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电源供电质量对EMI滤波器的可靠性和敏感度的影响

   2009-11-18 1930

但是电感(整个绕组)上建立的电压并不是随着绕组的数量(导线长度)而线性变化的。这种非线性会导致在那些更靠近磁芯的绕组上产生更高的电压。而这种非线性的原因是相对于靠近电感外层的末端绕组而言,和靠近磁芯的绕组交联的磁链更大。如果在为电感的绕组选择绝缘漆包时没有考虑这种电压的升高,那么就有可能因为绝缘(漆包层)损坏而导致电感闪络。而且,因为靠近磁芯处绕组出现的温度过高也可能加速漆包层的损坏。例如,当电感受到损伤后,因为漆包层受到机械力的作用,这种效应会更加显著。当发生电感闪络时,绝缘被破坏,电感的部分绕组被短路,并导致电感的完全故障。除此之外,电感开路并导致终端设备故障的情况极少发生。在电感完全故障的情况下,EMI 滤波器要求开断,就会导致潜在的致命电击。

对于标称电压为120V 的终端设备,X 和Y 电容会具备交流250V 的稳态标称电压。这种标称的电容对于用于美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及其它使用230V 或240V 电压国家的设备而言是可以接受的。但是,标称电压为250V的X 和Y 电容不能被用在标称电压为277V 的终端设备中,例如电子照明镇流器和可调速驱动器。标称电压为交流277V 的终端设备中应该使用标称值为440V 的X 和Y 电容。

电源供电质量对EMI滤波器的可靠性和敏感度的影响

电源供电质量对EMI滤波器的可靠性和敏感度的影响

图4 (左)从电子镇流器供电的顶试图可见出现故障的X 电容;
(右)从X 电容的放大视图可见内外绝缘材料的分离的情况

X 和Y 类电容在终端设备和EMI滤波器设计中被视作安全电容。这些电容可以被分成不同的几类。对X 电
容而言, 有三类:X1,X2 和X3。对Y 电容而言,有四类:Y1,Y2,Y3 和Y4。大部分终端设备既会用到X1 或X2 电容又会用到Y2 电容。其中,X1电容的脉冲测试电压为4000V,X2 电容的脉冲测试电压为2500V,Y1 电容的脉冲测试电压为8000V,Y2 电容的脉冲测试电压为5000V。

X2 和Y2 电容是最常用的电容,在接到120V 插座上的设备中也经常能发现它们。X1 和Y1 电容通常用在大
负荷工业终端设备上,例如工业计算机、工业电子镇流器(应用在208V 或277V 的交流三相系统中)。在EMI 滤波器设计中,X1 和Y1电容价格更高,体积更大,其原因是使用了更多的绝缘材料以承受更高的脉冲电压。为了承受更高的电压,Y 电容必须更加牢固可靠,因为其一脚和地相连。它们被设计成可以可靠开断。Y 电容一般不会被当作X 电容使用,因为Y 电容一般更大更昂贵。某些电容有双重标称X1/Y2,即意味着它们既满足X1 又满足Y2 的安全要求和标准。

图3 给出了一个发生故障的Y 类电容(穿馈式陶瓷电容)的例子。设计中该电容被放置在两级滤波器之间,用来提高传统的印制板安装式Y 电容器的滤波效果。图片底部的燃烧点就是发生故障电容所在的地方。该故障是因为浪涌电压造成电源线(图中电容中心接头上所接的白线)和接地电容外壳之间发生电击穿而造成的。图3 中有两个穿馈式的Y 类电容。通过改进电源线与穿馈电容接头之间的焊接方法,可以提高滤波器的性能。

图4 给出了电子荧光灯镇流器中一个发生故障的X 类电容的例子。明显,靠近共模电感线路侧的X 类电容发生了故障。该电容被放置在电源线和中线之间。该故障是由过电压(即,浪涌电压)造成的。该镇流器中并没有使用MOV进行浪涌保护。X 类电容:浪涌引起的滤波器谐振效应X 电容是直接跨接在电源线之间或者放置在电源线和中线之间的电容。工作中,X 类电容两端一直加着电源电压;在绝缘材料没有被破坏的情况下,电容需要在该电压下正常工作。接到电源电压上的X 类电容必须要能够在滤波器中起到滤波的作用。换句话说就是,X电容必须能够承受电源电压的各种影响。

 
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