浅析开关电源中安规电容

浅析开关电源中安规电容

【摘要】本文主要探讨了开关电源中的安规电容定义，分类作用及安规电容的选择的方法。

【关键词】安规电容；X电容；Y电容

开关电源中使用的电容器种类很多，如滤波电容、耦合电容、振荡电容、软启动电容、频率补偿电容、安规电容等。其中安规电容对于开关电源起着很重要的作用，那么什么是安规电容呢？

安规——最佳的英文解释应当是Production Compliance。是指产品从设计到销售到终端用户，贯穿产品使用的整个寿命周期，相对于销售地的法律、法规及标准产品安全符合性。这种产品安全符合性不仅仅包含了普通意义上的产品安全，同时还包括产品的电磁兼容与辐射、节能环保、食品卫生等等方面的要求。关于很多人把安规理解成安全规范，其意思似乎变成了单纯的法律法规及标准了，如果理解成安全+规范，似乎已经足以表达安规的大部分意思了。

安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全。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。处于安全考虑和EMC考虑，一般在电源入口建议加上安规电容。

图1

根据IEC 60384-14 ，电容器分为X电容Y电容：

１）X电容是指跨接于L-N之间电容

２）Y电容是指跨接于L-G/N-G之间电容

L=line，N=neutral G=groud

X电容根据耐压和用途的不同底下有分为X1、X2、X3主要差别在于：

１）X1耐高压大于2.5kＶ小于等于4kＶ

２）X2耐高压小于等于2.5kＶ

３）X3耐高压小于等于1.2kＶ

在交流电源输入端,一般需要增加安规电容来抑制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。在EMI 滤波器中常用的是X2电容器，其容量范围是1nF-1uF。X2电容器的接线位置如图1，图中C1、C4均属于X2电容器，二者均并联在电网之间，可以滤除差模干扰，对于差模信号滤波器相当于三阶CLC型低通滤波器。C2、C3跨接在输出端中点接地，主要滤除共模信号，对于共模信号滤波器相当于一个二阶LC低通滤波器。

Y电容底下有分为Y1、Y2 、Y3、Y4

１）Y1耐高压大于8ｋV

２）Y2耐高压大于5ｋV

３）Y3耐高压大于n/a

４）Y4耐高压大于2.5ｋV

图2

在集成开关电源中最常用的是Y1和Y2电容器。Y1电容器的额定电压为交流250V，它接在一次侧（输入端）和二次侧（输出端）之间，及跨接在安全绝缘区的两端。Y1电容器可为一次侧耦合到二次侧的干扰电流提供回流路径，防

止该电流通过二次侧耦合到大地。为了避免将Y1电容器的噪声耦合到单片开关电源的源极引脚，应将Y1电容器的一端接一次侧直流高压，另外一端接二次侧的公共端，Y1的接线位置如图2中C1所示。为使Y1电容器有效工作，它与高频变压器T引脚之间的印刷电路板（PBC）走线应尽可能的短捷并走直线。Y1常用的容量范围是1-2.2nF，（下转第２０３页）（上接第１７２页）耐压一般不低于1.5kV。适当增大Y1的容量可以降低共模EMI噪声，但也会增加对地的漏电流。

安规电容的参数选择：

X电容选用聚苯乙烯（薄膜乙烯）电容，电容的额定电压：100V-30ｋV 主要特点：稳定，低损耗，体积较大。作用：对稳定性和损耗要求较高的电路，聚苯乙烯的耐电压较高，适合EMI电路的高压脉冲吸收作用。

容量计算：一般两级X电容，前一级用0.47uF,第二基用0.1uF；单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。（电容容量的大小和电源的功率无直接关系）

Y电容的电容量必须受到限制，从而达到控制在额定频率及额定电压作用下，流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151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。

【参考文献】

［１］沙占友．单片开关电源设计200例[M]．机械工业出版社，2009．