在《電源設(shè)計小貼士40：非隔離式電源的共模電流》（http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=144511）中,，我們討論了開關(guān)級中大電壓擺動如何形成共模電流的問題，并介紹了它驅(qū)動電流進(jìn)入電容到機(jī)架接地的過程,。在這篇《電源設(shè)計小貼士》中,，我們將繼續(xù)討論共模電流的問題。

    在隔離式電源中,，這種情況變得更加糟糕,，因為隔離變壓器的次級繞組最終連接至機(jī)架接地。因此,，存在相當(dāng)大的初級到次級寄生電容,。圖1 顯示了一個這種情況的簡化示意圖。

圖1 Q1 高壓開關(guān)驅(qū)動C-STRAY 中共模電流

    這是一種離線工作的隔離式反向結(jié)構(gòu),。110 伏到 220 伏 AC 輸入電源經(jīng)過整流,，從而向功率級提供 100 伏到 400 伏DC。電源開關(guān)迅速開啟和關(guān)閉,，在 Q1 漏極上產(chǎn)生 500 伏到 600 伏開關(guān)波形,，其同時也施加于電源變壓器的初級繞組。這種開關(guān)電壓,，在變壓器初級繞組到次級繞組之間的雜散電容中形成電流,。該電流流經(jīng)負(fù)載的預(yù)設(shè)機(jī)架接地,，或者只是以電容方式接地耦合。該電流必須完成噪聲返回通路,，從而產(chǎn)生開關(guān)式電源,。在沒有 C1 的情況下，它流回 AC 輸入電源,，然后流入電源的輸入線,，其很可能會超出 EMI 輻射規(guī)格。

    由于其高電源阻抗,，這種電流的濾波特別困難,。變壓器的雜散電容大小級別為　100 pF，其典型電源開關(guān)頻率的阻抗為 10 千歐,。只在電流通路中添加一個電感來減小這種電流的方法并不實際,。例如，如果我們希望將電流減小 10 倍,，其要求100 千歐的電抗（也即 0.1 亨），且分布電容小于 10 pF,，這并不現(xiàn)實,。

    電容器 C1 帶來了另一種解決方案。它為電流提供了一條本地返回通路,。大多數(shù)共模電流通過該電容器在電源內(nèi)部回流,，而不是通過 AC 輸入電源回流。另外,，C1 還減小了系統(tǒng)的電源阻抗,，這樣共模串聯(lián)電感 L1 就變得現(xiàn)實了。

    在共模濾波器的設(shè)計過程中,，一個關(guān)鍵因素是 C1 值的選擇,。從電磁干擾(EMI) 的角度來看，其值越大越好,。更大的電容可獲得更小的 EMI 信號,，且電源阻抗也更低。你可以利用電容的平方原則,，估計 EMI 信號的減小程度,。但是，高電容也意味著機(jī)架連線的線頻率電流更大,。另外,，這種電流還有一些安全限制，目的是減少觸電事故的發(fā)生機(jī)率,。當(dāng)電源機(jī)架連線斷裂時,，人員進(jìn)入電流通路便會發(fā)生觸電事故,，如圖2所示。IEC Std 601-1將這種電流的大小限制為 0.5 mA RMS,，同時人們還在討論出臺更為嚴(yán)格的安全規(guī)定,。輸入為 230 伏時，IEC 可有效地將 C1 值限制為 4700 pF,。

圖2 C1 可以成為一種觸電風(fēng)險

    總之,，驅(qū)動寄生電容機(jī)架接地的高 dV/dt電壓波形，會形成共模電流,。這種電流特別難以濾波,，原因是其存在高電源阻抗。濾波要求使用一個機(jī)架電容器,，提供另一條本地返回通路,，并降低阻抗。盡管從 EMI 濾波器的角度來看,，電容越大越好,，但是總電容受限于安全規(guī)定。

   如欲了解本文的更多詳情,，敬請參閱 2003Unitrode電源設(shè)計研討會主題 3：www.ti.com/2003powerseminar-ca,。

   下次，我們將討論如何利用共模濾波電感器在離線電源中實現(xiàn)共模濾波,，最終達(dá)到減少 EMI 的目的,。

本文以及其他電源解決方案的詳情，敬請訪問：http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/analog/powermanagement/power_portal.page,。