器件类别:半导体    模拟混合信号IC   
厂商名称:Power Integrations



10.08 A 开关稳压器, 140 kHz 开关 最大频率, PZFM6


TOP244YN-功能数量 1
TOP244YN-端子数量 6
TOP244YN-最大工作温度 125 Cel
TOP244YN-最小工作温度 -40 Cel
TOP244YN-加工封装描述 铅 FREE, 塑料, TO-220, 7 PIN
TOP244YN-无铅 Yes
TOP244YN-欧盟RoHS规范 Yes
TOP244YN-包装形状 矩形的
TOP244YN-包装尺寸 凸缘安装
TOP244YN-端子涂层 MATTE 锡
TOP244YN-包装材料 塑料/环氧树脂
TOP244YN-控制模式 电压
TOP244YN-控制技术 脉冲 宽度 MODULATION
TOP244YN-最大输出电流 10.08 A
TOP244YN-模拟IC其它类型 开关稳压器
TOP244YN-交换机配置 单一的
TOP244YN-最大开关频率 140 kHz




TOPSwitch�-GX Family

Extended Power, Design Flexible,
EcoSmart,� Integrated Off-line Switcher

            Product Highlights                                                                                         +

Lower System Cost, High Design Flexibility                         AC                                                  DC
� Extended power range for higher power applications
� No heatsink required up to 34 W using P package                  IN                                                  OUT
� Features eliminate or reduce cost of external components                                                             -
� Fully integrated soft-start for minimum stress/overshoot
� Externally programmable accurate current limit                                     D      L
� Wider duty cycle for more power, smaller input capacitor
� Separate line sense and current limit pins on Y/R/F packages         TOPSwitch-GX      CONTROL
� Line under-voltage (UV) detection: no turn off glitches                                                 C
� Line overvoltage (OV) shutdown extends line surge limit
� Line feed-forward with maximum duty cycle (DCMAX)                                  S      XF

    reduction rejects line ripple and limits DCMAX at high line                                                     PI-2632-060200
� Frequency jittering reduces EMI and EMI filtering costs
� Regulates to zero load without dummy loading                     Figure 1. Typical Flyback Application.
� 132 kHz frequency reduces transformer/power supply size
� Half frequency option in Y/R/F packages for video applications       OUTPUT POWER TABLE
� Hysteretic thermal shutdown for automatic fault recovery
� Large thermal hysteresis prevents PC board overheating                          230 VAC �15%4 85-265 VAC

EcoSmart - Energy Efficient                                        PRODUCT3       Adapter1   Open            Adapter1   Open
� Extremely low consumption in remote off mode                                              Frame2                     Frame2

    (80 mW at 110 VAC, 160 mW at 230 VAC)                          TOP242 P or G   9W       15 W             6.5 W     10 W
� Frequency lowered with load for high standby efficiency             TOP242 R    15 W      22 W             11 W      14 W
� Allows shutdown/wake-up via LAN/input port                                      10 W      22 W              7W       14 W
                                                                   TOP242 Y or F  13 W      25 W              9W       15 W
Description                                                        TOP242 P or G  29 W      45 W             17 W      23 W
                                                                                  20 W      45 W             15 W      30 W
TOPSwitch-GX uses the same proven topology as TOPSwitch,              TOP243 R    16 W      28 W             11 W      20 W
cost effectively integrating the high voltage power MOSFET,        TOP243 Y or F  34 W      50 W             20 W      28 W
PWM control, fault protection and other control circuitry onto     TOP244 P or G  30 W      65 W             20 W      45 W
a single CMOS chip. Many new functions are integrated to                          19 W      30 W             13 W      22 W
reduce system cost and improve design flexibility, performance        TOP244 R    37 W      57 W             23 W      33 W
and energy efficiency.                                             TOP244 Y or F  40 W      85 W             26 W      60 W
                                                                                  21 W      34 W             15 W      26 W
Depending on package type, either 1 or 3 additional pins over         TOP245 P    40 W      64 W             26 W      38 W
the TOPSwitch standard DRAIN, SOURCE and CONTROL                      TOP245 R    60 W      125 W            40 W      90 W
terminals allow the following functions: line sensing (OV/UV,      TOP245 Y or F  42 W      70 W             28 W      43 W
line feed-forward/DCMAX reduction), accurate externally set           TOP246 P    85 W      165 W            55 W      125 W
current limit, remote ON/OFF, synchronization to an external          TOP246 R    43 W      75 W             30 W      48 W
lower frequency, and frequency selection (132 kHz/66 kHz).         TOP246 Y or F  105 W     205 W            70 W      155 W
                                                                      TOP247 R    44 W      79 W             31 W      53 W
All package types provide the following transparent features:      TOP247 Y or F  120 W     250 W            80 W      180 W
Soft-start, 132 kHz switching frequency (automatically reduced        TOP248 R    45 W      82 W             32 W      55 W
at light load), frequency jittering for lower EMI, wider DCMAX,    TOP248 Y or F  135 W     290 W            90 W      210 W
hysteretic thermal shutdown, and larger creepage packages. In         TOP249 R
addition, all critical parameters (i.e. current limit, frequency,  TOP249 Y or F
PWM gain) have tighter temperature and absolute tolerances            TOP250 R
to simplify design and optimize system cost.                       TOP250 Y or F

