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電子設備外殼帶電與EMC,X電容,Y電容的關系

您好,EMC(Electromagnetic Compatibility)指電子設備的電磁兼容能力,是所有電子設備在設計時需要考慮到的壹項指標,它又包括EMI和EMS:

EMI(Electro Magnetic Interference)電磁幹擾,是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁幹擾不能超過壹定的限值,通俗地講即妳不能幹擾別人。

EMS(Electro Magnetic Susceptibility)電磁敏感度,是指由於電磁能量造成設備性能下降的容易程度,通俗地講即妳要受得了別人的幹擾。

需要接入市電的電子設備(尤其是開關電源或采用開關電源的電子設備),正規廠家的產品都需要通過CCC強制性認證和EMI認證,所以在電路中加入了X電容和Y電容。

在交流電源輸入端,壹般需要增加3個安全電容來抑制EMI傳導幹擾。交流電源輸入分為3個端子:火線(L)/零線(N)/地線(G)。在火線和地線之間以及在零線和地線之間並接的電容,例如圖中的C2、C3,由於他們與地線組成Y字形,壹般統稱為Y電容。這兩個Y電容連接的位置比較關鍵,必須需要符合相關安全標準,以防引起電子設備漏電或機殼帶電,容易危及人身安全及生命。它們都屬於安全電容,從而要求電容值不能偏大,而耐壓必須較高。壹般情況下,工作在亞熱帶的機器,要求對地漏電電流不能超過0.7mA;工作在溫帶機器,要求對地漏電電流不能超過0.35mA。因此,Y電容的總容量壹般都不能超過4700PF(472)。

在火線和零線之間並聯的電容,例如C1、C4,他們與火線和零線形成X字形,壹般稱之為X電容。由於這個電容連接的位置也比較關鍵,同樣需要符合相關安全標準,X電容同樣也屬於安全電容。根據實際需要,X電容的容值允許比Y電容的容值大,但此時必須在X電容的兩端並聯壹個安全電阻,用於防止電源線拔插時,由於該電容的充放電過程而致電源線插頭長時間帶電。安全標準規定,當正在工作之中的機器電源線被拔掉時,在兩秒鐘內,電源線插頭兩端帶電的電壓(或對地電位)必須小於原來額定工作電壓的30%。

特別指出:作為安全電容之壹的X電容和Y電容,要求必須取得安全檢測機構的認證。X電容壹般都標有安全認證標誌和耐壓AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓高達2000V以上,通常X電容多選用耐紋波電流比較大的聚脂薄膜類電容,這種類型的電容,體積較大,但其允許瞬間充放電的電流也很大,而其內阻相應較小;Y電容外觀多為橙色或藍色,壹般都標有安全認證標誌(如UL、CSA等標識)和耐壓AC250V或AC275V字樣。然而,其真正的直流耐壓高達5000V以上。必須強調,X電容和Y電容都不得隨意使用標稱耐壓AC250V或者DC400V之類的普通電容來代用。

了解了上面的內容,我們再回過頭來看電子設備金屬外殼帶電的原因,電子設備為了達到EMC要求,廠家在電源電路中加入了智旭安規Y電容,當設備通電後它會將電子元件所產生的電磁輻射通過地線導到地下,減少了對人體的傷害以及對電源的汙染(幹擾電源線路上其它電氣設備),當接地線未接好或未接時,人體接觸外殼就可能會有觸電的感覺,因為地線處於兩個Y電容的中心,如果電容不存在差異,則地點(外殼)電壓在電源電壓的壹半左右,對於220V供電的設備,外殼電壓為110V,用試電筆量時是可以看到發光的。在不接地的情況下用手觸摸金屬外殼會出現“麻手”感覺,雖然電路中其它元器件也會疊加漏電流,但主要以Y電容的存在為主因。當正常接地,因為電容是“通電流”,產生的漏電流流入保護地,因此人手觸摸沒有異常。當不接地的情形,由於Y電容和萬用表阻抗較高,阻抗值相當,因此在~220V輸入電壓時,用萬用表測量外殼與地之間的電壓壹般會顯示在100V~220V之間(隨空氣濕度、Y電容容值的不同會有所不同)。同樣的道理,不接地時用人手觸摸(萬用表換成人體),人體會有電壓,因人、空氣濕度、Y電容容值、地板等因素的變化,這種電壓有時能感覺到,有時則不能。很多人遇到臺式電腦機箱出現麻手的情況,這也是由於地線沒接好的緣故。當然設備在出廠前亦都經過嚴格的測試,以確保電源符合國標要求及安全要求,即使沒接好地,漏電流對人體也不會有危險。

在早期,三角插頭往往用於金屬外殼的家用電器和儀器設備上面,早期的家用電器電路相對簡單,EMC等指標的評估也不如現在嚴格,三角插頭中的地線壹般用於防止電氣內部的火線與金屬外殼短路造成使用者觸電危及人身安全。而現如今的三角插頭是越來越普遍,例如筆記本的電源適配器,筆記本電源雖然不是金屬外殼,但是為了達到EMC的要求也采用了三角插頭。

從上面可以看出家庭線路中地線和三孔插座的重要性,目前使用開關電源供電的電子設備越來越多,如果家庭線路中的地線未連接或未接地,將經常會碰到麻手的感覺;建議大家接好家裏的地線和購買好的插座板,或使用壹導線將金屬外殼與地相連,消除由於Y電容所產生的懸浮電壓。