LinkSwitch-TN2 采用專有的 BCDMOS 工藝制造，該工藝將高壓功率 MOSFET開關(guān)與低功耗開關(guān)控制器相結(jié)合，能夠支持多種拓?fù)?，包括高?cè)和低側(cè)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(yīng)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(biāo)稱頻率）振蕩器，該振蕩器選擇允許使用標(biāo)準(zhǔn)低成本電感器。這會生成兩個內(nèi)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(yīng)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(diào)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(guān)由反饋 (FB) 引腳控制。當(dāng)大于 49 ?A 的電流傳送到該引腳，導(dǎo)致內(nèi)部反饋節(jié)點變低時，開關(guān)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(nèi)開啟（啟用），否則功率 MOSFET 保持關(guān)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(nèi)反饋引腳電流的變化不會影響該周期內(nèi) MOSFET 的狀態(tài)。
　　如果連續(xù)兩個開關(guān)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(guān)并進入自動重啟超時狀態(tài)。當(dāng)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(dāng)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(nèi)部計數(shù)器都會復(fù)位。如果反饋引腳在 50 mS 內(nèi)沒有被拉高，功率 MOSFET 開關(guān)將被禁用，持續(xù)時間等于自動重啟關(guān)閉時間。次斷言故障時，關(guān)閉時間為 150 mS。如果故障情況持續(xù)存在，則關(guān)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(guān)，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(dǎo)致的故障情況下，輸出電壓將迅速升至標(biāo)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(dǎo)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(zhuǎn)換器電路配置。輸出電壓通過反饋電阻分壓器 R1 和 R2 設(shè)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(zhuǎn)換器

　　圖 3：非隔離 12V、120mA 連續(xù)輸出降壓轉(zhuǎn)換器
　　通過功率MOSFET的電流
　　通過功率 MOSFET 的電流由器件內(nèi)部檢測。當(dāng)該電流超過內(nèi)部閾值 Ilimit（取決于所選器件）時，功率 MOSFET 在剩余周期內(nèi)關(guān)閉。前沿消隱電路在功率MOSFET導(dǎo)通后的短時間內(nèi)抑制限流比較器，從而使電容和超快整流二極管反向恢復(fù)時間引起的電流尖峰不會導(dǎo)致開關(guān)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(shè)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(nèi)部檢測芯片溫度，當(dāng)芯片溫度升至閾值（典型值 142 °C）以上時，啟動熱關(guān)斷。功率 MOSFET 被禁用，并且 75 °C 遲滯應(yīng)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(guān)。
　　ON/OFF控制方法來調(diào)節(jié)輸出電壓
　　LinkSwitch-TN2 IC 使用簡單的開/關(guān)控制方法來調(diào)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(chǎn)生出色的瞬態(tài)響應(yīng)，并且無需外部控制環(huán)路補償網(wǎng)絡(luò)。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(dāng)輸出負(fù)載減少時，將跳過更多周期，而如果負(fù)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(yù)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(dǎo)通模式 (MDCM) 下運行，而不是在連續(xù)導(dǎo)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(guān)的設(shè)計權(quán)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(guān)周期可能表現(xiàn)出連續(xù)的電感器電流，然而大多數(shù)開關(guān)周期將處于不連續(xù)傳導(dǎo)模式。設(shè)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(shè)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(yīng)以及 CCM 更低的輸出紋波（對于相同電容器 ESR）。然而，在 LinkSwitch-TN2 設(shè)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?fù)?，無論是否帶有光耦合器和基準(zhǔn)，以提高輸出電壓容差和調(diào)節(jié)能力。下面的表 3 總結(jié)了這些配置和主要功能。如需了解更多信息，請參閱應(yīng)用筆記 – LinkSwitch-TN2 設(shè)計指南。

　　使用 LinkSwitch-TN2 的常見電路拓?fù)?/p>

　　表 3：使用 LinkSwitch-TN2 的常見電路拓?fù)?br>　　設(shè)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(zhuǎn)換器電源的主要設(shè)計考慮因素。當(dāng)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(zhuǎn)換器配置。
　　該電源設(shè)計用于 MDCM 操作，峰值 L1 電感器電流由 LNK3204D 內(nèi)部電流限制設(shè)置。每個開關(guān)周期的導(dǎo)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(shè)置。輸出調(diào)節(jié)是通過響應(yīng)施加到反饋 (FB) 引腳的開/關(guān)反饋信號而跳過開關(guān)周期來實現(xiàn)的。這與控制開關(guān)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(fù)載。
　　在關(guān)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(fù)載。二極管 D3 應(yīng)選擇為超快二極管（建議 t RR為 35 ns 或更好。應(yīng)選擇具有足夠紋波電流額定值的電容器 C5（低 ESR 類型））。該設(shè)計的效率在大多數(shù)轉(zhuǎn)換器負(fù)載范圍內(nèi)超過 80%。見圖4
　　效率與輸出負(fù)載（室溫）
　　圖 4：效率與輸出負(fù)載（室溫）
　　在 U1 關(guān)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(chǎn)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(biāo)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(fù)載的關(guān)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(nèi)條件 30 °C / 85 % RH（無限期）。
　　結(jié)論
　　LinkSwitch-TN2 IC 滿足能效法規(guī)的要求，在高端降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲锌蛰d功耗 <30 mW，在具有外部偏置的反激式拓?fù)渲锌蛰d功耗 <10 mW。應(yīng)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(shè)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(yán)格電壓調(diào)節(jié) - 無需后期調(diào)節(jié)。使用 LinkSwitch-TN2 器件的設(shè)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。