電路濾波之X電容和Y電容的基礎(chǔ)知識(shí)

前言

電容器是電抗元件，電容器的阻抗是頻率的函數(shù)，典型的應(yīng)用比如說(shuō)低通濾波器（LPF），它可以通過(guò)低頻，阻止高頻干擾。另一個(gè)例子是高通濾波器（HPF），它可以通過(guò)高頻，但可以阻擋低頻。這些是一些基本的濾波器類型，可以組合起來(lái)以創(chuàng)建其他更復(fù)雜的濾波器，例如帶通或陷波濾波器。

電子濾波器可以通過(guò)許多不同的方式實(shí)現(xiàn)。它們只能使用模擬組件來(lái)制作，例如電容器，電感器，電阻器，晶體管和運(yùn)算放大器。也可以使用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，比如數(shù)字信號(hào)處理電路由專用計(jì)算機(jī)或微控制器以及匹配的應(yīng)用軟件組成。模擬濾波器又分為無(wú)源濾波器和有源濾波器。有源濾波器使用放大電路和對(duì)應(yīng)元器件組成，例如晶體管和運(yùn)算放大器，而無(wú)源濾波器僅使用電阻器，電感器和電容器。無(wú)源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是，除了處理后的信號(hào)本身外，不需要電源，而有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是減小了尺寸，但是成本較高。

線性濾波器

線性濾波器電容器中最簡(jiǎn)單的就是電容濾波器，用于減少噪聲源對(duì)設(shè)備的影響，從而改善設(shè)備的性能。例如，電視機(jī)使用這種濾波器來(lái)減少圖像閃爍。一些強(qiáng)噪聲源的設(shè)備使用線性濾波器，以防止它們干擾其他設(shè)備。線性濾波器中比較常見(jiàn)的兩種拓?fù)洌篨和Y電容器。由于在發(fā)生故障時(shí)有起火的危險(xiǎn)，因此X和Y型電容器必須遵守附加的安全規(guī)定。

X電容

X電容器跨接在輸入線兩側(cè)，在以下示意圖中可以看到此拓?fù)洌?/p>

X電容器的作用是衰減某些來(lái)自電源線的電噪聲，也可以衰減開(kāi)關(guān)電源對(duì)電源線的共模干擾。X電容器容值在100nF和10μF之間，其材料是聚丙烯，當(dāng)用于高頻應(yīng)用時(shí)，聚酯電容器可能會(huì)過(guò)熱。如果線路電壓為直流，則可以使用電解電容器。X電容器如果發(fā)生故障，可能會(huì)造成安全隱患。電容器可能會(huì)以兩種故障模式之一發(fā)生故障：開(kāi)路或短路。

Y電容

Y電容器連接在線路和設(shè)備的機(jī)箱之間。在以下示意圖中可以看到此拓?fù)洌?img decoding="async" class="aligncenter" src="https://wximg.eefocus.com/forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_jpg%2FS1IiaGzQEaKheDZe4voOlMM4yCotdql3RtVCsiaRnsGLwdrQYz2BsLmbU1PWLzda7twib5ttiazeniaU22vXrBKdeOQ%2F640%3Fwx_fmt%3Djpeg%26amp%3Bfrom%3Dappmsg&s=105c42" />

Y電容器的作用與X電容器類似，但是主要是解決共模干擾的問(wèn)題。設(shè)備具有接地的機(jī)箱時(shí)，可以使用此拓?fù)?。機(jī)箱本身可以充當(dāng)電磁屏蔽（法拉第籠），以保護(hù)設(shè)備免受外部RF干擾。萬(wàn)一電容器發(fā)生故障，這種拓?fù)鋵?duì)用戶來(lái)說(shuō)可能更危險(xiǎn)。

如果一個(gè)或兩個(gè)Y電容器在開(kāi)路模式下發(fā)生故障，則除了失去有效濾波之外，什么也不會(huì)發(fā)生。這可能會(huì)導(dǎo)致性能下降，尤其是在使用更敏感的設(shè)備時(shí)，但不會(huì)造成安全隱患。

如果Y電容器之一在短路模式下發(fā)生故障，則結(jié)果是設(shè)備的機(jī)箱直接連接到線路電壓。如果用戶觸摸機(jī)箱，則有觸電的危險(xiǎn)。在兩個(gè)Y電容器同時(shí)發(fā)生故障的極少數(shù)情況下，存在著火的危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使電源電壓短路。為避免這些危險(xiǎn)，必須通過(guò)三芯電源插頭將機(jī)箱良好接地。電源線插頭上的第三個(gè)插腳已連接至家用電氣設(shè)備中的接地線。此外，必須安裝正確的保險(xiǎn)絲以防止火災(zāi)。

Y電容器的電容值范圍很廣，介于0.001μF和1μF之間。對(duì)于Y電容器，金屬化電容器和薄膜電容器比陶瓷電容器更可取，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩姆€(wěn)定性，較高的電容值和自恢復(fù)能力，并且金屬化電容器的故障模式趨于開(kāi)路，而陶瓷的故障模式則傾向于短路。電容器容易發(fā)生短路，這對(duì)用戶而言可能更危險(xiǎn)。

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