今天簡(jiǎn)單談?wù)勲娐吩O(shè)計(jì)中比較常見的三種X電容放電回路方案，以及它們對(duì)安規(guī)的影響

X電容全稱抑制電源電磁干擾用電容器，一般安裝在電源初級(jí)整流模塊之前，主要用于相間跨線、EMI濾波（降低差模干擾）等，在手機(jī)充電器、ATX電源等常見電子設(shè)備都有廣泛運(yùn)用在實(shí)際電路中，X電容規(guī)格一般不低于uF級(jí)。設(shè)備在脫離電網(wǎng)連接后（拔出電源插頭），因X電容跨接相線使得插頭極間帶有高壓，人體意外觸及電源插頭，即形成放電回路，存在電擊危險(xiǎn)。因此，必須為X電容設(shè)計(jì)合理的放電回路，確保設(shè)備與電網(wǎng)斷開后，極間電荷能夠被有效釋放放電電容，快速降低插頭上的殘余電壓

針對(duì)插頭帶電危險(xiǎn)，多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)均有明確要求，本文特別以GB4943.1-2011《信息技術(shù)設(shè)備 安全 第1部分：通用要求》舉例說明。GB4943.1-2011第2.1.1.7條規(guī)定，A型可插式設(shè)備（例如電源適配器等）放電時(shí)間常數(shù)不得超過1s，放電1s后電容器殘余電壓不得超過初始值的37%

列舉三種放電回路設(shè)計(jì)方案如下，典型運(yùn)用電路見圖例

S閉合時(shí)相當(dāng)于設(shè)備與電網(wǎng)連接

S斷開相當(dāng)于設(shè)備與電網(wǎng)斷開（拔出電源插頭）

方案一：當(dāng)前普遍采用的是RC放電方式

原理：當(dāng)S斷開后，X電容C貯藏電荷將由泄放電阻R消耗

根據(jù)基爾霍夫電壓定律

RC電路方程為

電容電壓無法突變，所以初值條件為

很容易就可以解出

RC乘值統(tǒng)稱為時(shí)間常數(shù)。上式中取RC=1，t=1（s），即得放電1s時(shí)刻

在一般實(shí)用電路中，當(dāng)時(shí)間常數(shù)小于1（例如C取0.47uF，R取2MΩ，時(shí)間常數(shù)為0.94），X電容放電1s后的殘余電壓一般不超過初始值的37%，滿足GB4943.1-2011要求

優(yōu)點(diǎn)1：電路設(shè)計(jì)容易，僅需一個(gè)泄放電阻R與X電容C并聯(lián)即構(gòu)成放電回路

優(yōu)點(diǎn)2：參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)單，理論殘余電壓和時(shí)間常數(shù)可根據(jù)上式換算得到

缺點(diǎn)1：消耗額外功率，泄放電阻R在設(shè)備連接電網(wǎng)后不斷消耗功率（泄放電阻R的消耗功率占設(shè)備待機(jī)功率的絕大部分），消耗功率

缺點(diǎn)2：當(dāng)提高X電容規(guī)格以獲取更優(yōu)EMI濾波效果時(shí)，因時(shí)間常數(shù)不得大于1，必須減小泄放電阻R的阻值。而泄放電阻R的阻值與消耗功率PR成反比，

，加大了消耗功率

方案二：Power Integrations公司推出CAPZero系列放電IC，該類型放電IC不僅能配合泄放電阻構(gòu)成放電回路，還可以有效降低泄放電阻的消耗功率

原理：該類型放電IC內(nèi)部集成有電壓檢測(cè)器和MOSFET驅(qū)動(dòng)，能夠檢測(cè)比較IC兩端電壓，根據(jù)電壓變化驅(qū)動(dòng)片內(nèi)MOSFET導(dǎo)通和截止，使得放電IC具備斷電檢測(cè)和電子開關(guān)功能。當(dāng)S閉合后，放電IC檢測(cè)到上電，片內(nèi)MOSFET截止，AB點(diǎn)開路，泄放電阻R1和R2無電流經(jīng)過，無消耗功率；當(dāng)S斷開后，放電IC檢測(cè)到斷電，片內(nèi)MOSFET導(dǎo)通，AB點(diǎn)短路，泄放電阻R1和R2、放電IC、X電容C構(gòu)成放電回路

優(yōu)點(diǎn)1：時(shí)間常數(shù)等參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)單，等同于方案一優(yōu)點(diǎn)2：僅當(dāng)設(shè)備與電網(wǎng)斷開后放電電容，泄放電阻才消耗功率（X電容電荷），降低了設(shè)備的待機(jī)功率優(yōu)點(diǎn)3：在提高EMI濾波效果且不影響待機(jī)功率的前提下，X電容規(guī)格的選擇更加自由缺點(diǎn)1：放電IC內(nèi)部的鏡像MOSFET偏置要求必須有2個(gè)泄放電阻（R1和R2）串聯(lián)使用，增加了線路布局復(fù)雜性缺點(diǎn)2：一旦放電IC故障導(dǎo)致AB點(diǎn)持續(xù)開路，放電功能失效國際電工委員會(huì)IEC在2013年提出了DSH1080號(hào)CTL決議，要求對(duì)該類型放電IC進(jìn)行復(fù)雜的耐久性壽命試驗(yàn)考核方案三：Fairchild Semiconductor公司在2013年推出FSB系列功率開關(guān)IC，該類型功率開關(guān)IC在繼承了方案二放電IC常態(tài)無消耗功率和X電容選擇靈活的前提下，將放電IC的功能固化于自身電路中，去除了放電IC，進(jìn)行了較大程度的改良原理：該類型功率開關(guān)IC將電壓檢測(cè)器、PWM調(diào)制、MOSFET驅(qū)動(dòng)及反饋調(diào)節(jié)等功能集成一體。當(dāng)S閉合后，電流流經(jīng)泄放電阻R為功率開關(guān)IC內(nèi)啟動(dòng)電容充電，充電滿后驅(qū)動(dòng)MOSFET管配合PWM調(diào)制再經(jīng)反饋調(diào)節(jié)，使得電路正常起振工作。電路起振后，啟動(dòng)電容轉(zhuǎn)由隔離變壓器副繞組電路充電，功率開關(guān)IC對(duì)泄放電阻R開路，此過程中AB點(diǎn)始終截止；當(dāng)S斷開后，功率開關(guān)IC檢測(cè)斷電，驅(qū)動(dòng)AB點(diǎn)導(dǎo)通。整流二極管D2和D5、泄放電阻R、X電容C；整流二極管D1和D6、泄放電阻R、X電容C分別構(gòu)成放電回路優(yōu)點(diǎn)1：整流二極管（D5、D6）的導(dǎo)通壓降不大，對(duì)放電參數(shù)的影響可忽略不計(jì)，參數(shù)計(jì)算等同于方案一優(yōu)點(diǎn)2：待機(jī)功率低且X電容規(guī)格選擇靈活優(yōu)點(diǎn)3：未使用方案二中的放電IC，豁免了DSH1080號(hào)CTL決議要求缺點(diǎn)1：一旦整流二極管D5或D6存在短路故障，X電容無法正常放電，放電功能失效上述三種X電容放電回路設(shè)計(jì)各有利弊，恒定不變的是X電容貯藏電荷最終都消耗在泄放電阻上。設(shè)計(jì)者可根據(jù)實(shí)際電路要求選擇合適的放電回路方案

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文章由啟和科技編輯