Y電容，是我們工程師做開關(guān)電源設(shè)計時都要接觸到的一個非常關(guān)鍵的元器件，它對EMI的貢獻是相當?shù)拇蟮模撬且粋€較難把控的元器件，原理上并沒有那么直觀易懂，在EMI傳播路徑中需要聯(lián)系到很多的寄生參數(shù)才能夠去分析。

我們都知道開關(guān)電源變壓器的原副邊都跨接了一個Y電容，很多時候這個Y電容必須要，沒了它EMI就過不了。此Y電容的擺放位有多種方法，到底怎么接效果才是最好的？

在做EMI實驗時，往往Y電容對共模干擾的高頻段影響比較大，所以我們首先要找到開關(guān)電源中的高頻干擾源。最常見最熟悉的高頻干擾源有兩個，以反激為例，一是原邊的開關(guān)MOS，二是副邊的整流二極管，如下圖

高頻振鈴1：MOS管關(guān)斷時的振蕩，高頻振鈴2：副邊整流二極管關(guān)斷時的振蕩。

首先分析一下高頻干擾1（原邊開關(guān)MOS管的干擾），干擾源為Q1，如下圖

在分析之前說明一下，輸出的電解電容在高頻的情況下內(nèi)阻極低可視為兩端短路。

MOS管Q1的振蕩，電壓為上正下負，噪聲從D出發(fā)。

第一條通路是從D→Cm→散熱器→Ce→大地PE→N→輸入電容地→回到S極

第二條通路是從D→Cm→散熱器→Ce→大地PE→L→輸入電容正→輸入電容地→回到S極

第三條通路是從D→變壓器→Ctx→Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→N→輸入電容地→回到S極

第四條通路是從D→變壓器→Ctx→Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→L→輸入電容正→輸入電容地→回到S極

注意：路徑只分析了到達電源外部流經(jīng)大地的路徑，內(nèi)部回流的沒畫。

下面我們再分析一下高頻干擾2（副邊整流二極管引起的），干擾源為D1，如下圖

整流管D1的振蕩，電壓為右正左負，噪聲從Cj出發(fā)。

第一條通路是從Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→N→輸入電容地→輸入電容正→Ctx→回到Cj的負端。

第二條通路是從Cj→Cd→散熱器→Ce→大地PE→L→輸入電容正→Ctx→回到Cj的負端。

注意：路徑只分析了到達電源外部的路徑。

改善EMI的方法

一般改善EMI有兩個常見方法，1、降低干擾源的能量，2、切斷或者改變干擾能量的傳播路徑。

通過添加Y電容的方式來改變EMI的傳播路徑如下圖。

Y電容改變EMI傳播路徑的常見方式有4中，如上圖

位置1：輸入電容高壓→輸出正；

位置2：輸入電容高壓→輸出地；

位置3：輸入電容地→輸出地；

位置4：輸入電容地→輸出正。

由于輸出的電解電容在高頻的情況下內(nèi)阻極低可視為兩端短路。

如果只對于EMI來講，位置1、2的效果相同，位置3、4的效果相同。

位置1、2加了Y電容后的作用：干擾源原本是從副邊D1右邊→散熱→..經(jīng)過一系列路徑..→Ctx回到D1左邊的，現(xiàn)在由于D1右邊對Ctx的左邊提供了一個阻抗很低的回路，所以大部分干擾路徑變成，D1右→Cy1→Ctx→D1左，讓大部分的EMI干擾不經(jīng)過散熱器和大地直接回到Ctx回到D1。

位置1、2的Y電容有效的改變了由D1產(chǎn)生的干擾的流動路徑。

位置3、4加Y電容后的作用：位置3、4的作用是雙重的，作用1,原本Q1的干擾源其中有一條傳播路徑為，Q1的D極→TX1→Ctx→D1→Cd→..經(jīng)過一系列路徑..→Q1的S極，此時由于在D1右到Q1的S極提供了一條低阻抗回路，此條路徑的干擾到D1后大部分直接回到S極；作用2，D1的原邊干擾回路是副邊D1右邊→散熱→..經(jīng)過一系列路徑..→Ctx回到D1左邊的，此時由于D1右邊到原邊電解地提供了更低阻抗的回路，大部分干擾直接從D1到原邊電解地→原邊電解正→Ctx→回到D1左邊。

位置3、4的Y電容改變了Q1干擾源的部分路徑，同時改變了D1干擾源的路徑。

四個位置對EMI的作用都是不錯的，但在實際layout的時候放在位置3是最方便的，所以應(yīng)用的人非常多。

當然改善EMI還有在散熱器上下手的如下圖

1、散熱器直接接地

2、散熱器與地之間接Y電容

這樣通過MOS管散熱器的EMI直接回到了C1的地端，這樣的方式效果也是非常明顯的，分析方法與上面相同。

在Layout和EMI的結(jié)合最終大部分人選擇位置3，但最好CY電容原邊接在原邊的靜地和副邊的靜地上，也就是C1和C2的負極點如下圖

比如原邊接在離輸入電解遠的位置會有什么后果呢？

比如我們在做ESD實驗時，這時ESD會有高頻電流從原邊通過Y電容傳輸?shù)礁边叄@時如果不接母線地，這個高頻電流會通過線路上的寄生電感產(chǎn)生高頻尖峰電壓有可能損壞其他元器件，副邊當然也是一樣。

最好的位置是盡量讓Y電容接到原邊C1的地與副邊C2的地，如下圖

當然也要考慮實際布板的情況，有時候這樣連線根本不好連，這時候只能將就，但記得把地線要加粗一點，減少線路上的寄生電感。

審核編輯 ：李倩