電子機器がACメイン電源に接続されると、共通モードの電気ノイズを発生させ、同じネットワーク上の他の機器の動作に干渉する可能性があります。このノイズがフィルタリングされない場合、近くのデバイスに障害を引き起こし、システム全体の性能に影響を与える可能性があります。このリスクを軽減するために、メーカーは電源ラインフィルタにコンデンサを組み込み、ノイズをデカップリングしてメインに戻るのを防ぎます。
なぜコンデンサの信頼性が安全性にとって重要なのか
これらのフィルタに使用されるコンデンサの信頼性は、システム性能の問題だけでなく、ユーザーの安全性にとっても重要です。電源ラインフィルタリングに一般的に使用されるコンデンサには、XコンデンサとYコンデンサの2種類があります。Xコンデンサは差動モードノイズ（つまり、ライブとニュートラルワイヤ間のノイズ）をフィルタリングするために使用され、Yコンデンサは共通モードノイズ（つまり、シャーシやグラウンドに影響を与える可能性のあるノイズ）に特化しています。
Yコンデンサは、ライブ（ライン）ワイヤとデバイスのシャーシの間に接続されます。このセットアップは重要であり、Yコンデンサが故障した場合、特に電気ショックの観点からユーザーの安全に重大なリスクをもたらす可能性があります。Xコンデンサの故障が火災の危険をもたらす可能性があるのとは異なり、Yコンデンサの短絡はメイン電圧への直接露出につながる可能性があります。
Yコンデンサが安全性を確保する方法
Yコンデンサは、故障のリスクを最小限に抑えるために、高い安全性と信頼性基準で構築されています。これらのコンデンサは、AC電圧にさらされたときに通過する電流を減らし、DC電圧にさらされたときに最小限のエネルギーを蓄えるために、限られた容量値で設計されています。設計は、故障が発生した場合でも危険な状態を防ぐことを目的としています。
Yコンデンサの安全性と性能を保証するために、国際および地域の安全基準に準拠した厳格な試験に合格しなければなりません。これらの試験は、コンデンサの電気的および機械的信頼性を検証し、通常および極端な条件下で信頼性を持って動作することを保証します。
Yコンデンサに関する関連基準
ヨーロッパでは、Yコンデンサの関連基準はEN 60384-14です。この基準は、以前のEN 132400から進化し、国際基準IEC 60384-14と一致しています。この基準は、電源ラインフィルタリングアプリケーションで使用されるコンデンサの必要な試験と性能基準を定義しています。メーカーは、ユーザーの安全が重要な用途で使用するために、Yコンデンサが適していることを確認するために、基準の追加の安全要件も満たさなければなりません。
ヨーロッパ以外の地域では、独自の安全および試験基準があります。
アメリカ合衆国: UL 1414（ライン間アプリケーション用）およびUL 1283（EMIフィルタ用）
カナダ: CAN/CSA C22.2 N°1およびCAN/CSA 384-14
中国: GB/T 14472
これらの地域基準は、世界中の電子機器で使用されるYコンデンサが同様の安全基準を満たすことを保証します。
XコンデンサとYコンデンサのサブ分類
コンデンサは、その仕様と意図された用途に基づいてさまざまなクラスに分類されます。たとえば、XコンデンサはX1、X2、X3タイプに細分化され、それぞれ異なる電圧とサージ処理能力を持っています。同様に、YコンデンサはY1、Y2、Y3、Y4のカテゴリに分けられます。
Y1コンデンサは500VACまでの定格で、ピークテスト電圧は8kVです。
Y2コンデンサは150-300VACの定格で、ピークテスト電圧は5kVです。
Y3コンデンサは250VACまでの定格ですが、特定のピークテスト電圧は指定されていません。
Y4コンデンサは150VACの定格で、ピークテスト電圧は2.5kVです。
Yコンデンサのクラスの選択は、機器の電圧定格と必要な絶縁の性質に依存します。
Yコンデンサの試験基準
Yコンデンサは、IEC/EN 60384-14で定められた必要な安全性と信頼性基準を満たすために、インパルス電圧試験、耐久試験、可燃性試験などの一連の試験を受けなければなりません。これらの試験は、ストレス下でのコンデンサの性能に関する潜在的な問題を特定し、電気的サージ、長時間の使用、極端な条件に耐えられることを確認します。
ラインフィルタで使用されるコンデンサの種類
ラインフィルタリングアプリケーションで一般的に使用されるコンデンサには、メタライズドフィルムコンデンサとセラミックコンデンサの2種類があります。
セラミックコンデンサはしばしば安価ですが、時間の経過とともに安定性が低下し、温度変動や機械的ストレスの下で故障しやすくなります。セラミックの故障は短絡する傾向があり、Yタイプのコンデンサの場合は危険です。
一方、メタライズド紙/フィルムコンデンサは、時間の経過とともにより安定して信頼性があります。これらの故障モードは通常オープンサーキットであり、多くの用途でより安全です。
Yコンデンサには、より安定して安全な故障特性を持つメタライズドフィルムタイプが一般的に好まれます。
結論
電源ラインフィルタリングにおけるYコンデンサの役割は過小評価できません。これらのコンポーネントは、共通モードノイズをデカップリングし、電子機器が安全かつ効率的に動作し、同じメイン供給上の他の機器に影響を与えないようにするために重要です。メーカーは、Yコンデンサの信頼性を確保し、デバイスとそのユーザーを潜在的な危険から保護するために、厳格な基準と試験手順を遵守しなければなりません。
