作者： Pete Bartolik

在為高壓線對(duì)地應(yīng)用選擇安全電容器時(shí)，不應(yīng)有任何疏忽。在 Y1 類安全電容器以及其他主要用于交流電源連接電路的固定電容器的安全性能測試和認(rèn)證方面，國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定非常復(fù)雜且嚴(yán)格。

IEC 60384-14 標(biāo)準(zhǔn)被世界各國廣泛采用或改編為國家法規(guī)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于線對(duì)線（X 類）和線對(duì)地（Y 類）應(yīng)用的電容器要求。每一類都有額外的子類，其中 Y1 專門針對(duì)用戶安全和電磁干擾 (EMI) 抑制。

安全是 Y1 型標(biāo)準(zhǔn)的首要關(guān)注點(diǎn)，電容器必須設(shè)計(jì)為安規(guī)電容器，以防止災(zāi)難性故障。這種電容器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，如主要家電、智能家居設(shè)備、暖通空調(diào)系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)。

Y1 型電容器必須能夠承受高達(dá) 8kV 的脈沖電壓，最常見于開關(guān)電源和其他需要接地隔離的應(yīng)用中。

這就是為什么設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)電壓額定值、電容值、環(huán)境因素和具體的應(yīng)用要求，選擇正確的預(yù)認(rèn)證安全電容器。此外，印刷電路板 (PCB) 上 Y1 電容器的放置位置會(huì)顯著影響性能和 EMI 抑制能力。強(qiáng)烈建議遵循最佳實(shí)踐，以確保最佳電容器放置，從而實(shí)現(xiàn)最大效益。

嚴(yán)格的測試要求

使用預(yù)認(rèn)證 Y1 型電容器可確保其已通過所需的嚴(yán)格測試流程，能夠抵御浪涌、可靠運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)故障安全。這類電容器還可以耐受惡劣的環(huán)境條件，包括振動(dòng)和極端溫度。

電容器會(huì)經(jīng)過介電強(qiáng)度、電容和能量損失、漏電流、溫度穩(wěn)定性、耐濕性和熱沖擊測試。此外，電容器還會(huì)受到長期電壓應(yīng)力、高壓瞬變、可燃性、振動(dòng)和沖擊的影響。

測試由獨(dú)立的組織或機(jī)構(gòu)監(jiān)控和認(rèn)證，例如美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室以及其他地區(qū)的類似機(jī)構(gòu)。在認(rèn)證機(jī)構(gòu)審核時(shí)，制造商必須提供完整的測試結(jié)果、材料規(guī)格和生產(chǎn)記錄文件。獲得認(rèn)證后，可能會(huì)受到美國消費(fèi)品安全委員會(huì)等市場監(jiān)督機(jī)構(gòu)的監(jiān)控。

不遵守標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證規(guī)則可能導(dǎo)致撤銷認(rèn)證標(biāo)簽、經(jīng)濟(jì)處罰、產(chǎn)品召回甚至市場禁令。

Y1 的介電材料選擇

Y1 安全電容器利用陶瓷或聚合物薄膜材料進(jìn)行電介質(zhì)絕緣和能量存儲(chǔ)。材料類型會(huì)影響定容器性能，包括電容值和熱穩(wěn)定性。

陶瓷電容器通常具有皮法拉 (pF) 至低納法拉 (nF) 范圍內(nèi)的較低電容值，在可接受較低電容的情況下抑制高頻 EMI，并且通常外形更緊湊。.因此，陶瓷電容器適用于開關(guān)電源、汽車電路、LED 驅(qū)動(dòng)器以及越來越多的消費(fèi)設(shè)備等應(yīng)用。

薄膜電容器擁有更大的電容范圍，從 nF 到微法拉 (μF) 或更大，廣泛用于較高能量儲(chǔ)存或較低頻率濾波的應(yīng)用。但由于體積較大且笨重，這種電容器通常用于尺寸不太重要的場合，例如工業(yè)和大功率應(yīng)用。

