继续电容的滤波作用,讲完普通电容,再看下一种电源电路中常用的电容——安规电容。
安规电容分为X电容与Y电容,一般用于电源电路中,抑制EMI/RFI(电磁干扰、辐射干扰)。
那为什么要叫安规电容呢?
因为要求此电容必须取得安全检测机构的认证,一般情况下,安规电容的外壳上,会有相应认证的丝印。那为什么要进行认证?因为要求此电容在失效情况下,也不能导致电击,不能危害人身安全。这也从侧面说明了,X、Y电容一般用于强电环境。
上面也说了,X、Y电容用来抑制EMI/RFI,这是因为ACV输入时,带有2种高频干扰信号,即差模干扰与共模干扰,需要安规电容来滤除。
差模干扰,就是干扰信号是方向相反,大小相同;反之,干扰信号方向相同,大小也相同,则是共模干扰。
看图1的电路。
图1共模与差模ACV输入时,除了火线与零线,还有一个地线。从图中可以看出,1与2是方向相反的,即差模,3与4是方向相同的,即共模。,且可以推断出以下信息:差模是传输线之间的,共模是传输线对地之间的。
X电容为什么要称为X电容,Y电容为什么要叫做Y电容?
,看图1,C1的位置,再加上L、N线,看起来看个X,所以滤除差模的电容叫做X电容(其实,也像斜倒的H);C2、C3的位置,加上接地,看起来像个Y,因此滤除共模的电容叫做Y电容。
此处滤波分析,都是将电容看做导体,干扰信号直接从电容处经过,从而不对后级电路产生影响。比如差模滤波,就是从1至电容C1,再到2,干扰信号不再进入到后面的电路,从而达到消除信号干扰的目的。共模滤波的分析类似,L线上的干扰经过C2到地,N线上的干扰经过C3到地。
除了电源电路,其他电路中也会有此类干扰信号的存在,比如USB接口,需要考虑共模干扰,在布线时,尽量添加共模电感,当然,只是USB转串口之类,不走大量高速数据,只需周边敷铜包地即可。
X电容分为X1、X2、X3,因为是接在传输线之间,主要考虑电压幅度,因此,X电容看的是耐压程度,分为3类,也是因为耐压的不同。
Y电容是接在传输线与地线之间,主要是涉及到漏电流问题,因此,Y电容是按照绝缘等级来分类,分为Y1、Y2、Y3、Y4这4类。(PS,Y3好像被取消了)
尤其需要注意的是,安规电容的丝印上,耐压可能就写了V之类,假如手上没有安规电容,可不要拿普通的电容,耐压也是V的来代替,因为安规电容的实际耐压可远远不止V。
我们前面有说过电阻,讲过电阻的分压功能,分压就是把电阻串联了。
电阻串联后,总的阻值变大,并联后,电阻变小,看图2。
图2电阻的串并联R3等效于R1与R2的串联,R6等效于R4与R5的并联。很明显,电阻的串联是相加,并联是倒数和的关系。
那么,电容的情况又是怎么样呢?等效情况见图3。
图3电容的串并联下面我们来进行分析,首先,要明白一个前提,电容是隔直的。
1——串联情况:看图3左边,串联电路,经过的电流是一样的,即通过C1与C2的电流相等,而根据电荷公式Q=It,那么,C1的电荷Q1与C2的电荷Q2也相等,因为电流不变,等效电容C3的电荷也就相同,即Q1=Q2=Q3。C1的电压U1与C2的电压U2相加就是总电压,即U1+U2=U,电荷还有一个公式Q=UC,我们推导得出Q3/C3=Q1/C1+Q2/C2,因为电荷相等,统一去除,那么1/C3=1/C1+1/C2。
这种情况,与电阻的并联相似。
2——并联情况:看图3右边,电容两端的电压是相等,即U4=U5=U6,上图的总电荷是Q4+Q5=U4*C4+U5*C5;下图的总电荷是Q6=U6*C6,而总电荷相等,即Q6=Q4+Q5,那么,U6*C6=U4*C4+U5*C5,因为电压相等,所以C6=C4+C5。
这种情况,与电阻的串联相似。
所以,电阻的串并联与电容的串并联正好相反。