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安规y电容器的设计和选型

文章出处:东莞市瓷谷电子科技有限公司 所属分类: 知识分享

    家用电器的泄漏电流是很关键的,因为会对人体产生电击安全问题,但是泄漏电流章节很多人不是很了解,也很矛盾,所以本文对此作一个深入的剖析,希望能给工程师带来帮助。

    我们知道人体电阻是一个随外界环境、身体状况、生理特征、电流频率而变化的电阻,皮肤干燥时一般超过100K,但身上出汗、潮湿、生病等因素会让人体阻值大幅下降。电能使人体损伤的就是电流,不同的电流对人体产生不同的伤害,国际上也做了大量的实验数据,对具体多大的电流能让人体产生什么类型的反应各有说法,有的地方指明人能感知的电流是8mA,有的人又说是5mA。本文依据GB/T 12113(等同IEC 60990)标准,按照通过人体电流的大小而使人体产生不同状态,将电流划分为三个等级:感知电流、摆脱电流和心颤电流。

    然而人体相当于一个可变电阻,这也就间接反应了人体能承受的电压,国际上规定了人体的安全电压最高为36V,所谓的安全电压正确的理解是短时间内对人体是安全的。标准毕竟是妥协的产物,不可能做到100%保证安全,只能说适合绝大多数人。



GB/T 12113附录D



GB/T 12113附录D

    GB/T 12113附录D中给出了三个等级的电流值,人体感知有反应的电流约为0.5mA有效值或0.7mA峰值的正弦电流,所以电路设计的泄漏电流应该控制在0.7mA以内是比较合适的。

    以上为国家推荐标准,并非强制标准。在国家强制标准GB4706.1的第16章泄漏电流要求里面,是规定了不同类型器具给予不同的要求,比如II类器具泄漏电流小于0.25mA,I类便携器具为0.75mA,并且是要求在保护阻抗断开的情况下测量,如下说明:



   在常见的I类器具如电饭煲产品,内部的滤波电路如下图1所示,若是按要求将CY1和CY2断开再测量,泄漏电流当然没有问题,但是家庭里面的插座很多都是不接地线的,此时若将CY1取得比较大时,金属外壳将会对人体产生电击。



图1

    在II类器具如电磁炉中,存在高压地和低压大地的情况,如下图2所示,2个Y电容CY3、CY4充当加强绝缘的作用,但是取得较大电流超过0.7mA同样也会对人体产生电击风险。由此看来此条款是不对的。
图2

    仔细翻阅GB4706.1当中,其实第8章也有介绍,这里就明确规定了易触及部件的漏电不超过0.7mA峰值,说明泄漏电流需要对应此条款,所以设计中Y电容的容量必须控制在0.7mA峰值以内。


    结合GB/T 12113附录E里面的内容,测试时需要模拟人体阻值500Ω进行泄漏电流验证。


    假设市电220VAC/50Hz的电器,设计通常都要求最高输入电压264V,所以在264V输入时的峰值来计算泄漏电流,其中模拟人体阻值为500Ω,那么Y电容的最大取值是多少呢?计算公式及推导如下:


    此可知Y电容容量不能超过5.97nF,现有Y电容通常都在4.7nF及以下,所以Y电容最大4.7nF(即472)的取值是很有道理的。家用电器泄漏电流为了控制在0.7mA峰值以下,所以Y电容也就有了最大限制要求。
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