Cumplimiento de los exigentes requisitos de los capacitores de seguridad Y1

No prevea ninguna holgura al seleccionar capacitores de seguridad para aplicaciones de línea a tierra de alto voltaje. La norma internacional es compleja y estricta en lo que respecta a los ensayos y la certificación del rendimiento de seguridad de los capacitores de seguridad de tipo Y1 y otros capacitores fijos utilizados principalmente en circuitos conectados a la red de CA.

La norma IEC 60384-14 está muy extendida o adaptada a las normativas nacionales de todo el mundo. Especifica los requisitos de los capacitores utilizados para aplicaciones de línea a línea (clase X) y de línea a tierra (clase Y). Cada categoría tiene subclases adicionales, y la Y1 es específica para la seguridad del usuario y la supresión de interferencias electromagnéticas (EMI).

La seguridad es la principal preocupación de la norma de tipo Y1, y los capacitores deben ser diseñados para fallar de forma segura para evitar fallos catastróficos. Se utilizan mucho en productos electrónicos de consumo, como electrodomésticos grandes; dispositivos para el hogar inteligente; sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado; equipos médicos; y sistemas de control industrial.

Los capacitores de tipo Y1 deben poder soportar voltajes de impulso de hasta 8 kV, más utilizados en fuentes de alimentación conmutadas y otras aplicaciones que requieren aislamiento de tierra.

Por eso, resulta fundamental que los diseñadores seleccionen los capacitores de seguridad precertificados adecuados en función de los valores de voltaje nominal, los valores de capacitancia, los factores ambientales y los requisitos específicos de la aplicación. Además, la colocación de los capacitores Y1 en una placa de circuito impreso (PCB) puede afectar significativamente al rendimiento y a la capacidad de supresión de EMI. Se recomienda encarecidamente seguir las mejores prácticas para garantizar la colocación óptima de los capacitores y obtener la máxima eficacia.

Requisitos estrictos de las pruebas

El uso de capacitores de tipo Y1 precertificados garantiza que se han sometido a los rigurosos procedimientos de prueba necesarios y que pueden soportar sobretensiones, funcionar de forma fiable y fallar con seguridad. También están diseñados para soportar condiciones ambientales adversas, como vibraciones y temperaturas extremas.

Los capacitores se someten a pruebas de resistencia dieléctrica, capacitancia y pérdida de energía, fugas de corriente, estabilidad térmica, resistencia a la humedad, y choque térmico. También se someten a pruebas de tensión de voltaje a largo plazo, transitorios de alto voltaje, inflamabilidad, vibración y choque.

Organizaciones independientes como Underwriters Laboratories en los EE.UU. y organismos similares en otras regiones supervisan y certifican las pruebas. Los fabricantes deben proporcionar documentación completa de los resultados de las pruebas, las especificaciones de los materiales y los registros de producción durante las auditorías de las organizaciones de certificación. Una vez obtenida la certificación, pueden ser supervisados por las autoridades de vigilancia del mercado, como la Comisión de Seguridad de Productos del Consumidor de los EE. UU.

El incumplimiento de las normas y reglas de certificación puede conllevar la retirada de la etiqueta de certificación, sanciones económicas, la retirada de productos e incluso prohibiciones de comercialización.

Opciones dieléctricas Y1

Los capacitores de seguridad Y1 utilizan materiales cerámicos o de película de polímero para el aislamiento dieléctrico y el almacenamiento de energía. El tipo de material afecta al rendimiento, incluida la capacitancia y la estabilidad térmica.

Los capacitores de cerámica suelen ofrecer una capacitancia más baja, del orden de picofaradios (pF) a nanofaradios (nF), suprimen la EMI de alta frecuencia cuando es aceptable una capacitancia más baja y suelen estar disponibles en tamaños más compactos. Esto los hace idóneos para aplicaciones como fuentes de alimentación con modo de conmutación, circuitos de automoción, controladores de LED y una gama cada vez mayor de productos de consumo.

Los capacitores de película admiten una gama de capacitancias más amplia, desde nF hasta un microfaradio (µF) o más, y se emplean ampliamente en aplicaciones que requieren un mayor almacenamiento de energía o filtrado a frecuencias más bajas. Al ser más grandes y voluminosos, suelen utilizarse cuando el tamaño es un factor menos crítico, como en aplicaciones industriales y de alta potencia.

