LinkSwitch-TN2 采用專有的 BCDMOS 工藝制造，該工藝將高壓功率 MOSFET開關與低功耗開關控制器相結合，能夠支持多種拓撲，包括高側和低側降壓、降壓-升壓和反激式。 MOSFET 的額定電壓為 725V，可承受輸入電壓浪涌，從而減少了對外部保護電路的要求。圖 1 顯示了 LinkSwitch-TN2 的功能框圖。我們可以用它來說明該部件的主要特征及其操作模式。
　　除功率 MOSFET 外，該器件還包含振蕩器、反饋（感應和邏輯）電路、5.0 V 穩(wěn)壓器、旁路 (BP/M) 引腳欠壓電路、過溫保護、線路和輸出過壓保護、頻率抖動、電流限制電路、前沿消隱和用于自動重啟的附加電路。該器件運行的是 66 kHz（標稱頻率）振蕩器，該振蕩器選擇允許使用標準低成本電感器。這會生成兩個內部信號，占空比信號和用于指示每個周期開始的定時時鐘。頻率抖動應用于時鐘，通常為 4 kHz 峰峰值，以限度地減少 EMI 輻射，從而允許使用低成本雙面印刷電路板。頻率抖動的調制率為 1 kHz。

　　LinkSwitch-TN2 框圖

　　圖 1：LinkSwitch-TN2 框圖
　　在正常工作期間，MOSFET 的開關由反饋 (FB) 引腳控制。當大于 49 ?A 的電流傳送到該引腳，導致內部反饋節(jié)點變低時，開關終止。該信號在每個周期開始時在時鐘信號的上升沿進行采樣。如果它為高電平，則功率 MOSFET 在該周期內開啟（啟用），否則功率 MOSFET 保持關閉（禁用）狀態(tài)。僅在每個周期開始時進行采樣，并且在該周期的剩余時間內反饋引腳電流的變化不會影響該周期內 MOSFET 的狀態(tài)。
　　如果連續(xù)兩個開關周期向該引腳輸送大于 670 ?A 的電流，則會檢測到故障情況，并且該部件將停止開關并進入自動重啟超時狀態(tài)。當器件用于反激式配置時，此功能可用于監(jiān)控線路（輸入）電壓，并為線路電壓提供過壓保護。下面的圖 2 說明了一種可能的電路實現(xiàn)。

　　使用反饋引腳進行線路過壓檢測

　　圖 2：使用反饋引腳進行線路過壓檢測
　　除了反饋引腳故障檢測之外，當檢測到各種故障條件（例如輸出過壓、輸出過載、輸出短路或開環(huán)條件）時，還會啟動自動重啟。在自動重啟期間，每次反饋引腳被拉高時，由振蕩器計時的內部計數器都會復位。如果反饋引腳在 50 mS 內沒有被拉高，功率 MOSFET 開關將被禁用，持續(xù)時間等于自動重啟關閉時間。次斷言故障時，關閉時間為 150 mS。如果故障情況持續(xù)存在，則關閉時間將增加至 1500 mS。自動重啟功能會交替啟用和禁用功率 MOSFET 的開關，直到故障條件消除。
　　輸出過壓保護(OVP) 通過向 BYPASS 引腳提供超過 6 mA 的電流來觸發(fā)。 BYPASS 引腳電容器形成一個低通濾波器，可防止無意觸發(fā)的噪聲。在因反饋丟失而導致的故障情況下，輸出電壓將迅速升至標稱電壓以上。
　　輸出電壓超過從輸出連接到 BYPASS 引腳的齊納二極管的額定電壓與旁路電壓之和，將導致超過 6 mA 的電流注入 BYPASS 引腳，從而觸發(fā)自動重啟并保護電源免受過壓影響。圖 3 顯示了典型的非隔離降壓轉換器電路配置。輸出電壓通過反饋電阻分壓器 R1 和 R2 設置，輸出過壓檢測由 D4 和 R3 提供。

　　非隔離 12V、120mA 連續(xù)輸出降壓轉換器

　　圖 3：非隔離 12V、120mA 連續(xù)輸出降壓轉換器
　　通過功率MOSFET的電流
　　通過功率 MOSFET 的電流由器件內部檢測。當該電流超過內部閾值 Ilimit（取決于所選器件）時，功率 MOSFET 在剩余周期內關閉。前沿消隱電路在功率MOSFET導通后的短時間內抑制限流比較器，從而使電容和超快整流二極管反向恢復時間引起的電流尖峰不會導致開關周期提前終止。連接在源極 (S) 引腳和旁路引腳之間的電容器 C3 用于設置所選器件的電流上限和下限。 （正常電流限制為 0.1uF，降低電流限制為 1uf）。
　　模具溫度
　　內部檢測芯片溫度，當芯片溫度升至閾值（典型值 142 °C）以上時，啟動熱關斷。功率 MOSFET 被禁用，并且 75 °C 遲滯應用于控制邏輯，以便在芯片溫度低于 67 °C（典型值）之前不會重新啟用開關。
　　ON/OFF控制方法來調節(jié)輸出電壓
　　LinkSwitch-TN2 IC 使用簡單的開/關控制方法來調節(jié)輸出電壓。切換或不切換的決定是逐周期做出的，從而產生出色的瞬態(tài)響應，并且無需外部控制環(huán)路補償網絡。在每個周期開始時，對反饋引腳進行采樣，如果 Ifb 小于 49 A，則啟動下一個周期。如果 Ifb 大于 49 ?A，則跳過下一個周期。因此，當輸出負載減少時，將跳過更多周期，而如果負載增加，則跳過更少周期。為了提供過載保護，如果在 50 ms 期間沒有跳過任何周期，LinkSwitch-TN2 將進入自動重啟狀態(tài)，將平均輸出功率限制為過載功率的大約 3%。由于輕載或空載時輸出電壓與 C3 兩端電壓之間存在跟蹤誤差，可能需要較小的預載 (R4)。下面的表1說明了正常操作和自動重啟模式期間的逐周期控制方法。

