内容摘要：LinkZero-AX芯片集成了电源控制器和一个700V的功率MOSFET开关，经简单配置而成的隔离或非隔离辅助电源，通过简单开／关控制调整输出电压，在待机／掉电模式下的功耗小于3mW，乃至接近于零。
关键词：LinkZero-AX；Link584；离线式开关；辅助电源；零待机功耗
LinkZero-AX是Power Integrations公司推出的一种零待机功耗集成离线转换开关(型号为LNK584)。该器件在同一芯片上集成了一个700V的功率MOSFET和一个电源控制器。器件控制器不同于传统PWM控制器采用的控制方法，而是利用简单的开／关控制来调节电源的输出电压。LinkZero-AX主要用作设计隔离或非隔离式通用AC输入辅助与待机电源，在325V的DC高压输入时的待机和掉电(Power Down，PD)状态下的功耗小于3mW。IEC62320第4．5条规定待机功耗小于5mW时可视为零损耗，因此LinkZero-AX是一种零待机功耗器件，完全满足全球的能效规范。
1 LinkZero-AX的引脚功能和主要特点
1．1 引脚功能
LinkZero-AX采用C封装(SMD-8C)和D封装(SO-8C)，不含铅和卤素，满足RoHS指令要求。图1为器件两种封装型式的引脚配置。
LinkZero-AX的各个引脚功能分别如下所述。
漏极(D)引脚：功率MOSFET漏极连接端，为启动、稳态操作以及掉电(PD)模式操作向内部提供工作电流。
旁路／多功能(BP／M)引脚：该引脚为内部产生的5．85V的电源连接一个至少是0．1μF的旁路电容。0．1μF的电容为内部电路操作，对于进入掉电模式要求更大容量的电容。如果该引脚上的电压上升到6．45V以上，过电压保护(OVP)功能将使功率MOSFET停止开关。
反馈(FB)引脚：在正常操作期间，该引脚控制MOSFET的玎关。当该引脚上的电压高于内部1．70V的参考电压时，MOSFET开关则被禁止。一旦该引脚上的电压降至0．9V以下，器件将进入自动重启动模式。
源极(S)引脚：该引脚是功率MOSFET的源极连接端，同时也是BP引脚和FB引脚电压的地参考。
LinkZero-AX的漏极提供启动和操作功率，存230V的AC输入下的待机／掉电(DD)功耗低于3mW，满足全球能效规范。存掉电模式，由系统微控制器或红外控制器提供触发信号，关断内部开关控制电路，但旁路(BP)引脚仍可提供500μA的电流，为系统唤醒提供支持。
LinkZero-AX的保护功能包括电流限制、输出功率限制、过温度保护以及短路和开环故障情况下的自动重新启动等。
2 LinkZero-AX的功能与工作原理
LinkZero-AX含有一个700V的功率MOSFET和一个控制器。其控制器南振荡器、反馈电路、5．85V的稳压器、BP引脚欠压保护电路以及过温度保护、频率抖动、电流限制电路等组成如图2所示。控制器还含有一个专门的掉电模式，能将待机功耗减小到大多数功率仪表不可计量的电平。
2．1 供电电源
DC高压直接从LinkZero-AX的漏极(D)引脚施加。在漏极端内部有一个5．85V的稳压器，在BP引脚外部连接一个0．1μF的旁路电容。当MOSFET关断时，从漏极引脚汲取电流对旁路电容充电。当MOSFET导通时，在旁路电容中的储能释放。器件内部低功耗电路允许从漏极引脚汲取电流连续工作。
为了衰减EMI，振荡器引入小量的频率抖动，典型值为开关频率的6％，频率抖动调制速率设置在1kHz。频率抖动与振荡器频率成正比，并在漏极端电压波形下降沿上被测量。
2. 3 掉电(PD)模式
当跳过160个开关周期时，器件内部振荡器将进入到掉电模式。当FB引脚利用外部的掉电脉冲信号(≥2．5ms)或因轻载状态被拉高时，将发生掉电模式，开关完全被禁止，器件在超低功耗下操作。当通过一个开关将BP引脚上电压拉低到1．5V以下时(见图3)，器件被唤醒或者复位，BP引脚上电容被再充电。当旁路电容被充电到门限电平VBP(5．85V)时，器件则进入正常操作。
2．4 反馈输入电路恒压(CV)模式
反馈输入电路的参考电压为1．70V，当FB引脚上的电压达到1．70V时，在反馈电路输出上则产生一个低逻辑电平(禁止)，并且在每一个周期开始时被采样。如果反馈电路输出高电平，MOSFET则导通(使能)，否则关断(禁止)。由于采样在每一个周期开始时完成，在剩余周期部分被忽略期间，引脚FB上的电压将发生变化。