                                                                   Table 1. Notes: 1. Typical continuous power in a non-ventilated enclosed
                                                                   adapter measured at 50 �C ambient. 2. Maximum practical continuous
                                                                   power in an open frame design at 50 �C ambient. See Key Applications
                                                                   for detailed conditions. 3. For lead-free package options, see Part
                                                                   Ordering Information. 4. 230 VAC or 100/115 VAC with doubler.

                                                                                                             December 2004

                                         Section List

Functional Block Diagram ....................................................................................................................................... 3

Pin Functional Description ...................................................................................................................................... 4

TOPSwitch-GX Family Functional Description ....................................................................................................... 5
     CONTROL (C) Pin Operation.................................................................................................................................. 6
     Oscillator and Switching Frequency........................................................................................................................ 6
     Pulse Width Modulator and Maximum Duty Cycle.................................................................................................. 7
     Light Load Frequency Reduction ............................................................................................................................ 7
     Error Amplifier ......................................................................................................................................................... 7
     On-Chip Current Limit with External Programmability ............................................................................................ 7
     Line Under-Voltage Detection (UV)......................................................................................................................... 8
     Line Overvoltage Shutdown (OV) ........................................................................................................................... 8
     Line Feed-Forward with DCMAX Reduction .............................................................................................................. 8
     Remote ON/OFF and Synchronization ................................................................................................................... 9
     Soft-Start................................................................................................................................................................. 9
     Shutdown/Auto-Restart........................................................................................................................................... 9
     Hysteretic Over-Temperature Protection................................................................................................................. 9
     Bandgap Reference .............................................................................................................................................. 10
     High-Voltage Bias Current Source ........................................................................................................................ 10

Using Feature Pins ................................................................................................................................................... 10
     FREQUENCY (F) Pin Operation ........................................................................................................................... 10
     LINE-SENSE (L) Pin Operation ............................................................................................................................ 10
     EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin Operation.................................................................................................. 11
     MULTI-FUNCTION (M) Pin Operation .................................................................................................................. 11

Typical Uses of FREQUENCY (F) Pin ...................................................................................................................... 14

Typical Uses of LINE-SENSE (L) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins ...................................................... 15

Typical Uses of MULTI-FUNCTION (M) Pin ........................................................................................................... 17

Application Examples .............................................................................................................................................. 20
     A High Efficiency, 30 W, Universal Input Power Supply ........................................................................................ 20
     A High Efficiency, Enclosed, 70 W, Universal Adapter Supply.............................................................................. 20
     A High Efficiency, 250 W, 250-380 VDC Input Power Supply ............................................................................... 22
     Multiple Output, 60 W, 185-265 VAC Input Power Supply .................................................................................... 23
     Processor Controlled Supply Turn On/Off............................................................................................................. 24

Key Application Considerations ............................................................................................................................. 26
     TOPSwitch-II vs. TOPSwitch-GX .......................................................................................................................... 26
     TOPSwitch-FX vs. TOPSwitch-GX ....................................................................................................................... 28
     TOPSwitch-GX Design Considerations ............................................................................................................... 28
     TOPSwitch-GX Layout Considerations ................................................................................................................. 30
     Quick Design Checklist ......................................................................................................................................... 32
     Design Tools ......................................................................................................................................................... 32

Product Specifications and Test Conditions ......................................................................................................... 33

Typical Performance Characteristics .................................................................................................................... 40

Part Ordering Information ....................................................................................................................................... 46

Package Outlines ..................................................................................................................................................... 47

