Y電容，是我們工程師做開關電源設計時都要接觸到的一個非常關鍵的元器件，它對EMI的貢獻是相當的大的，但是它是一個較難把控的元器件，原理上并沒有那么直觀易懂，在EMI傳播路徑中需要聯系到很多的寄生參數才能夠去分析。

我們都知道開關電源變壓器的原副邊都跨接了一個Y電容，很多時候這個Y電容必須要，沒了它EMI就過不了。此Y電容的擺放位有多種方法，到底怎么接效果才是最好的？

在做EMI實驗時，往往Y電容對共模干擾的高頻段影響比較大，所以我們首先要找到開關電源中的高頻干擾源。最常見最熟悉的高頻干擾源有兩個，以反激為例，一是原邊的開關MOS，二是副邊的整流二極管，如下圖

高頻振鈴1：MOS管關斷時的振蕩，高頻振鈴2：副邊整流二極管關斷時的振蕩。

首先分析一下高頻干擾1（原邊開關MOS管的干擾），干擾源為Q1，如下圖

在分析之前說明一下，輸出的電解電容在高頻的情況下內阻極低可視為兩端短路。

MOS管Q1的振蕩，電壓為上正下負，噪聲從D出發(fā)。

第一條通路是從D→Cm→散熱器→Ce→大地PE→N→輸入電容地→回到S極

第二條通路是從D→Cm→散熱器→Ce→大地PE→L→輸入電容正→輸入電容地→回到S極

第三條通路是從D→變壓器→Ctx→Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→N→輸入電容地→回到S極

第四條通路是從D→變壓器→Ctx→Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→L→輸入電容正→輸入電容地→回到S極

注意：路徑只分析了到達電源外部流經大地的路徑，內部回流的沒畫。

下面我們再分析一下高頻干擾2（副邊整流二極管引起的），干擾源為D1，如下圖

整流管D1的振蕩，電壓為右正左負，噪聲從Cj出發(fā)。

第一條通路是從Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→N→輸入電容地→輸入電容正→Ctx→回到Cj的負端。

第二條通路是從Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→L→輸入電容正→Ctx→回到Cj的負端。

注意：路徑只分析了到達電源外部的路徑。

改善EMI的方法

一般改善EMI有兩個常見方法，1、降低干擾源的能量，2、切斷或者改變干擾能量的傳播路徑。

通過添加Y電容的方式來改變EMI的傳播路徑如下圖。

Y電容改變EMI傳播路徑的常見方式有4中，如上圖

位置1：輸入電容高壓→輸出正；

位置2：輸入電容高壓→輸出地；

位置3：輸入電容地→輸出地；

位置4：輸入電容地→輸出正。

由于輸出的電解電容在高頻的情況下內阻極低可視為兩端短路。

如果只對于EMI來講，位置1、2的效果相同，位置3、4的效果相同。

位置1、2加了Y電容后的作用：干擾源原本是從副邊D1右邊→散熱→..經過一系列路徑..→Ctx回到D1左邊的，現在由于D1右邊對Ctx的左邊提供了一個阻抗很低的回路，所以大部分干擾路徑變成，D1右→Cy1→Ctx→D1左，讓大部分的EMI干擾不經過散熱器和大地直接回到Ctx回到D1。

位置1、2的Y電容有效的改變了由D1產生的干擾的流動路徑。

位置3、4加Y電容后的作用：位置3、4的作用是雙重的，作用1,原本Q1的干擾源其中有一條傳播路徑為，Q1的D極→TX1→Ctx→D1→Cd→..經過一系列路徑..→Q1的S極，此時由于在D1右到Q1的S極提供了一條低阻抗回路，此條路徑的干擾到D1后大部分直接回到S極；作用2，D1的原邊干擾回路是副邊D1右邊→散熱→..經過一系列路徑..→Ctx回到D1左邊的，此時由于D1右邊到原邊電解地提供了更低阻抗的回路，大部分干擾直接從D1到原邊電解地→原邊電解正→Ctx→回到D1左邊。

位置3、4的Y電容改變了Q1干擾源的部分路徑，同時改變了D1干擾源的路徑。

四個位置對EMI的作用都是不錯的，但在實際layout的時候放在位置3是最方便的，所以應用的人非常多。

當然改善EMI還有在散熱器上下手的如下圖

1、散熱器直接接地

2、散熱器與地之間接Y電容

這樣通過MOS管散熱器的EMI直接回到了C1的地端，這樣的方式效果也是非常明顯的，分析方法與上面相同。

在Layout和EMI的結合最終大部分人選擇位置3，但最好CY電容原邊接在原邊的靜地和副邊的靜地上，也就是C1和C2的負極點如下圖

比如原邊接在離輸入電解遠的位置會有什么后果呢？

比如我們在做ESD實驗時，這時ESD會有高頻電流從原邊通過Y電容傳輸到副邊，這時如果不接母線地，這個高頻電流會通過線路上的寄生電感產生高頻尖峰電壓有可能損壞其他元器件，副邊當然也是一樣。

最好的位置是盡量讓Y電容接到原邊C1的地與副邊C2的地，如下圖

當然也要考慮實際布板的情況，有時候這樣連線根本不好連，這時候只能將就，但記得把地線要加粗一點，減少線路上的寄生電感。

審核編輯 ：李倩