2．5 全方位保护
(1)输出功率限制
当FB引脚上的电压满载并降至1．70V以下时，将自动启动0．9V的门限电压，振荡器频率降低40％，该功能限制电源输出电流和功率。
(2)BP引脚欠电压／过电压保护
当器件BP引脚上电压洚至4．85V以下时，功率MOSFET则停止开关。当BP引脚上电压上升到5．85V时，功率MOSFET将导通使能。
如果器件引脚BP上电压升至6．45V以上，锁存器将置位，MOSFET则停止开关。为复位锁存器，引脚BP上的电压必须拉低到1．5V以下。
(3)过温度保护
当芯片温度超过142°时，功率MOSFET被禁止运行。一旦芯片温度降至72℃以下，MOSFET重新使能。
(4)电流限制
器件的电流限制电路检测MOSFET电流，一旦该电流超过内部门限电平，MOSFET将截止。在MOSFET导通后265ns的短时间内，前沿消隐(LE B)电路禁止电流限制比较器操作。前沿消隐时间(265ns)保证电容和整流二极管反向恢复期间引起的电流尖峰不会过早终止MOSFET导通。
(5)引脚FBh的开环保护
当检测到在器件引脚FB上的开环故障时，内部电流源将引脚FB上的电压上拉到1．70V以上，器件则停止开关，并在160个周期之后进入掉电模式。
(6)自动重启动
当出现输出短路等故障时，LinkZero-AX则进入自动重启动操作。每当引脚FB上的电压超过0．9V的自动重启动门限时，振荡器复位，内部计数器计时。如果FB引脚上电压低于0．9V持续时间长于145ms到1.70ms(取决于AC线路电压)，MOSFET将停止开关。在典型12％的占空比上，自动重启动使MOSFET开关交替使能和禁止，直到故障解除为止。
该图所示电路的AC输入电压范围为85～265V，电路输入端上的RF1为阻燃可熔电阻，VD1～VD4组成桥式整流器，C1、C2和L3组成П型输入滤波器。U1的频率抖动特性消除了Y电容或共模电感器。与L3相并联的电阻R2用作阻尼电感和电容产生的谐振，RF1用作限制浪涌电流。
变压器T1二次侧上的VD6为整流器，L4、C6和C8组成滤波电路，R8和C4用作抑制高频传导和EMI辐射。R13为预负载电阻，为电容放电提供通路。
输出电压经R9和R3检测并反馈至U1的FB引脚，电容C7用作高频滤波。为保持输出电压调节，通过反馈控制U1内MOSFET的导通和关断。如果U1引脚FB上的电压超过1．7V的门限，开关周期则被跳越。当在FB引脚上的电压低于1．7V的禁止电平时，开关周期则重新使能。通过调节使能到禁止开关周期之比，可实现对输出电压的调节。当负载增加超过输出峰值功率点时，所有开关周期使能。随着输出电压回落，U1引脚FB上的电压开始降低。为限制过载功率，开关频率也将会降低。当FB引脚上的电压降至0．9V的门限电平以下时，系统将进入自动重启模式。在自动重启动模式，电源关断约1．2s，然后再导通约170ms。在输出短路和开环故障情况下，自动重启动功能可将交付的功率减小85％以上。
晶体管VT1、电阻R10、R12和R16组成掉电(PD)置位电路。当在PD置位端施加一个大于等于2．5ms的脉冲，通过VT1和R16等拉高U1引脚FB上的电压或当输出轻载时，在跳越160个开关周期后，系统将进入掉电模式，LinkZero-AX则停止开关。如果在PD复位端施加一个脉冲信号使晶体管VT2导通，或者将机械开关SW1闭合，都会将U1引脚PD上的电压下拉到1．5V以下，U1将进入复位或唤醒模式。PD置位或复位信号可由系统微控制器提供。
4 结束语
LinkZero-AX芯片集成了一个700V的功率MOSFET和一个电源控制器，用其可以设计待机功耗小于3W的辅助电源，满足全球的能效规范。利
用系统微控制器信号可以触发掉电模式，有效关闭电源。利用按键开关或复位脉冲可使器件掉电模式复位／唤醒。LinkZero-AX在与CAPZero零损耗电容自动放电IC和SENZero零损耗高压检测信号断接IC结合使用，能使大功率电源的待机功耗降至5mW，甚至接近于零。
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