　　LinkSwitch TN2 ON/OFF 控制方案

　　表 1：LinkSwitch TN2 ON/OFF 控制方案
　　為了獲得效率，LinkSwitch-TN2 在大部分不連續(xù)導通模式 (MDCM) 下運行，而不是在連續(xù)導通模式(CCM) 下運行。下面的表 2 解釋了兩種操作模式之間的差異以及與每種操作模式相關的設計權衡。

　　CCM 和 MDCM 工作模式比較

　　表 2：CCM 和 MDCM 操作模式的比較
　　使用短語“大部分不連續(xù)”是因為一些開關周期可能表現(xiàn)出連續(xù)的電感器電流，然而大多數開關周期將處于不連續(xù)傳導模式。設計可以完全不連續(xù)，但這會限制可用的輸出電流，從而降低設計的成本效益。 CCM 和 MDCM 之間的其他差異包括 DCM 更好的瞬態(tài)響應以及 CCM 更低的輸出紋波（對于相同電容器 ESR）。然而，在 LinkSwitch-TN2 設計的低輸出電流水平下，這些差異通常并不顯著。 MDCM 通常是，因為它提供的效率并提供的整體解決方案成本，但 CCM 可以用于輸出電流是主要考慮因素的情況。
　　LinkSwitch-TN2 可用于所有常見拓撲，無論是否帶有光耦合器和基準，以提高輸出電壓容差和調節(jié)能力。下面的表 3 總結了這些配置和主要功能。如需了解更多信息，請參閱應用筆記 – LinkSwitch-TN2 設計指南。

　　使用 LinkSwitch-TN2 的常見電路拓撲

　　表 3：使用 LinkSwitch-TN2 的常見電路拓撲
　　設計分析
　　使用圖 3 中的電路，我們可以分析使用此 LinkSwitch-TN2降壓轉換器電源的主要設計考慮因素。當首次施加交流電時，該器件從漏極 (D) 引腳自啟動，并由連接到旁路 (BP/M) 引腳的小型 100 nF 電容器 C3 提供本地電源去耦。在正常工作期間，器件通過限流電阻器 R3 從輸出供電。此處，器件 LNK3204D 用于降壓轉換器配置。
　　該電源設計用于 MDCM 操作，峰值 L1 電感器電流由 LNK3204D 內部電流限制設置。每個開關周期的導通時間由 L3 的電感值、LinkSwitch-TN2 電流限制和 C2 上的高壓直流輸入總線設置。輸出調節(jié)是通過響應施加到反饋 (FB) 引腳的開/關反饋信號而跳過開關周期來實現(xiàn)的。這與控制開關周期的接通時間（占空比）的傳統(tǒng) PWM 方案有很大不同。在接通期間，電流在 L2 中斜坡上升，同時傳遞至負載。
　　在關斷期間，電感電流通過續(xù)流二極管 D3 斜坡下降至 C5，并輸送至負載。二極管 D3 應選擇為超快二極管（建議 t RR為 35 ns 或更好。應選擇具有足夠紋波電流額定值的電容器 C5（低 ESR 類型））。該設計的效率在大多數轉換器負載范圍內超過 80%。見圖4
　　效率與輸出負載（室溫）
　　圖 4：效率與輸出負載（室溫）
　　在 U1 關斷期間，L2 兩端的電壓通過 D4 和 C4 進行整流和平滑。首先，D3 和 D4 的正向壓降相同，因此 C3 兩端的電壓跟蹤輸出電壓。為了提供反饋信號，C3 上產生的電壓被 R1 和 R2 分壓并連接到 U1 的 FB 引腳。選擇 R1 和 R2 的值，使得在標稱輸出電壓下，F(xiàn)B 引腳上的電壓為 2V。這使得這種簡單的反饋能夠滿足額定輸出電流下所需的 ±3% 的總體輸出容差。圖 5 顯示了輸出電壓與負載的關系。
　　輸出電壓與輸出電流（室溫）
　　圖 5：輸出電壓與輸出電流（室溫）
　　為了提高可制造性，LinkSwitch-TN2 系列提供一系列封裝選項：8 引腳 DIP、8 引腳 SMD 和 8 引腳 SO，SO 是的封裝，MSL 等級為 1（可以暴露在環(huán)境中）室內條件 30 °C / 85 % RH（無限期）。
　　結論
　　LinkSwitch-TN2 IC 滿足能效法規(guī)的要求，在高端降壓轉換器拓撲中空載功耗 <30 mW，在具有外部偏置的反激式拓撲中空載功耗 <10 mW。應用包括計量、家庭和辦公樓自動化、工業(yè)控制、消費類電器和 LED 照明，其中基于 LinkSwitch-TN2 IC 的設計可以取代簡單、低效、不可靠的滴蓋器電源，成為可靠的高效替代品，因為其固有的嚴格電壓調節(jié) - 無需后期調節(jié)。使用 LinkSwitch-TN2 器件的設計受益于更高的可靠性、改進的性能、更高的效率和更低的成本，即使與需要大型且昂貴的 X 電容器的電容滴落器相比也是如此。