SMPS의 Y 커패시터는 무엇을합니까?

잘 설계된 SMPS는 여기 C13 커패시터와 같이 변압기의 1 차측과 2 차측의 접지면을 연결하는 커패시터를 가지고있는 것 같습니다 . 이 커패시터의 목적은 무엇입니까?

나는 그것이 EMI 억제를위한 것이라고 이해했지만, 어떤 종류의 EMI를 억제합니까? 그것은 개방 회로의 유일한 다리이고 따라서 완전히 불활성 인 것처럼 보이지만 분명히 나는 ​​그것에 대해 틀 렸습니다.

스위치 모드 전원 공급 장치는 "플라이 백 컨버터"라고하는 것을 사용하여 전압 변환 및 전기 절연을 제공합니다. 이 변환기의 핵심 구성 요소는 고주파 변압기입니다.

실제 변압기에는 1 차 권선과 2 차 권선 사이에 약간의 부유 용량이 있습니다. 이 커패시턴스는 컨버터의 스위칭 동작과 상호 작용합니다. 입력과 출력 사이에 다른 연결이 없으면 출력과 입력 사이에 고주파 전압이 발생합니다.

이는 EMC 관점에서 볼 때 매우 나쁩니다. 파워 브릭의 케이블은 이제 본질적으로 스위칭 과정에서 생성 된 고주파수를 전송하는 안테나 역할을합니다.

고주파 공통 모드를 억제하려면 플라이 백 변압기의 커패시턴스보다 커패시턴스가 큰 커패시턴스를 갖는 전원 공급 장치의 입력 및 출력측 사이에 커패시터를 배치해야합니다. 이렇게하면 고주파가 효과적으로 단락되어 장치에서 빠져 나가지 않습니다.

클래스 2 (접지되지 않은) PSU를 폐기 할 때는이 커패시터를 입력 "라이브"및 / 또는 "중립"에 연결할 수밖에 없습니다. 대부분의 세계는 접지되지 않은 소켓에 극성을 강요하지 않기 때문에 "live"단자와 "neutral"단자 중 하나 또는 둘 다 접지와 관련하여 심각한 전압에있을 수 있으며 일반적으로 다음과 같은 대칭 설계로 끝납니다. "최소의 나쁜 옵션". 그렇기 때문에 고 임피던스 미터로 주 접지에 대한 클래스 2 PSU의 출력을 측정하면 일반적으로 주 전압의 약 절반을 볼 수 있습니다.

이는 클래스 2 PSU에서 안전과 EMC 사이의 어려운 트레이드 오프를 의미합니다. 커패시터를 더 크게 만들면 EMC가 향상되지만 "터치 전류"(PSU 및 주 접지의 출력에 닿는 사람 또는 무언가를 통해 흐르는 전류)가 높아집니다. 이 트레이드 오프는 PSU가 커짐에 따라 더욱 문제가됩니다 (따라서 변압기의 부유 커패시턴스가 커짐).

클래스 1 (접지) PSU에서는 출력을 주 접지에 연결하거나 (데스크톱 PC PSU에서 공통) 출력에서 ​​주 전원으로의 커패시터 두 개를 사용하여 주 접지를 입력과 출력 사이의 장벽으로 사용할 수 있습니다. 대지와 입력 대지 (이것은 대부분의 랩탑 파워 브릭이하는 일입니다). 이를 통해 터치 전류 문제를 피하면서 EMC를 제어하기위한 고주파 경로를 계속 제공 할 수 있습니다.

이 커패시터의 단락 고장은 매우 나쁩니다. 1 급 PSU에서 주 전원 공급 장치와 주 접지 사이의 커패시터 고장은 접지에 대한 단락을 의미합니다 ( "기본"절연의 고장과 동일). 이것은 좋지 않지만 접지 시스템이 작동하는 경우 사용자에게 직접적인 직접적인 위험이되어서는 안됩니다. 클래스 2 PSU에서 커패시터의 고장은 훨씬 더 나쁘며, 이는 사용자에게 직접적이고 심각한 안전 위험을 의미합니다 (고장 또는 "이중"또는 "강화 된"절연에 해당). 사용자의 위험을 방지하기 위해 커패시터는 단락 고장이 거의 발생하지 않도록 설계해야합니다.