2  M
                                                VC                                                       0                                                                                                                                   TOP242-250

        CONTROL (C)  ZC                                                                                                                                                                                                                                                   DRAIN (D)

     EXTERNAL           SHUNT REGULATOR/                                                                                  INTERNAL
                                                                                                         1                SUPPLY
    FREQUENCY (F)                                                        +

                                                             5.8 V                        SOFT START
                                                             4.8 V
                                                   5.8 V     INTERNAL UV
                     IFB                         +           COMPARATOR
                                                 VI (LIMIT)
                         CURRENT                                                                                                                                                                                                          -

                         LIMIT                   + SOFT
                         ADJUST START                                                                        �8

                                                   ON/OFF                                               SHUTDOWN/
                                                 VBG + VT

                                                             STOP LOGIC                               HYSTERETIC                                                                                                                           CURRENT LIMIT
                                                                                                        THERMAL                                                                                                                             COMPARATOR
                                  1V                                                                  SHUTDOWN
                           VBG                                           STOP SOFT-                                                                                                                                                           TURN-ON
                                         OV/UV                                     START
                                                                                                                                                                                                                                           GATE DRIVER
                          LINE                                      DCMAX    DMAX
                         SENSE DCMAX                                        CLOCK                                                                                                                                                                     LEADING
                                                                    HALF    SAW                       -                           S  Q
                                                                    FREQ.                                                                                                                                                                            BLANKING
                                                                                                                                  R                                                                                                                                                     SOURCE (S)
                                                                                                 PWM                                                                                                                                                                                  PI-2639-060600
                                                             OSCILLATOR WITH JITTER       COMPARATOR
                                                                                                                                                                                                                                                                                       DRAIN (D)
                                                                            LIGHT LOAD

                     RE                                                     FREQUENCY

Figure 2a. Functional Block Diagram (Y, R or F Package).

                                               VC                                                        0
     CONTROL (C)                                                                                                          INTERNAL

     MULTI-                                                                                              1                SUPPLY
                     SHUNT REGULATOR/                                    +
                      ERROR AMPLIFIER

                                                             5.8 V       -                SOFT START
                                                             4.8 V
                                                   5.8 V     INTERNAL UV
                     IFB                                     COMPARATOR                                        SHUTDOWN/
                                                 VI (LIMIT)


                          LIMIT                      SOFT
                         ADJUST                    START


                         VBG + VT                                                                                                       CURRENT LIMIT
                                                             STOP LOGIC                               HYSTERETIC
                                                                                                        THERMAL                         CONTROLLED
                                                                                                      SHUTDOWN                             TURN-ON

                              VBG                                        STOP SOFT-                                                     GATE DRIVER
                                         OV/UV                                                                                                     LEADING
                          LINE                                      DCMAX    DMAX                                                                     EDGE
                         SENSE DCMAX                                        CLOCK
                                                                            SAW                       -                           S  Q

                                                                                                     +                            R

                                                             OSCILLATOR WITH JITTER              PWM

                                                                            LIGHT LOAD

                     RE                                                     FREQUENCY

                                                                                                                                                                                                                                               SOURCE (S)

Figure 2b. Functional Block Diagram (P or G Package).

                                                                                                                                                                                                                                                  M                                  3
   TOP242-250                                                        FREQUENCY (F) Pin: (Y, R or F package only)
                                                                     Input pin for selecting switching frequency: 132 kHz if
Pin Functional Description                                           connected to SOURCE pin and 66 kHz if connected to
                                                                     CONTROL pin. The switching frequency is internally set for
DRAIN (D) Pin:                                                       fixed 132 kHz operation in P and G packages.
High voltage power MOSFET drain output. The internal
start-up bias current is drawn from this pin through a switched      SOURCE (S) Pin:
high-voltage current source. Internal current limit sense point      Output MOSFET source connection for high voltage power
for drain current.                                                   return. Primary side control circuit common and reference point.

