Condensateurs X-Rated : intégration sûre dans les alimentations sans transformateur

Les condensateurs sont le Saint Graal de l'électronique. On les trouve dans l'éclairage LED, le traitement du signal, l'alimentation, l'électronique commerciale, etc. Ils agissent comme filtres pour éliminer le bruit. Mais pour les applications des systèmes de puissance nécessitant un dispositif connectable dans n'importe quel sens, le condensateur X-Rated est idéal.

Dans cet article, nous discutons longuement des condensateurs X-Rated : caractéristiques, spécifications, applications, etc.

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Que sont les condensateurs X-Rated ?

Condensateurs X-Rated au tantale

Source : Wikimedia Commons

Les condensateurs X-Rated sont des dispositifs électroniques non polarisés. Ils se comportent comme des transformateurs de tension de claquage. Ils aident à abaisser le courant alternatif haute tension en basse tension dans les circuits électroniques. Comme ils sont non polarisés, on peut les connecter dans toutes les directions.

Caractéristiques et spécifications du condensateur X-Rated

Condensateur axial X

Source : Wikimedia Commons

Caractéristiques :

• Fonction d'auto-guérison (self-healing)
• Revêtement époxy
• Conforme directive RoHS
• Caractéristiques électriques remarquables supérieures aux condensateurs normaux
• Film polyester métallisé

Spécifications :

• Tension nominale : 250 VDC, 1000 VDC, 400 VDC, 100 VDC, 1250 VDC, 630 VDC. Tension nominale abaissée à 1,25 %/°C au-dessus de 85 °C : 250 VAC, 125 VAC, etc.
• Plage de capacité : 0,0010 µF à 10 µF (E12)
• Plage de température de catégorie pour -100 VDC, 250 VDC, 400 VDC, 630 VDC, 1000 VDC, 1250 VDC : -40 °C à +105 °C (incluant l'élévation de température sur surface).
• Tolérance de capacité : ±10 % (K), ±5 % (J)
• Plage de température de catégorie pour 125 VAC, 250 VAC : -40 °C à +85 °C
• Tension de tenue :

Entre bornes : tension nominale (VAC) × 230 % 60 s

Bornes vers enveloppe : 1500 VAC 60 s

Connexion bornes à enveloppe : 1500 VAC 60 s

Tension évaluée 125 VAC, 250 VAC

Tension évaluée 1000 VDC, 1250 VDC

Entre bornes : tension nominale (VDC) × 175 % 2 s à 5 s ou 1000 VAC

Tension évaluée 100 V à 630 VDC

Entre bornes : tension nominale (VDC) × 150 % 60 s

Classification des condensateurs Classe-X et Classe-Y

Classe-X et Classe-Y sont des condensateurs d'alimentation principaux spéciaux. Ils répondent aux normes de sécurité certifiées américaines et européennes. On les utilise pour filtrer les lignes AC dans divers appareils.

Condensateurs Classe-X (code couleur EIA)

Source : Wikimedia Commons

On les appelle aussi condensateurs de suppression des interférences électromagnétiques et radiofréquences (EMI/RFI) – RFI ayant une valeur de fréquence plus haute que EMI.

Condensateurs Classe-Y (condensateurs mica argenté)

Source : Wikimedia Commons

Classe-Y aussi appelé condensateur de sécurité filtre ligne AC. Les deux classes réduisent la production d'EMI/RFI et les effets indésirables liés à la fréquence de résonance reçue.

Avant d'exécuter leur filtrage EMI/RFI, ils doivent être connectés directement à l'entrée d'alimentation AC. Cela les soumet aux transitoires de tension et surtensions (pics de puissance). Le condensateur peut alors défaillir.

Que se passe-t-il après connexion des condensateurs ?

Quand le condensateur Classe-X (condensateur entre ligne et neutre) est placé entre phase et neutre, il peut faire défaut en court-circuit à cause d'une surtension. La défaillance ouvre un dispositif de surintensité (disjoncteur ou fusible). Résultat : pas de risque de choc électrique même si le condensateur tombe en panne.

Quand le condensateur Classe-Y (ligne vers terre) est placé entre la barre et la terre, il peut faire défaut en court-circuit. Un choc électrique fatal survient à cause de la perte de la connexion de terre.

Mais les fabricants conçoivent ce condensateur pour qu'il tombe en panne à l'ouvert (open). Il filtrera rapidement tout bruit et interférence dus à une défaillance. Pas de risque de choc électrique.