Serie de cerámica DK1 de Murata Electronics

A medida que los fabricantes de productos lanzan dispositivos más pequeños, los capacitores también deben evolucionar para mantener un alto rendimiento en espacios más reducidos. Murata Electronics ofrece una línea de capacitores de seguridad de cerámica Y1 de montaje superficial diseñados para aplicaciones de fuentes de alimentación en modo conmutado CA/CC compactas y de bajo perfil.

Con unas dimensiones de 11.4 mm x 6 mm y una altura de solo 2.5 mm, la serie DK1 de capacitores de cerámica Y1 de Murata ofrece a los diseñadores la oportunidad de contribuir a las aplicaciones de fuentes de alimentación de perfil más bajo (Figura 1). A pesar de su diseño compacto, estos componentes ofrecen valores de capacitancia que van desde 10 pF hasta 1500 pF, con voltajes nominales Y1 disponibles de 250 V _{CA (RMS)} a 500 V _{CA (RMS)}.

Figura 1: Los capacitores Y1 de la serie DK1 de Murata ofrecen a los diseñadores una opción de montaje superficial compacta y de bajo perfil (L = 11.4 mm, W = 6 mm y T = 2.5 mm). (Fuente de la imagen: Murata Electronics).

Los dispositivos de la serie DK1 se someten a pruebas de fiabilidad a largo plazo en condiciones de gran tensión. Ofrecen una resistencia superior al calor, la humedad y el estrés eléctrico. Funcionan en un intervalo de temperatura utilizable de -40 °C a +125 °C. Su alta resistencia de aislamiento, superior a 6000 megaohmios (MΩ), garantiza la estabilidad y seguridad en fuentes de alimentación, controles industriales y dispositivos médicos.

Los capacitores Y de la serie DK1 también se pueden utilizar como capacitores de clase X para proporcionar un margen de seguridad adicional, ya que ofrecen un factor de sobretensión superior al de los capacitores X1 de hasta 4 kV y X2 de hasta 2.5 kV. Un capacitor certificado para Y1 y X1/X2 puede facilitar el diseño y los retos de gestión de inventario en los mercados globales. Sin embargo, los diseñadores deben evaluar el costo, los requisitos de capacitancia y las certificaciones para asegurarse de que los capacitores de seguridad con doble certificación sean la opción correcta para la aplicación.

La serie DK1 de Murata proporciona una amplia gama de opciones que ofrecen versatilidad en productos electrónicos de consumo, equipos industriales y otros diseños con limitaciones de espacio que requieren características de seguridad robustas. Los siguientes capacitores son una muestra de esa gama:

• El DK1B3EA101K86HAH01 (Figura 2) cuenta con una baja capacitancia de 100 pF y una clasificación de 300 V _CA, lo que lo convierte en una buena opción para filtrar interferencias electromagnéticas (EMI) de alta frecuencia sin afectar el rendimiento del circuito en aplicaciones como circuitos de procesamiento de señales y equipos de comunicación y datos de alta velocidad.
• El DK1E3EA102M86HAH01 ofrece una capacitancia de 1000 pF y un voltaje nominal de 400 V _CA. Es el más adecuado para aplicaciones que requieren una supresión de EMI de moderada a alta, filtrado de frecuencias amplias y resistencia en entornos de alto voltaje o industriales.
• El DK1B3EA471K86RAH01 ofrece un equilibrio entre una mayor supresión de ruido y seguridad, con una capacitancia de 470 pF. Es adecuado para aplicaciones que requieren filtrado de ruido y estabilidad de voltaje, como fuentes de alimentación de CA/CC para equipos industriales y electrodomésticos con motores. También tiene una clasificación de 300 V_CA.

Figura 2: La baja capacitancia del DK1B3EA101K86HAH01 de Murata proporciona filtrado de EMI sin afectar al rendimiento. (Fuente de la imagen: Murata Electronics).

Conclusión:

Los capacitores de seguridad Y1 son cruciales para las aplicaciones de alto voltaje y se someten a rigurosas pruebas para garantizar que pueden soportar voltajes de impulso, funcionar de forma fiable y fallar con seguridad en diversas aplicaciones con condiciones ambientales adversas. La serie DK1 de capacitores de cerámica Y1 de Murata Electronics ofrece una solución compacta y de bajo perfil para los diseñadores en una gama versátil de valores de capacitancia y valores nominales de voltaje.