CONTROL (C) Pin:                                                         +                                    VUV = IUV x RLS             PI-2629-092203
Error amplifier and feedback current input pin for duty cycle                                                 VOV = IOV x RLS
control. Internal shunt regulator connection to provide internal        DC
bias current during normal operation. It is also used as the          Input              RLS 2 M For RLS = 2 M
connection point for the supply bypass and auto-restart/             Voltage                                   VUV = 100 VDC
compensation capacitor.                                                                                        VOV = 450 VDC
LINE-SENSE (L) Pin: (Y, R or F package only)                                          D                 L     DCMAX@100 VDC = 78%
Input pin for OV, UV, line feed forward with DCMAX reduction,
remote ON/OFF and synchronization. Aconnection to SOURCE                                 CONTROL DCMAX@375 VDC = 38%
pin disables all functions on this pin.
only)                                                                                 S       X               For RIL = 12 k
Input pin for external current limit adjustment, remote                                                       ILIMIT = 69%
ON/OFF, and synchronization. A connection to SOURCE pin
disables all functions on this pin.                                                           RIL             See Figure 54b for
                                                                                              12 k            other resistor values
MULTI-FUNCTION (M) Pin: (P or G package only)                                                                 (RIL) to select different
This pin combines the functions of the LINE-SENSE (L) and                                                     ILIMIT values
EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) pins of the Y package
into one pin. Input pin for OV, UV, line feed forward with           Figure 4. Y/R/F Pkg Line Sense and Externally Set Current Limit.
DCMAX reduction, external current limit adjustment, remote
ON/OFF and synchronization. A connection to SOURCE pin                   +                                    VUV = IUV x RLS
disables all functions on this pin and makes TOPSwitch-GX                                                     VOV = IOV x RLS
operate in simple three terminal mode (like TOPSwitch-II).              DC
                                                                      Input              RLS            2 M For RLS = 2 M
                                                                     Voltage                                        VUV = 100 VDC

                                                                                                              VOV = 450 VDC

                                                                                                              DCMAX@100 VDC = 78%

                                                                                      D                 M     DCMAX@375 VDC = 38%


          Y Package (TO-220-7C)

                                         7D                          -                S

   Tab Internally

   Connected to                          5F                                                                               PI-2509-040501

   SOURCE Pin                            4S                          Figure 5. P/G Package Line Sense.

                               R Package (TO-263-7C)                     +                                    For RIL = 12 k
                                                                                                                   ILIMIT = 69%
                               F Package (TO-262-7C)                    DC
P Package (DIP-8B)                                                   Input                                   For RIL = 25 k
                                                                     Voltage                                       ILIMIT = 43%
G Package (SMD-8B)
M1                 8S                                                                                         See Figures 54b, 55b
S2                 7S
                                                                                                              and 56b for other resistor

                                                                                      D       M               values (RIL) to select
                                                                                                              different ILIMIT values.
S3                                                                                       CONTROL


C4                 5D                    1234 5 7
                                         C L X S F D PI-2724-010802
                                                                     -                S

Figure 3. Pin Configuration (top view).                                                                                   PI-2517-022604

                                                                     Figure 6. P/G Package Externally Set Current Limit.

4  M

TOPSwitch-GX Family Functional                                                         Auto-restart      IB                    IL = 125 �A
Description                                                                                        ICD1                                               IL < IL(DC)
                                                                                                           IL = 190 �A
Like TOPSwitch, TOPSwitch-GX is an integrated switched                               132
mode power supply chip that converts a current at the control
input to a duty cycle at the open drain output of a high voltage    Frequency (kHz)  30
power MOSFET. During normal operation the duty cycle
of the power MOSFET decreases linearly with increasing                                Auto-restart             IC (mA)
CONTROL pin current as shown in Figure 7.                                                         ICD1   IB

In addition to the three terminal TOPSwitch features, such as                        78                              Slope = PWM Gain
the high voltage start-up, the cycle-by-cycle current limiting,
loop compensation circuitry, auto-restart, thermal shutdown,        Duty Cycle (%)   38                                        IL = 125 �A
the TOPSwitch-GX incorporates many additional functions that
reduce system cost, increase power supply performance and                                                                                   IL < IL(DC)
design flexibility. A patented high voltage CMOS technology
allows both the high voltage power MOSFET and all the low                            10                  IL = 190 �A
voltage control circuitry to be cost effectively integrated onto
a single monolithic chip.                                                            TOP242-5 1.6 2.0                                       5.2 6.0

Three terminals, FREQUENCY, LINE-SENSE, and                                          TOP246-9 2.2 2.6                                       5.8 6.6
EXTERNAL CURRENT LIMIT (available in Y, R or F
package) or one terminal MULTI-FUNCTION (available in P                              TOP250 2.4 2.7                   IC (mA)               6.5 7.3
or G package) have been added to implement some of the new
functions. These terminals can be connected to the SOURCE                                Note: For P and G packages IL is replaced with IM.
pin to operate the TOPSwitch-GX in a TOPSwitch-like three
terminal mode. However, even in this three terminal mode, the                                                                               PI-2633-011502
TOPSwitch-GX offers many new transparent features that do
not require any external components:                                Figure 7. Relationship of Duty Cycle and Frequency to CONTROL
                                                                                Pin Current.
1. A fully integrated 10 ms soft-start limits peak currents
    and voltages during start-up and dramatically reduces or        The pin can also be used as a remote ON/OFF and a
    eliminates output overshoot in most applications.               synchronization input.

