電路濾波之X電容和Y電容的基礎知識

前言

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

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

線性濾波器

線性濾波器電容器中最簡單的就是電容濾波器，用于減少噪聲源對設備的影響，從而改善設備的性能。例如，電視機使用這種濾波器來減少圖像閃爍。一些強噪聲源的設備使用線性濾波器，以防止它們干擾其他設備。線性濾波器中比較常見的兩種拓撲：X和Y電容器。由于在發(fā)生故障時有起火的危險，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，在以下示意圖中可以看到此拓撲：

X電容器的作用是衰減某些來自電源線的電噪聲，也可以衰減開關電源對電源線的共模干擾。X電容器容值在100nF和10μF之間，其材料是聚丙烯，當用于高頻應用時，聚酯電容器可能會過熱。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，可能會造成安全隱患。電容器可能會以兩種故障模式之一發(fā)生故障：開路或短路。

Y電容

Y電容器連接在線路和設備的機箱之間。在以下示意圖中可以看到此拓撲：

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題。設備具有接地的機箱時，可以使用此拓撲。機箱本身可以充當電磁屏蔽（法拉第籠），以保護設備免受外部RF干擾。萬一電容器發(fā)生故障，這種拓撲對用戶來說可能更危險。

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

如果Y電容器之一在短路模式下發(fā)生故障，則結果是設備的機箱直接連接到線路電壓。如果用戶觸摸機箱，則有觸電的危險。在兩個Y電容器同時發(fā)生故障的極少數(shù)情況下，存在著火的危險，因為它們會使電源電壓短路。為避免這些危險，必須通過三芯電源插頭將機箱良好接地。電源線插頭上的第三個插腳已連接至家用電氣設備中的接地線。此外，必須安裝正確的保險絲以防止火災。

Y電容器的電容值范圍很廣，介于0.001μF和1μF之間。對于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，因為它們具有更高的穩(wěn)定性，較高的電容值和自恢復能力，并且金屬化電容器的故障模式趨于開路，而陶瓷的故障模式則傾向于短路。電容器容易發(fā)生短路，這對用戶而言可能更危險。

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