)電容選型
對于逆變器中X、Y電容的選擇,我們需要考慮所要求的絕緣要求,如基本絕緣、附加絕緣、雙重絕緣、加強絕緣等。在不同的絕緣要求中,電容的選擇也是存在區(qū)別的。
根據(jù)電路的工作電壓,過電壓等級選擇合適的安規(guī)電容。
安規(guī)電容的絲印識讀
1.制造廠商的商標(biāo)(LOGO)
2.制造廠商型體(MKP)及電容認(rèn)證類別(X2級)
3.電容標(biāo)稱容量(對于RC組件,需有標(biāo)稱電阻阻值)
安規(guī)電容容量優(yōu)先選用E6數(shù)系:1.5、2.2、3.3、4.7、6.8的及其10進(jìn)倍數(shù)
也可以選E12數(shù)系:1、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2
4.容量允許偏差
K級(±10%);J級(±5%);M級(±20%)
(IEC60384-14標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)公差為±20%,一般選用K級)
5.額定電壓及電源性質(zhì)(交流電壓可用符號~表示)
一般使用額定電壓值:250VAC、275(280)VAC、305(310)VAC、440VAC、760VAC
電容器的額定電壓應(yīng)等于或大于所連接電源電壓,電容器的設(shè)計應(yīng)考慮系統(tǒng)電壓高于其標(biāo)稱電壓10%
6.氣候差別
下限溫度-40;上限溫度+105,穩(wěn)態(tài)濕熱試驗持續(xù)時間21天
依IEC60384-14標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)濕熱試驗持續(xù)時間分為21天和56天,默許為21天,一般氣候類別后緊跟一個字母表示阻燃等級。阻燃等級采用針焰烯燒試驗進(jìn)行,分為A\B\C三個等級,IEC60384-14標(biāo)準(zhǔn)默許C級。
依IEC60384-14標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)濕熱試驗持續(xù)時間分為21天和56天,默許為21天,一般氣候類別后緊跟一個字母表示阻燃等級。阻燃等級采用針焰烯燒試驗進(jìn)行,分為A\B\C三個等級,IEC60384-14標(biāo)準(zhǔn)默許C級。
附錄:常見的安規(guī)標(biāo)志
L7805CV-DG/線性穩(wěn)壓器(LDO) | 0.5637 | |
AMS1117-3.3/線性穩(wěn)壓器(LDO) | 0.1237 | |
BAT54C,215/肖特基二極管 | 0.0334 | |
LM358DR2G/運算放大器 | 0.35 | |
CJ431/電壓基準(zhǔn)芯片 | 0.1147 | |
LM393DR2G/比較器 | 0.318 | |
ADUM4160BRWZ-RL/隔離式USB芯片 | 31.6 | |
SS8050/三極管(BJT) | 0.035 | |
8S005/錫膏/錫漿 | 17.67 | |
B0505S-1WR3/隔離電源模塊 | 2.34 |