在越來越多的應(yīng)用中，對導(dǎo)通和關(guān)斷AC輸入電源的器件的性能進行優(yōu)化是一個重要考慮因素，這些應(yīng)用包括智能家居/智能建筑(HBA)、支持物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的家電、智能開關(guān)和插頭、調(diào)光器和人體感應(yīng)傳感器，特別適用于采用繼電器或可控硅進行功率控制的設(shè)計。當(dāng)AC電源異步導(dǎo)通或關(guān)斷而不考慮其所處的電壓時，效率和可靠性會受到不利影響，必須添加電路以保護開關(guān)免受高瞬態(tài)電流的影響。

當(dāng)AC電源異步導(dǎo)通時，浪涌電流可能超過100A。反復(fù)暴露于高浪涌電流會對繼電器和可控硅的可靠性和使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。電觸點的預(yù)期壽命因浪涌電流需求而縮短，通常限于10萬次操作，盡管機械壽命可能是100萬次、1000萬次，甚至1億次。考慮到可控硅，當(dāng)控制呈現(xiàn)低初始阻抗的負(fù)載時，也可能發(fā)生漸進式柵極退化。在這兩種情況下，最大限度地減少或消除浪涌電流有助于延長預(yù)期壽命和提高可靠性。

對于繼電器，如果在輸入電壓正弦波處于周期的高點時斷開（關(guān)斷）器件，則觸點上會產(chǎn)生電弧，從而腐蝕觸點表面。使用半導(dǎo)體線路開關(guān)，可以通過在AC過零點設(shè)置關(guān)斷來降低開關(guān)損耗。這也將通過消除電弧來降低器件應(yīng)力，并且無需浪涌限制電路。

可以采用分立電路來檢測交流輸入的過零點，以控制主功率器件的接入和斷開切換，從而降低開關(guān)損耗和浪涌電流。這種方法效率更高，但需要額外的元件，占用寶貴的電路板空間，而且仍有損耗，在某些情況下幾乎會消耗一半的待機功率預(yù)算。

最佳過零點檢測方案

為了解決上述難題，Power Integrations的LinkSwitch-TNZ離線式開關(guān)IC將725V功率MOSFET開關(guān)、電源控制器和無損耗過零點檢測器(ZCD)集成到了同一個封裝內(nèi)。使用LinkSwitch-TNZ產(chǎn)品系列可設(shè)計出具有高效率、低待機功耗、最少元件數(shù)和AC過零點檢測功能的AC/DC電源。

LinkSwitch-TNZ IC的ZCD產(chǎn)生一個輸出信號，然后發(fā)送到微控制器并控制功率開關(guān)繼電器或可控硅，確保器件每次都能在過零點導(dǎo)通和關(guān)斷。ZCD信號邏輯跟隨AC輸入，信號每半個周期在過零點切換一次（見圖1）。LinkSwitch-TNZ器件的功耗低于5mW，符合零功耗標(biāo)準(zhǔn)。與典型的分立式ZCD方案中50至90mW的功耗相比，這非常具有優(yōu)勢。

LinkSwitch-TNZ降壓或反激式變換器的開關(guān)頻率為66kHz，有助于縮減電感和輸出電容的尺寸和成本，并允許在降壓方案中使用市售現(xiàn)成的低成本電感。頻率調(diào)制技術(shù)可降低電磁干擾，從而簡化濾波電路。該器件具有完善的安全保護特性，可在出現(xiàn)輸入和輸出過壓故障、器件過溫故障、電壓失調(diào)以及電源輸出過載或短路故障時保護器件及整個系統(tǒng)。

LinkSwitch-TNZ IC可將待機功耗降低60%，待機模式下消耗的電流不到100μA，從而使電源設(shè)計輕松符合全球性的空載和待機功耗標(biāo)準(zhǔn)。使用這種高度集成的器件系列，元件數(shù)量可以減少40%以上，具有比分立方案更大的適用性。

該器件系列支持反激、降壓和降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且包括具有和不具有集成X電容放電功能的器件。在大型系統(tǒng)中用作輔助電源時，X電容放電功能可消除永久接入的泄放電阻，進一步降低待機功耗。LinkSwitch-TNZ器件適用于所有常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無論是否采用基于光耦的反饋。