电阻、电容和电感——概念简单，易于描述，我们往往没有充分阐述或欣赏每个元件在系统或电路中可以扮演的许多角色。
考虑到这个谦逊的电容，它具有许多功能，如电源轨旁路、直流阻断、大功率滤波、RC 滤波等。这些功能通常要求电容不仅具有正确的值，而且还要有适合的材料、设计和制造，以满足应用的独特要求。
在 AC/DC 电磁兼容滤波应用中，有两种特殊的电容器类别，称为 X 电容器和 Y 电容器，用于滤波交流电源的 EMI；它们通常统称为安全电容器。这些电容器由良好的设计实践和法规标准所规定。请注意，这种 EMI“噪声”与基本信号噪声非常不同，并且可能更具危害性；我们在这里谈论的是线路电源。
X 和 Y 电容器基础知识
X 电容器用于差模 EMI 滤波，而 Y 电容器通过旁路导线对地干扰，用于共模 EMI 滤波（图 1）：
图 1 X-和 Y 电容器相对于交流电源线的正确放置是明确且无歧义的。来源：Recom Power GmbH
X 类电容器用于化由交流电源中的差模噪声引起的 EMI/RFI，通常被称为“线对线”或“跨线”电容器。它们放置在交流“线”（黑色）和交流“中性”（白色）连接之间，以化传导干扰、过电压浪涌和电压瞬变的负面影响。
请记住，单相交流电源线有三个连接：线，也称为“热线”；中性；和地。
并非所有符合正确值的电容器都适合担任 X 或 Y 角色。X 类电容器能够承受所有交流线路的波动和压力，在其为电路提供清洁交流信号（即其负载）的角色中发挥作用。如果电容器的电压或功率阈值被超过，这可能会造成危险情况。由于这种过应力情况的风险，X 类电容器设计为在故障时短路，这将触发断路器或保险丝切断供电电路。
相比之下，Y 类电容器通常被称为“线对地”或“线路旁路”电容器。Y 类电容器放置在交流电源和地之间，以处理交流线路上的共模噪声引起的电磁干扰/射频噪声。
它们的故障模式与 X 类电容器不同。Y 类电容器设计为开路故障，因为 Y 类电容器的短路可能会对使用设备的操作人员造成致命的电击危险。虽然作为开路故障会将负载电路暴露在未过滤的交流电源下，但火灾风险降低。请注意，X 类电容器的故障模式与 Y 类电容器的模式相反。
在典型的交流电源应用中（图 2），需要 X 类和 Y 类电容器。
图 2 该示意图展示了如何在交流线路输入电路中使用这两个电容器。来源：Altium
这些电容器的代表性电容值取决于应用的具体情况、电流电压和电流水平以及其他因素。它们通常从低至 20 皮法拉（pF）到 1,000 pF 不等，但可能更大。
除了它们的故障模式和值之外，对这些电容器还有许多规定。还有各种标准和相关的子分类（X1、X2、X3；以及 Y1、Y2、Y3、Y4），这些分类表明了安全电容器的功能和安全阈值，其中 IEC 60384-14 是广泛使用的。它根据在故障前的各种“峰值电压脉冲”水平定义了 X 类和 Y 类电容器的安全分类。
这些电容器经过严格定义的测试，并使用不同的技术来满足这些要求。陶瓷电容器和薄膜电容器都可以用于 X 类或 Y 类应用，但它们的尺寸和个别特性可能使某一种在某些应用中比另一种更合适。陶瓷可以在更小的体积内实现更高的电容值，而薄膜具有固有的自修复功能。
这些电容器的含义 在实际安装中使用这些电容器时，还有额外的含义。除了组件本身的成本外，用于 EMC 滤波器的 X 电容器在断开交流线路（如拔掉电源线）时需要放电。这确保了过高的电压不会“滞留”在主电源线上，这对触摸暴露的插头插脚的用户来说是一个意外的风险。
允许放电时间由 IEC60950 和 IEC60065 等行业标准规定。这一放电要求确保任何存在于交流插头引脚上的高电压水平不会对用户构成电击危险。标准要求 X 电容器的电压以时间常数为一秒的速度衰减。
通常，这一要求通过在 X 电容器（有时称为“放电电阻器”）并联一个电阻器来满足。然而，这种电阻会导致持续功耗，从而影响待机功耗。
放电电阻中的功耗取决于 X 电容值。在 230 伏交流电下，满足时间常数要求的放电电阻，每 100 纳法拉（nF）的 X 电容将导致 5.3 毫瓦（mW）的功耗。对于 470 纳法的 X 电容值，放电电阻将损失约 25 毫瓦。
ICs 支持电源 IC 当然，电源相关 IC 的供应商将此视为一个机会。他们提供可以将放电（泄漏）电阻串联的 IC，当主电源断开时，这些 IC 会自动放电 X 电容中的能量，从而将能量从暴露的交流插头引开，保护设备用户。
例如，德州仪器提供 UCC28630 和 UCC28633 集成电路，这些集成电路包括一个名为“主动 X 电容器放电”的功能。该电路定期监测 X 电容器上的电压，以检测任何可能的直流条件——这表明交流电源已断开——然后使用内部高压电流源放电 X 电容器上的电压。
另一个例子来自 Power Integrations。当交流电压施加到其 CAP300DG CAPZero-3 X 电容器放电 IC（正式称为“可选无损耗零交叉信号发生器的零损耗自动 X 电容器快速放电 IC”）时，它阻止了 X 电容器安全放电电阻中的电流流动，从而在 230 伏交流电下将功率损耗降低到小于 5 毫瓦（接近零）。当交流电压断开时，CAP300DG 会通过连接串联放电电阻自动放电 X 电容器。
