非隔離式電源的共模電流可能成為一個(gè)電磁干擾 (EMI) 源，您是否曾經(jīng)消除過(guò)它呢？在一些高壓電源中，例如：LED 燈泡所使用的電源，您可能會(huì )發(fā)現您無(wú)法消除它們。經(jīng)仔細查看，發(fā)現非隔離式電源與隔離式電源其實(shí)并沒(méi)有什么兩樣。開(kāi)關(guān)節點(diǎn)接地寄生電容，產(chǎn)生共模電流。
圖 1 是一個(gè) LED 電源的示意圖，其顯示了該降壓調節器中共模電流產(chǎn)生的主要原因。原因就是開(kāi)關(guān)節點(diǎn)接地電容。令人驚訝的是，如此小的一點(diǎn)電容，仍會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題。CISPR B 類(lèi)（適用于住宅設備）輻射規定允許 1 MHz 下 46 dBuV (200 uV) 信號的 50 電源阻抗。這也就是說(shuō)，僅允許 4 uA 的電流。如果轉換器在 100 kHz 下對 Q2 漏極的 200 Vpk-pk 方波進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，則基準電壓約為 120 伏峰值。由于諧波隨頻率降低而成比例下降，因此 1MHz 下會(huì )有約 9 Vrms。我們可以利用它來(lái)計算允許電容，得到約 0.1pF，即 100 fF（相當于 1 MHz 下 2 兆歐阻抗），其為這個(gè)節點(diǎn)完全可能的電容量。另外，還存在電路接地其余部分的電容，其為共模電流提供了一條返回通路，如圖 1 所示 C_Stray2。

圖 1 僅 100 fF 的開(kāi)關(guān)節點(diǎn)電容卻產(chǎn)生了 EMI 問(wèn)題
在 LED 燈應用中，沒(méi)有基底連接，只有熱和絕緣，因此共模 EMI 濾波便成為問(wèn)題。這是因為電路為高阻抗。它可以由一個(gè)與 2 兆歐容抗串聯(lián)的 9 Vrms 電壓源表示（如圖 2 所示），無(wú)法增加阻抗來(lái)減少電流。要想降低 1MHz 下的輻射，您需要降低電壓，或者減小寄生電容。降低電壓共有兩種辦法：顫動(dòng)調諧或者上升時(shí)間控制。顫動(dòng)調諧通過(guò)改變電源的工作頻率來(lái)擴展頻譜范圍。

圖 2 100 fF 可導致超出 EMI 限制
要討論顫動(dòng)調諧，首先請閱讀《電源設計小貼士 8》（2009 年 2 月）。上升時(shí)間控制通過(guò)降低電源的開(kāi)關(guān)速度來(lái)限制高頻譜，最適合解決 10MHz 以上的 EMI 問(wèn)題。減小開(kāi)關(guān)節點(diǎn)的寄生電容很容易，只需最小化蝕刻面積或者使用屏蔽材料。該節點(diǎn)到整流電源線(xiàn)路的電容，不會(huì )形成共模電流，因此您可以將導線(xiàn)埋入多層型印制線(xiàn)路板 (PWB)，從而減少大量不需要的電容。但是，您無(wú)法徹底消除它，因為 FET 漏極和電感仍然余留有電容。圖 2 給出了一幅曲線(xiàn)圖，引導您逐步計算 EMI 頻譜。第一步是計算電壓波形（紅色）的頻譜。通過(guò)計算漏電壓波形的傅里葉級數，或者只需計算基本分量然后對包線(xiàn)取近似值（1除以調和數和基本分量），便可完成上述計算。在高頻完成進(jìn)一步的調節（1/ （pi *上升時(shí)間）），如7MHz以上頻率所示。下一步，用該電壓除以寄生電容的電抗。有趣的是，低頻輻射為扁平穩定狀態(tài)，直到頻率穿過(guò)由上升時(shí)間設定的極點(diǎn)為止。最后，CISPR B 類(lèi)規定也被繪制成圖。僅 0.1 pF 的寄生電容和一個(gè)高壓輸入，輻射就已接近于規定值。
EMI 問(wèn)題也存在于更高的頻率，原因是輸入線(xiàn)路傳輸共振引起的電路共振和輻射。共模濾波可以幫助解決這些問(wèn)題，因為在 C_Stray2存在大量的電容。例如，如果電容大小為 20 pF，則其在 5MHz 下阻抗低于 2 K-Ohms。我們可以在電路和50 Ohm 測試電阻器之間增加阻抗足夠高的共模電感，以降低測得輻射。更高頻率時(shí)，也是如此。
總之，使用高壓、非隔離式電源時(shí)，共模電流會(huì )使 EMI 輻射超出標準規定。在一些雙線(xiàn)式設計中（無(wú)基底連接），解決這個(gè)問(wèn)題尤其困難，因為有許多高阻抗被包含在內。解決這個(gè)問(wèn)題的最佳方法是最小化寄生電容，并對開(kāi)關(guān)頻率實(shí)施高頻脈動(dòng)。頻率更高時(shí)，電路其余部分的分散電容的阻抗變小，因此共模電感可以同時(shí)降低輻射發(fā)射和傳導發(fā)射。