따라서 특수 커패시터가이 목적으로 사용됩니다. 이 커패시터를 "Y 커패시터"라고합니다 (반면에 X 커패시터는 전원 라이브와 전원 중립 사이에 사용됨). "Y 커패시터", "Y1"및 "Y2"의 두 가지 주요 하위 유형이 있습니다 (Y1이 더 높은 정격 유형 임). 일반적으로 Y1 커패시터는 클래스 2 장비에 사용되고 Y2 커패시터는 클래스 1 장비에 사용됩니다.

SMPS의 1 차측과 2 차측 사이의 커패시터는 출력이 분리되지 않았 음을 의미합니까? 전압을 두 배로 만들기 위해 직렬로 연결할 수있는 랩 공급 장치를 보았습니다. 격리되어 있지 않으면 어떻게해야합니까?

일부 전원 공급 장치의 출력은 접지에 하드 연결되어 있습니다. 분명히 동일한 출력 단자가 접지에 단단히 연결된 전원 공급 장치 쌍을 사용하여 직렬로 연결할 수는 없습니다.

다른 전원 공급 장치에는 출력에서 ​​입력 또는 주 접지로의 캡 티브 커플 링 만 있습니다. 커패시터는 DC를 차단하므로 직렬로 연결할 수 있습니다.

전자 엔지니어로서의 경험에서 나는 꽤 많은 전문적인 클래스 II 전원 공급 장치가 Y 커패시터의 존재로 인해 접지에 약 80v AC의 누수가 있음을 발견했습니다. IEE는 비 의료 장비에 대해 <85uA의 누설 전류를 허용합니다. 그러나 오디오 회로에 문제가 발생할 수 있습니다. 랩톱이 오디오 앰프에 연결되어 있거나 무대 효과가 PA에 연결되어있을 때 그라운드 루프 윙윙 소리가 몇 번 나타났습니다. 나는 개인적으로 SMPS 누출로 인해 마이크에서 경미하지만 불쾌한 충격을 경험했습니다. 나의 초기 해결책은 Y 커패시터를 제거하고 접지 연결에 맞추는 것이었지만 결국에는 토 로이드를 사용하여 자체 선형 PSU를 만들었습니다. "스태킹"까지

OP의 질문에 직접 대답하기 위해; 과거에는 표준 엔지니어링 관행을 준수하면서 Y 커패시터를 사용하는 것은 새로운 설계에서 피해야합니다. Y 커패시터 사용에 대한 새로운 엔지니어링 트레이드 오프는 GFCI 및 AFCI 회로 차단기 사용에 대한 NEC (US National Electric Code) 요구 사항으로 인해 지난 10여 년 동안 등장했습니다. 이 차단기는 분기 회로의 모든 AC 콘센트에 대해 총 접지 전류 5mA에서 트립되도록 설계되었습니다. 클래스 I 장치 당 3.5 mA를 허용하면 일반적인 거실 엔터테인먼트 센터 또는 컴퓨터 워크 스테이션에 매우 빠르게 추가됩니다. 현재의 누출 표준이이를 허용하는 반면, OEM은 자사 제품이 "차단기를 넘어서고, 그것을 고치기를 원한다"는 소비자 불만이 점점 커지고 있습니다.https://www.fluke.com/en-us/learn/blog/grounding/chasing-ghost-trips-in-gfci-protected-circuits . NEC 요구 사항은 지난 10 년 동안 증가 해 왔으며 현재 많은 주와 도시에서이를 완전히 통합하고 있습니다. 클래스 II 디바이스 (AC 플러그의 3 차 접지 단자가 없음)에는 더 엄격한 누설 사양이 있지만 대부분의 설계자들이 선호하는 솔루션입니다. 이 장치는 Y 커패시터없이 EMI 사양을 충족 할 수 있습니다.