سلام خدمت همه شما مایکروالکامی ها. در مطلب قبلی از سری مطالب معرفی قطعات به معرفی واحد IMU پراخته شد. در این مطلب به بررسی خازن های محافظ Class-X (کلاس یا نوع X) و Class-Y (کلاس یا نوع Y) کاربرد های آن در ولتاژ ورودی AC پرداخته خواهد شد. پس با من تا انتهای مطلب همراه باشید. همچنین شما میتونید سایر مطالب من رو از این لینک مطالعه و بررسی کنید.
مقدمه
خازن های کلاس X و کلاس Y (Class-X, Class-Y) از دسته بندی های خازن های محافظتی بوده و عموما در طراحی برروی مسیر یا ورودی ولتاژ AC برای فیلترینگ استفاده می‌شود. این خازن های محافظتی را با نام های دیگر تحت عنوان خازن های سرکوب کننده EMI/RFI و خازن ایمنی فیلتر خطوط AC نیز می‌شناسند.
خازن های کلاس یا نوع X (Class-X) و کلاس یا نوع Y (Class-Y)
استفاده از خازن های Class-X (نوع X) و Class-Y (نوع Y) باعث می‌شود میزان EMI/RFI و تاثیرات منفی ناشی از دریافت و تاثیر آن روی مدار را کاهش داد. استفاده از این خازن ها برای فیلترینگ باعث شده این خازن ها بصورت مستقیم به ولتاژ AC ورودی مطابق با تصویر زیر متصل شوند. همانطور که ذکر شد این خازن بصورت مستقیم برروی ورودی AC قرار گرفته و خرابی آنها توسط ولتاژ زیاد یا تغییرات ولتاژ، نوسانات یا صاعقه امری بدیهی بوده و از جمله دلایل خرابی این خازن های می‌باشد.
خازن Class-X (کلاس و نوع X)
خازن کلاس X (Class-X) بین دو مسیر ورودی ولتاژ AC (فاز و نول) متصل شده و در صورت خرابی مثلا در صورت افزایش ولتاژ ورودی، ممکن است اتصال کوتاه شود. در نتیجه برای جلوگیری از جریان کشی زیاد بدلیل اتصال کوتاه شدن دو ورودی به هم، نیاز به فیوز یا مدار های محافظتی می‌باشد.
خازن Class-Y (کلاس و نوع Y)
خازن کلاس Y (Class-Y) بین یک مسیر ورودی تا زمین مدار نصب می‌شود. اصطلاحا به آن خازن bypass مسیر نیز گویند. در صورت اتصال کوتاه شدن این خازن، شوک الکتریکی بدی بوجود خواهد آمد. در طراحی بگونه ای طراحی می‌شوند که اتصال باز شوند. خرابی این خازن باعث تحت تاثیر قرار گرفتن مدار از نویز می‌شود.
دسته بندی خازن های Class-X و Class-Y
این خازن ها با توجه به پارامتر هایی نظیر ولتاژ پیک/ولتاژ کاری و حداکثر ولتاژ ضربه قابل تحمل (استاندارد IEC 60384-14) دسته بندی می‌شوند. این استاندارد مبتنی بر عملکرد بوده و به این معنی است که هر خازنی که الزامات این استاندارد را پوشش دهد، ذیل این دسته بندی (کلاس X و Y) قرار می‌گیرد. در جدول زیر دسته بندی هر یک از این کلاس ها قابل بررسی می‌باشد.
کاربرد های خازن نوع X (Class-X) و نوع Y (Class-Y)
دسته بندی های X2 و Y2 رایج ترین دسته بندی برای خازن های محافظتی می‌باشند. X2 و Y2 متانسب با کاربرد و نیاز های طراحی خود، عموما از اولین انتخاب این دسته بندی ها می‌باشد. البته ذکر این نکته مهم است که خازن مورد کاربرد حتما باید متناسب با نیاز های طراحی و دستگاه مورد نظر انتخاب شود.
خازن های X2 و Y2 برای کاربرد های لوازم برقی خانگی مناسب بوده، X1 و Y1 برای موارد صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال از X1 می‌توان در دستگاه بالاست نور صنعتی که به 3 فاز وصل می‌شود بهره گرفت.
می‌توان خازن Y2 را جایگزین X2 کرد اما جایگزینی X2 بجای Y2 نشدنی است. زیرا اگر چه خازن نوع X2 قابل عملکرد و فیلتر نویز به خوبی است، اما قادر به استفاده به عنوان اتصال خط به زمین (line to ground) نبوده و نیاز های استاندارد این حالت را پوشش نمی‌دهد. خازن های نوع Y2 قوی تر بوده و قادر به تحمل ولتاژ های ضربه بالاتری هستند و طوری طراحی شده اند که اتصال باز شوند.
