电路滤波之X电容和Y电容的基础知识

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Part 01

前言

电容器是电抗元件，电容器的阻抗是频率的函数，典型的应用比如说低通滤波器（LPF），它可以通过低频，阻止高频干扰。另一个例子是高通滤波器（HPF），它可以通过高频，但可以阻挡低频。这些是一些基本的滤波器类型，可以组合起来以创建其他更复杂的滤波器，例如带通或陷波滤波器。

电子滤波器可以通过许多不同的方式实现。它们只能使用模拟组件来制作，例如电容器，电感器，电阻器，晶体管和运算放大器。也可以使用数字技术实现，比如数字信号处理电路由专用计算机或微控制器以及匹配的应用软件组成。模拟滤波器又分为无源滤波器和有源滤波器。有源滤波器使用放大电路和对应元器件组成，例如晶体管和运算放大器，而无源滤波器仅使用电阻器，电感器和电容器。无源滤波器的优点是，除了处理后的信号本身外，不需要电源，而有源滤波器的优点是减小了尺寸，但是成本较高。

Part 02

线性滤波器

线性滤波器电容器中最简单的就是电容滤波器，用于减少噪声源对设备的影响，从而改善设备的性能。例如，电视机使用这种滤波器来减少图像闪烁。一些强噪声源的设备使用线性滤波器，以防止它们干扰其他设备。线性滤波器中比较常见的两种拓扑：X和Y电容器。由于在发生故障时有起火的危险，因此X和Y型电容器必须遵守附加的安全规定。

Part 03

X电容

X电容器跨接在输入线两侧，在以下示意图中可以看到此拓扑：

X电容器的作用是衰减某些来自电源线的电噪声，也可以衰减开关电源对电源线的共模干扰。X电容器容值在100nF和10μF之间，其材料是聚丙烯，当用于高频应用时，聚酯电容器可能会过热。如果线路电压为直流，则可以使用电解电容器。X电容器如果发生故障，可能会造成安全隐患。电容器可能会以两种故障模式之一发生故障：开路或短路。

Part 04

Y电容

Y电容器连接在线路和设备的机箱之间。在以下示意图中可以看到此拓扑：

Y电容器的作用与X电容器类似，但是主要是解决共模干扰的问题。设备具有接地的机箱时，可以使用此拓扑。机箱本身可以充当电磁屏蔽（法拉第笼），以保护设备免受外部RF干扰。万一电容器发生故障，这种拓扑对用户来说可能更危险。

如果一个或两个Y电容器在开路模式下发生故障，则除了失去有效滤波之外，什么也不会发生。这可能会导致性能下降，尤其是在使用更敏感的设备时，但不会造成安全隐患。

如果Y电容器之一在短路模式下发生故障，则结果是设备的机箱直接连接到线路电压。如果用户触摸机箱，则有触电的危险。在两个Y电容器同时发生故障的极少数情况下，存在着火的危险，因为它们会使电源电压短路。为避免这些危险，必须通过三芯电源插头将机箱良好接地。电源线插头上的第三个插脚已连接至家用电气设备中的接地线。此外，必须安装正确的保险丝以防止火灾。

Y电容器的电容值范围很广，介于0.001µF和1µF之间。对于Y电容器，金属化电容器和薄膜电容器比陶瓷电容器更可取，因为它们具有更高的稳定性，较高的电容值和自恢复能力，并且金属化电容器的故障模式趋于开路，而陶瓷的故障模式则倾向于短路。电容器容易发生短路，这对用户而言可能更危险。

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原文标题：电路滤波之X电容和Y电容的基础知识

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