Murata Electronics 的 DK1 系列陶瓷電容器

隨著產(chǎn)品供應(yīng)商推出更小的設(shè)備，電容器也必須不斷發(fā)展，以便以更小的尺寸保持高性能。[Murata Electronics]提供一系列 Y1 陶瓷表面貼裝安全電容器，專為薄型、緊湊型 AC/DC 開關(guān)電源應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

Murata 的 [DK1 系列]Y1 陶瓷電容器的尺寸為 11.4 mm x 6 mm，高度僅為 2.5 mm，讓設(shè)計(jì)人員有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)小型電源應(yīng)用（圖 1）。盡管這些器件結(jié)構(gòu)緊湊，但其電容值范圍為 10 pF 至 1500 pF，可用的 Y1 額定電壓范圍為 250 VAC(RMS) 至 500 V ACRMS) 。

圖 1：Murata DK1 系列 Y1 電容器為設(shè)計(jì)人員提供了扁平緊湊的表面貼裝選項(xiàng)（長 = 11.4 mm、寬 = 6 mm、厚 = 2.5 mm）。（圖片來源：Murata Electronics）

DK1 系列器件經(jīng)過高應(yīng)力條件下的長期可靠性測試，具有優(yōu)異的耐熱、耐濕、耐電應(yīng)力性能，其工作可用溫度范圍是 -40°C 至 +125°C。該系列具有高絕緣電阻，超過 6000 兆歐 (MΩ)，可確保電源、工業(yè)控制器和醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。

DK1 系列 Y 電容器也可用作 X 類電容器，以提供額外的安全裕度，且具有比 X1 和 X2 電容器更高的浪涌系數(shù)。X1 電容器高達(dá) 4 kV，而 X2 電容器高達(dá) 2.5 kV。通過 Y1 和 X1/X2 認(rèn)證的電容器可以緩解全球市場的設(shè)計(jì)和庫存管理挑戰(zhàn)。雖如此，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該評(píng)估成本、電容要求和認(rèn)證，以確保雙重認(rèn)證的安全電容器是滿足應(yīng)用要求的正確選擇。

Murata 的 DK1 系列電容器選擇多樣，可廣泛用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備和其他需要強(qiáng)大安全功能的空間受限型設(shè)計(jì)。以下電容器體現(xiàn)了這一范圍：

• [DK1B3EA101K86HAH01]（圖 2）具有 100 pF 的低電容和 300 VAC 額定電壓，成為濾除高頻 EMI 的良好選擇，同時(shí)不會(huì)影響信號(hào)處理電路、高速數(shù)據(jù)和通信設(shè)備等應(yīng)用中的電路性能。
• [DK1E3EA102M86HAH01]的電容為 1000 pF，額定電壓為 400 V AC 。這款電容器最適合要求中高 EMI 抑制、寬頻濾波，以及在高電壓或工業(yè)級(jí)環(huán)境中具有恢復(fù)功能的應(yīng)用。
• [DK1B3EA471K86RAH01]的電容為 470 pF，實(shí)現(xiàn)了更高的噪聲抑制和安全性平衡。這款電容器適用于要求噪聲濾波和電壓穩(wěn)定的應(yīng)用，例如工業(yè)設(shè)備和帶電機(jī)的消費(fèi)電器的 AC/DC 電源。該器件的額定電壓為 300 V AC 。

圖 2：Murata 的 DK1B3EA101K86HAH01 的低電容可提供 EMI 濾波，而不會(huì)影響性能。（圖片來源：Murata Electronics）

結(jié)語

Y1 安全電容器對(duì)于高電壓應(yīng)用至關(guān)重要，經(jīng)過嚴(yán)格測試，可確保能夠承受脈沖電壓，能夠可靠運(yùn)行，以及在惡劣環(huán)境條件下在各種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)故障安全。Murata Electronics 的 DK1 系列陶瓷 Y1 電容器為設(shè)計(jì)人員提供了具有多種電容值和電壓額定值選擇的緊湊型扁平解決方案。

審核編輯 黃宇