X類電容器跨接在火線和零線之間。這種情況下，電容器故障不會導(dǎo)致觸電的危險(xiǎn)。X類器件還可細(xì)分為X1和X2電容器。根據(jù)規(guī)定，X1類電容器必須能夠承受4KV的電壓脈沖，X2電容器必須能夠承受2.5 kV的脈沖。

 

Y類安規(guī)電容器跨接在火線和設(shè)備外殼之間或零線和設(shè)備外殼之間。這種情況下，基本絕緣缺失，安規(guī)電容器發(fā)生故障時(shí)，人會處于危險(xiǎn)之中。因此，Y類安規(guī)電容器必須具備較高的電氣安全性。Y類器件還可細(xì)分為Y1和Y2安規(guī)電容器。Y1安規(guī)電容器必須能夠承受8 kV電壓脈沖，Y2安規(guī)電容器必須能夠承受5 kV脈沖。

 

除符合IEC 60384-14標(biāo)準(zhǔn)，安規(guī)電容器還必須經(jīng)過官方機(jī)構(gòu)的測試認(rèn)證，如歐洲ENEC，美國Underwriter Laboratories，Inc. (UL)，加拿大CSA Group，中國CQC (中國質(zhì)量認(rèn)證中心)。

 

安規(guī)電容器有各種類型，包括薄膜電容器、片式陶瓷電容器和多層陶瓷電容器。薄膜電容器具有高容值, 容量穩(wěn)定，可用溫度范圍內(nèi)損耗因數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。此外，金屬化薄膜電容器具有自愈性的優(yōu)點(diǎn)。在膜片發(fā)生故障擊穿的情況下，如果施加電壓會產(chǎn)生小電弧，導(dǎo)致薄膜鋁涂層受損點(diǎn)周圍氧化。這樣可以隔離損壞點(diǎn)，防止更嚴(yán)重的損壞。

 

由于具有自愈性，薄膜電容器是X 類電容器的首選。另一方面，片式陶瓷電容器耐壓最高，是Y1類應(yīng)用的首選解決方案。

 

多層電容器占位面積小，高度低，是節(jié)省有限基板空間應(yīng)用，降低裝配成本的理想之選。多層電容器采用可靠的貴金屬電極 (NME) 設(shè)計(jì)和濕法工藝制造，在高達(dá)+125 °C的工作溫度下具有良好的散熱性能，提高惡劣環(huán)境中的可靠性。

 

汽車工業(yè)的特殊要求

 

用于EV / HEV充電設(shè)備的電容器類型取決于電路、預(yù)期電壓脈沖，以及施加在安規(guī)電容器兩端的交流電壓。圖2顯示各種安規(guī)電容器解決方案應(yīng)用領(lǐng)域容值和耐壓的關(guān)系。

 

圖2: 薄膜電容器、多層電容器與片式陶瓷電容器容值和耐壓的關(guān)系 (圖片來源：Vishay Intertechnology)

 

汽車級薄膜電容器、片式陶瓷電容器和多層電容器甚至超過汽車工業(yè)的要求。工作原理如下。

 

汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

 

汽車電子委員會 (AEC) 定義并發(fā)布汽車工業(yè)電子元件要求。AEC-Q200要求描述了無源元件必須通過的測試，如圖 3截選內(nèi)容所示。

 

例如，Vishay提供兩個(gè)符合汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷電容器系列，分別是按照Y1類認(rèn)證的AY1系列和按照Y2類認(rèn)證的AY2系列，其他產(chǎn)品還包括符合汽車工業(yè)要求的Y2類MKP3386Y2和F340Y2系列薄膜電容器，X2類F339X2、MKP339和F1772系列薄膜電容器，以及X1 / Y2和X2類多層電容器– C0G (NP0) 和X7R介質(zhì)VJ系列安全認(rèn)證電容器。

 

圖 3: 汽車工業(yè)安規(guī)電容器要求概覽 (圖片來源： AEC)

 

安規(guī)電容器需要適合不同的低溫和高溫設(shè)計(jì)要求。通常，陶瓷和多層電容器的工作溫度為–55 °C至125 °C，薄膜電容器的工作溫度為–55 °C至85 °C或105 °C。

 

隨著溫度的升高，器件失效概率增加，器件需要在允許的最大溫度下測試。也就是說，電容器必須在最大設(shè)計(jì)電壓下至少測試1,000小時(shí)。Vishay產(chǎn)品高于這些要求，AY2陶瓷電容器產(chǎn)品線在同樣條件下可正常工作3,000小時(shí)，多層安規(guī)電容器在150 °C，1.7 x AC額定電壓下可正常工作2,000小時(shí)。

 

此外，陶瓷電容器元件必須在–55 °C至125 °C，薄膜電容器元件必須在–55 °C至85 °C或105 °C，經(jīng)受1,000次溫度循環(huán)。當(dāng)溫度循環(huán)大且變化快時(shí) (從最低上升到最高設(shè)計(jì)溫度不到一分鐘)，電容器內(nèi)部熱膨脹或熱收縮可能導(dǎo)致裂紋或分層，或外殼與電容器分離。

 

汽車級電容器可在這些條件下正常工作。同時(shí)，適用于需要提高溫度波動安全性的非汽車應(yīng)用。暴露在零度以下和長時(shí)間陽光照射下的太陽能電池板轉(zhuǎn)換器就是這種應(yīng)用的一個(gè)很好的例子。

 

電容器需要具備防潮性。因此，陶瓷電容器必須在85 °C和85 %相對濕度，最大額定電壓條件下正常工作1,000小時(shí)。當(dāng)溫度和濕度增加時(shí)，水分通過擴(kuò)散穿過涂層材料，或者主要在涂層和未涂層之間轉(zhuǎn)移, 穿透殼體。滲透的濕氣會導(dǎo)致電容器短路。為防止這種情況并確保防潮，涂層材料和涂覆工藝需要適合汽車應(yīng)用。薄膜電容器的標(biāo)準(zhǔn)要求是40 °C，相對濕度93 %，額定電壓下為1,000小時(shí)。不過，Vishay系列電容器適用于極端條件，高于AEC-Q200的要求，并通過85 °C和85 %相對濕度，額定電壓測試，如F340Y2為1,000小時(shí)，F(xiàn)339X2為500小時(shí)。

 

汽車市場對電子元器件機(jī)械性要求也比其他應(yīng)用高，如抗振動和機(jī)械沖擊的堅(jiān)固性。 Vishay汽車級安規(guī)電容器滿足這一要求。

 

綜上所述，安規(guī)電容器分為X類和Y類，可濾除高頻干擾信號 (EMC)，保護(hù)電路和用戶免受高壓浪涌的傷害。符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的電容器可在極端環(huán)境條件下使用。必須由授權(quán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，以保證關(guān)鍵的安全性。AEC發(fā)布了汽車應(yīng)用必須通過的測試規(guī)范。

（來源：Vishay，作者：Florian Weyland博士、Wolfgang Rettlinger和Thomas Wächter）