2. DCMAX of 78% allows smaller input storage capacitor, lower       The EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) pin is usually used
    input voltage requirement and/or higher power capability.       to reduce the current limit externally to a value close to the
                                                                    operating peak current, by connecting the pin to SOURCE
3. Frequency reduction at light loads lowers the switching          through a resistor. This pin can also be used as a remote
    losses and maintains good cross regulation in multiple output   ON/OFF and a synchronization input in both modes. See
    supplies.                                                       Table 2 and Figure 11.

4. Higher switching frequency of 132 kHz reduces the                For the P or G packages the LINE-SENSE and EXTERNAL
    transformer size with no noticeable impact on EMI.              CURRENT LIMIT pin functions are combined on one MULTI-
                                                                    FUNCTION (M) pin. However, some of the functions become
5. Frequency jittering reduces EMI.                                 mutually exclusive as shown in Table 3.
6. Hysteretic over-temperature shutdown ensures automatic
                                                                    The FREQUENCY (F) pin in the Y, R or F package sets the
    recovery from thermal fault. Large hysteresis prevents          switching frequency to the default value of 132 kHz when
    circuit board overheating.                                      connected to SOURCE pin. A half frequency option of
7. Packages with omitted pins and lead forming provide large        66 kHz can be chosen by connecting this pin to CONTROL pin
    drain creepage distance.                                        instead. Leaving this pin open is not recommended.
8. Tighter absolute tolerances and smaller temperature
    variations on switching frequency, current limit and PWM gain.

The LINE-SENSE (L) pin is usually used for line sensing by
connecting a resistor from this pin to the rectified DC high
voltage bus to implement line overvoltage (OV), under-voltage
(UV) and line feed-forward with DCMAX reduction. In this
mode, the value of the resistor determines the OV/UV thresholds
and the DCMAX is reduced linearly starting from a line voltage
above the under-voltage threshold. See Table 2 and Figure 11.

                                                                                                                                                 M       5
   TOP242-250                                                             voltage of 5.8 V, current in excess of the consumption of the
                                                                          chip is shunted to SOURCE through resistor RE as shown in
CONTROL (C) Pin Operation                                                 Figure 2. This current flowing through RE controls the duty cycle
The CONTROL pin is a low impedance node that is capable                   of the power MOSFET to provide closed loop regulation. The
of receiving a combined supply and feedback current. During               shunt regulator has a finite low output impedance ZC that sets
normal operation, a shunt regulator is used to separate the               the gain of the error amplifier when used in a primary feedback
feedback signal from the supply current. CONTROL pin voltage              configuration. The dynamic impedance ZC of the CONTROL
VC is the supply voltage for the control circuitry including the          pin together with the external CONTROL pin capacitance sets
MOSFET gate driver. An external bypass capacitor closely                  the dominant pole for the control loop.
connected between the CONTROL and SOURCE pins is required
to supply the instantaneous gate drive current. The total amount          When a fault condition such as an open loop or shorted output
of capacitance connected to this pin also sets the auto-restart           prevents the flow of an external current into the CONTROL
timing as well as control loop compensation.                              pin, the capacitor on the CONTROL pin discharges towards
                                                                          4.8 V. At 4.8 V, auto-restart is activated which turns the output
When rectified DC high voltage is applied to the DRAIN                    MOSFET off and puts the control circuitry in a low current
pin during start-up, the MOSFET is initially off, and the                 standby mode. The high-voltage current source turns on and
CONTROL pin capacitor is charged through a switched high                  charges the external capacitance again. A hysteretic internal
voltage current source connected internally between the DRAIN             supply under-voltage comparator keeps VC within a window
and CONTROL pins. When the CONTROL pin voltage VC                         of typically 4.8 V to 5.8 V by turning the high-voltage current
reaches approximately 5.8 V, the control circuitry is activated           source on and off as shown in Figure 8. The auto-restart
and the soft-start begins. The soft-start circuit gradually               circuit has a divide-by-eight counter which prevents the output
increases the duty cycle of the MOSFET from zero to the                   MOSFET from turning on again until eight discharge/charge
maximum value over approximately 10 ms. If no external                    cycles have elapsed. This is accomplished by enabling the
feedback/supply current is fed into the CONTROL pin by the                output MOSFET only when the divide-by-eight counter reaches
end of the soft-start, the high voltage current source is turned          full count (S7). The counter effectively limits TOPSwitch-GX
off and the CONTROL pin will start discharging in response                power dissipation by reducing the auto-restart duty cycle
to the supply current drawn by the control circuitry. If the              to typically 4%. Auto-restart mode continues until output
power supply is designed properly, and no fault condition                 voltage regulation is again achieved through closure of the
such as open loop or shorted output exists, the feedback loop             feedback loop.
will close, providing external CONTROL pin current, before
the CONTROL pin voltage has had a chance to discharge to                  Oscillator and Switching Frequency
the lower threshold voltage of approximately 4.8 V (internal              The internal oscillator linearly charges and discharges an
supply under-voltage lockout threshold). When the externally
fed current charges the CONTROL pin to the shunt regulator

