該電路采用低壓MOSFET Q1 和基于比較器 U6 的柵極驅動電路。當繼電器導通時,Q1的柵極初始狀態為關閉(OFF)。根據輸入線路的相位情況:若交流線路相位比中性線更正,電流可能通過 Q1的體二極管 或 D7 從源極(Source)流向漏極(Drain)。在負半周相位時,由于Q1處于關閉狀態,電流將通過 D8 和 D9 對電容 C12、C13、C14 充電。比較器 U6的輸出保持低電平,直到其同相輸入端(+)電壓達到反相輸入端(-)設定的 3V參考電壓。7.5V齊納管VR3 提供電壓閾值,決定比較器狀態翻轉的時機。閾值計算公式為:Vz(7.5V) + Vref(3V) = 10.5V。電阻 R17 為齊納管提供偏置,同時與 C12 構成 RC定時電路。建議R17選用 1%精度電阻,C12需為 NPO/COG型 電容。
當電壓達到閾值后,比較器輸出從 低電平(LOW)跳變為高電平(HIGH),驅動 Q1導通(ON)。由 R14、R15、R16和Q3 組成的電路提供 遲滯功能(參考電壓從3V降至1.8V),防止Q1快速開關振蕩,同時也是RC定時電路的一部分。R17與C12 形成的時間常數確保Q1導通后持續約 32.4毫秒,該時間可通過以下公式計算:
選擇 32.4 ms 的時間參數是為了確保調節器在 50 Hz 和 60 Hz 系統下均能正常工作。對于單輸入系統(電壓、頻率),可調整 導通時間(ON-time)。選擇導通時間的目標是 最大化 Q1 的導通時間,并確保其在電流從 源極(Source)流向漏極(Drain)(即 LINE IN 比 LINE OUT 電位更高)時關斷。二極管 D7 與 Q1 并聯,以避免 Q1 關斷后電流流經其體二極管。
為降低 D7 的功耗,可將 Q1 的導通時間盡可能設置在輸入電壓的 過零點附近,但需預留足夠裕量以應對元件公差對時序的影響。
當前 Q1 的導通時間是基于 60 Hz 系統 優化的,未針對 50 Hz 系統 調整,因此 D7 在 50 Hz 系統中的功耗更高(因 Q1 導通時間未最大化)。為同時優化 50 Hz 和 60 Hz 系統下 D7 的功耗,電路通過 R24、R11 和 Q2 實現比較器 U6 輸出的旁路關斷功能,從而控制 Q1 的關斷時機。
如此一來,Q1 的導通時間可被最大化,因為其關斷延遲可由微控制器通過 LinkSwitch-TNZ 提供的 ZCD(零電流檢測)信號 控制。微控制器的 ZCD_OUT 信號配置為:60 Hz 系統:每 14 ms 延遲關斷 Q1,50 Hz 系統:每 18 ms 延遲關斷 Q1。電阻 R13 是比較器 U6 輸出的上拉電阻。