On classe les Classe-X et Classe-Y selon :

• Tension d'impulsion de crête qu'ils peuvent résister
• Leur tension de crête nominale ou tension d'impulsion nominale

Tableau récapitulatif :

Sous-classe (CEI 60384-14)	Impulsion de crête avant essai d'endurance	Tension d'impulsion de crête (en fonctionnement)
X1	4 kV pour C ≤ 1 µF / 4/√C kV pour C ≤ 1 µF	>2,5 kV ≤ 4,0 kV
X2	2,5 kV pour C ≤ 1 µF / 2,5/√C kV pour C > 1 µF	≤ 2,5 kV
X3	< 1,2 kV	Nul

Sous-classe (CEI 60384-14)	Impulsion de crête avant essai d'endurance	Tension nominale
Y1	8 kV	≤ 500 VAC
Y2	5 kV	150 VAC ≤ V < 300 VAC
Y3	Nul	150 VAC ≤ V < 250 VAC
Y4	2,5 kV	< 150 VAC

Comment utiliser un condensateur X-Rated dans une alimentation sans transformateur

Comme les condensateurs X-Rated ont de hautes tensions nominales, on peut les connecter directement au secteur en série. Le condensateur X-Rated abaisseur de tension est la partie critique d'un circuit d'alimentation sans transformateur.

Connectez le condensateur X-Rated avec la phase du secteur en série pour abaisser le courant. Remplacez le transformateur par des condensateurs abaisseurs. Ensuite, utilisez un redresseur en pont pour convertir le signal AC abaissé en DC avec extrême prudence.

Ce montage inclut une diode Zener (1N4733A 5,1 V) pour produire la sortie DC. Le condensateur de lissage idéal (5,0 µF/6 VDC) crée des condensateurs discrets DC sans ripple. Une LED indique la sortie DC.

Choisissez votre condensateur abaisseur selon : la tension requise et le courant que votre circuit peut tirer.

Formule pour calculer la réactance :

X_c = 1 / (2πfC)

Où :

• F = fréquence du secteur AC
• C = capacité du condensateur X-Rated
• X_c = réactance du condensateur

Exemple : fréquence 60 Hz, condensateur 0,50 µF :

X_c = 1 / (2 × 3,14 × 60 × 0,50 × 10⁻⁶) = 5307,86 Ω

Si tension = 560 V, courant I = E / X_c = 560 / 5307,86 = 0,105 A

Points importants :

1. Les familles de condensateurs d'alimentation sans transformateur sont idéales pour circuits compacts à faibles courants.
2. Manipulation directe tension secteur : précautions essentielles contre pics de tension occasionnels.
3. Isolez les fils de sortie AC.
4. Ne remplacez pas les condensateurs X-Rated par des condensateurs communs.

Applications

• Alimentation sans transformateur
• Alimentation capacitive

Alimentation capacitive

Source : Wikimedia Commons

• Éclairage LED

Éclairage LED

Source : Wikimedia Commons

• Ordinateurs portables

Carte mère ordinateur portable

• Imprimantes

Imprimantes

Logos de marquage d'approbation de sécurité

Symboles ou marquages appropriés sont nécessaires pour tous les condensateurs de sécurité certifiés, de suppression et de dérivation. On trouve les logos d'approbation de sécurité sur le tableau du condensateur montrant les marquages et définitions :

FAQ

Comment fonctionne un condensateur X ?

Il se connecte directement à la ligne d'alimentation AC. Il résiste aux pics de tension. S'il tombe en panne, il le fait en sécurité comme circuit ouvert.

Que sont les condensateurs X et Y ?

Ce sont des condensateurs de sécurité. Les X éliminent le mode différentiel (connectés entre les lignes d'entrée). Les Y2 éliminent le mode commun (entre entrée et terre).

Comment les condensateurs sont-ils classés ?

En comparant leurs valeurs réelles et capacitance nominale pour connaître la proximité. La tolérance exacte est indiquée par bandes colorées et lettres.

Mots finaux

Les condensateurs intégrés X-Rated sont parfaits pour le filtrage EMI/RFI. Avant d'en acheter un, vérifiez les logos d'approbation de sécurité pour être sûr de ce que vous utilisez.

Avez-vous déjà utilisé un condensateur X-Rated ? Besoin d'aide pour choisir le meilleur ? Contactez-nous.