محل قرارگیری خازن های نوع X و نوع Y
در منابع تغذیه سوئیچینگ این خازن ها در دو قسمت قرار می‌گیرند.
- به عنوان فیلتر در محل ولتاژ ورودی (قرار گیری خازن های نوع X و نوع Y در مدار فیلتر EMI در قسمت ابتدایی منبع تغذیه)
- به عنوان یک اتصال شبکه بین زمین GND های ایزوله گالوانیکی
کاربرد در منابع تغذیه سوئیچینگ
در منابع تغذیه ایزوله، خازن های نوع X و نوع Y برای فیلترینگ انواع نویز قرار می‌گیرند. خازن Class-Y به منظور حذف نویز مد مشترک (Common-mode noise) بصورت نقطه مشترک shunt با زمین (earth) قرار می‌گیرد. مثلا در مدار مبدل AC به DC، همانند تصویر زیر یک خازن Y برای هر یک از ورودی ها (فاز و نول) به ارت (earth) قرار می‌گیرد. البته می‌توان اینکار را بعد از پل دیود نیز استفاده کرد که غیر رایج است. خازن های Class-X نیز برای فیلتر کردن نویز مد تفاضلی (differential-mode noise) نیز همانند تصویر زیر بین دو ورودی (فاز و نول) متصل می‌گردد.
حالت دیگری که می‌توان از یکی از این خازن ها استفاده کرد این است که بین دو زمین ایزوله (جدا) شده از نظر گالوانیکی پل زد. عموما خازن کلاس Y برای اینکار پیشنهاد می‌گردد اما خازن Class-X نیز می‌تواند استفاده گردد. با این کار نویز فرکانس بالا بجای انتشار و تاثیر روی PCB بین زمین ها جاری و دفع شود.
ظرفیت خازنی خازن حفاظتی مورد نیاز برای این اتصال حتما باید به مراتب بزرگتر از ظرفیت پارازیتی سیم پیچ باشد. این به آن معنی است که خازن نوع Y بین 1nF تا 1uF (متناسب با محدوده فرکانسی مورد نیاز برای bypass کردن سمت اولیه) انتخاب خوبی است. این نقطه پل شبکه زمینی در تصویر فوق (خروجی یکسوساز و PGND) مشخص شده است. بدلیل اتصال دو زمین DC با خازن 2200pF باید توجه کرد که محل مشخص شده PGND بعد از پل دیود (یکسوساز) است. در صورتی که آن را به نول متصل کنیم، شاهد اتصال ولتاژ زیاد AC به خازن 2200pF خواهیم بود که منجر به از بین بردن خازن خواهد شد.
خازن های ترکیب شده X/Y
علاوه بر این خازن های ایمنی هستند که ترکیب شده نوع X و Y اند که دارای خصوصیات و استاندارد های خازن های نوع X و Y می‌باشند. مثلا برای ترکیب X1/Y1 به معنی خازنی است که هم برای خازن نوع X1 (کاربرد line to line) و هم برای خازن Y1 (کاربرد line to ground) قابل استفاده است. از لینک های زیر می‌توان به برخی از نمونه های دو برند مطرح برای این مثال دسترسی داشت.
علائم و نشانه های تایید ایمنی برروی خازن
همه خازن های دارای گواهی ایمنی که در این مطلب به آن پرداختیم، باید دارای علائم و نشانه های تایید ایمنی برروی آنها باشند. در تصویر زیر یک نمونه خازن با این علائم قابل مشاهده است که در سمت دیگر آن، توضیح هر نشانه درج شده است.
نتیجه گیری
از آنجا که خازن های نوع X (Class-X) و کلاس Y (Class-Y) برای کاهش EMI/RFI بصورت فیلتر در مدار قرار می‌گیرند باید بصورت صحیح و متناسب با نیاز های مدار انتخاب شده و دارای گواهینامه ایمنی باشند. خازن های Class-X و Class-Y دارای دسته بندی خود بوده و در این میان نوع X2 و Y2 رایج ترین و پر کاربردترین آنها هستند. همچنین خازن های ترکیبی X/Y نیز وجود دارند که می‌توان از آنها نیز استفاده کرد.
امیدوارم از این مطلب کمال بهره را برده باشید. در صورت داشتن هرگونه نظر یا سوال درباره این مطلب یا تجربه مشابه اون رو در انتهای همین صفحه در قسمت دیدگاه ها قرار بدید. در کوتاه ترین زمان ممکن به اون ها پاسخ خواهم داد. اگر این مطلب براتون فید بود، اون رو به اشتراک بگذارید تا سایر دوستان هم بتوانند استفاده کنند. همینطور میتونید این مطلب را توی اینستاگرام با هشتگ microelecom# به اشتراک بگذارید و پیج مایکروالکام (microelecom@) رو هم منشن کنید.