滤波电容器和线路过滤器

发布时间：2018-11-01 文章来源：敏创原创点击次数：次

滤波电容器

电容器是电抗元件，使其适用于模拟电子滤波器。其原因在于电容器的阻抗是频率的函数，如关于阻抗和电抗的文章中所解释的那样。这意味着电容器对信号的影响是频率相关的，这是在滤波器设计中广泛使用的特性。

模拟电子滤波器用于执行预定义的信号处理功能。这种功能的一个例子是低通滤波器（LPF），它通过低频但阻挡高频。另一个例子是高通滤波器（HPF），它通过高频但阻挡低频。这些是一些基本的滤波器类型，可以组合起来创建其他更复杂的滤波器，例如带通滤波器或陷波滤波器。

电子滤波器可以以许多不同的方式实现。它们可以仅使用模拟元件制造，例如电容器，电感器，电阻器，晶体管和运算放大器。它们也可以使用数字技术实现 - 数字信号处理电路由专用计算机或微控制器和适合应用的软件组成。模拟滤波器进一步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元件，如晶体管和运算放大器，而无源滤波器仅使用电阻，电感和电容。无源滤波器的优点是除了处理过的信号本身之外不需要电源，而有源滤波器的优点是减小了尺寸和成本。

线路过滤器

电子滤波器的一个特殊子集是线路滤波器。它们用于抑制来自电源线的电噪声。有许多电源线噪声源使电源电压在各种频率下波动。一些噪声源，例如空调，冰箱，加热器和其他大负载，在接通和断开时会引入电压尖峰。有刷直流电机只要通电就会产生电噪声。其他噪声源，例如手机，通信天线和调光器可能会引入高频或RF噪声。

线路滤波器电容器是简单的电容式滤波器，用于降低此类噪声源对设备的影响，从而提高设备的性能。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路滤波器以防止它们干扰其他设备。线路滤波器中使用两种常见拓扑：X和Y电容。由于在发生故障时存在火灾和伤害风险，X和Y型电容器需遵守其他安全规定。

X电容

X电容器连接在输入线上。这种拓扑结构可以在下面的示意图中看到：

X电容器的作用是衰减来自电源线的一些电噪声。电容器在高频时短路，同时通过较低频率。X电容器通常有一个电容在1μF和10μF之间的范围内，以及由聚丙烯用于高频应用是由，由于聚酯电容器可能会过热。如果线电压是DC，则可以使用诸如电解电容器的极化电容器。如果X电容器发生故障，可能会造成安全隐患。电容器可能会在两种故障模式中出现故障：开路或短路。

如果X电容器在短路模式下发生故障，则存在着火的风险，除非断路器通过吹动适当选择的保险丝作出反应。如果故障模式是开路，则电路就像电容器根本不存在一样，这会使电器暴露在噪声中。通常在这种情况下不会造成损坏，但由于过滤器不起作用，可能会发生性能损失。

Y电容器

Y电容器连接在设备的线路和机箱之间。可以在以下原理图中看到此拓扑：

Y电容的作用与X电容相同。当设备具有接地机箱时，将使用此拓扑。机箱本身可以作为电磁屏蔽（法拉第笼），保护设备免受外部RF干扰。在电容器故障的情况下，这种拓扑结构可能对用户来说更危险。

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

如果其中一个Y电容器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。如果用户接触机箱，则存在触电危险。在极少数情况下，两个Y电容器同时发生故障，风险很大，因为它们会使线路电压短路。为防止这些危险，机箱必须通过三管齐下的电源插头良好接地。电源线插头上的第三个插脚连接到家用电气设备中的地线。此外，必须安装正确的保险丝以防止火灾。

Y电容可具有宽范围的电容值，介于0.001μF和1μF之间。对于Y电容器应用，金属化纸和薄膜电容器优于陶瓷电容器，因为它们具有稳定性，更高的电容值和自愈性能，以及金属化电容器的失效模式倾向于开路，而陶瓷的失效模式电容器趋向于短路，这对用户来说可能更危险。

应用

线路滤波器电容器用于许多电器和工业负载，以保护器件免受线路电压噪声的影响，并保护同一线路上的其他器件免受电路内部产生的噪声的影响。例如空调，冰箱，加热器和工业机器等大型负载以及计算机，收音机，电视机，通信设备和音频放大器等敏感设备。

广义上的滤波电容器用于信号处理中使用的各种滤波器。示例应用是音频均衡器，其使用若干频带以允许对低音，中频和高频音调进行不同量的放大。

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