           VUV             ~~ ~~                                  ~~ ~~

   VLINE                                                                                            ~~


                   S7  S0  S1 S2  S6 S7 S0 S1 S2                          S6 S7     S0  S1 S2           S6 S7 S7  5.8 V

   VC                      ~~ ~~                                  ~~ ~~                             ~~            4.8 V

     0V                                                                                             ~~



   VOUT                    ~~                                     ~~                                ~~


                1      2          3                                              2                  4

   Note: S0 through S7 are the output states of the auto-restart counter                                          PI-2545-082299

Figure 8. Typical Waveforms for (1) Power Up (2) Normal Operation (3) Auto-Restart (4) Power Down.

6  M

internal capacitance between two voltage levels to create           Switching     136 kHz                    PI-2550-092499
a sawtooth waveform for the pulse width modulator. This             Frequency  128 kHz
oscillator sets the pulse width modulator/current limit latch at
the beginning of each cycle.                                                               4 ms

The nominal switching frequency of 132 kHz was chosen to            VDRAIN
minimize transformer size while keeping the fundamental EMI
frequency below 150 kHz. The FREQUENCY pin (available                                            Time
only in Y, R or F package), when shorted to the CONTROL pin,
lowers the switching frequency to 66 kHz (half frequency) which     Figure 9. Switching Frequency Jitter (Idealized VDRAIN Waveforms).
may be preferable in some cases such as noise sensitive video
applications or a high efficiency standby mode. Otherwise, the      frequency is also reduced linearly until a minimum frequency
FREQUENCY pin should be connected to the SOURCE pin                 is reached at a duty cycle of 0% (refer to Figure 7). The
for the default 132 kHz.                                            minimum frequency is typically 30 kHz and 15 kHz for
                                                                    132 kHz and 66 kHz operation, respectively.
To further reduce the EMI level, the switching frequency is
jittered (frequency modulated) by approximately �4 kHz at           This feature allows a power supply to operate at lower
250 Hz (typical) rate as shown in Figure 9. Figure 46 shows         frequency at light loads thus lowering the switching losses
the typical improvement of EMI measurements with frequency          while maintaining good cross regulation performance and low
jitter.                                                             output ripple.

Pulse Width Modulator and Maximum Duty Cycle                        Error Amplifier
The pulse width modulator implements voltage mode control           The shunt regulator can also perform the function of an error
by driving the output MOSFET with a duty cycle inversely            amplifier in primary side feedback applications. The shunt
proportional to the current into the CONTROL pin that               regulator voltage is accurately derived from a temperature-
is in excess of the internal supply current of the chip (see        compensated bandgap reference. The gain of the error
Figure 7). The excess current is the feedback error signal that     amplifier is set by the CONTROL pin dynamic impedance.
appears across RE (see Figure 2). This signal is filtered by an RC  The CONTROL pin clamps external circuit signals to the VC
network with a typical corner frequency of 7 kHz to reduce the      voltage level. The CONTROL pin current in excess of the
effect of switching noise in the chip supply current generated      supply current is separated by the shunt regulator and flows
by the MOSFET gate driver. The filtered error signal is             through RE as a voltage error signal.
compared with the internal oscillator sawtooth waveform to
generate the duty cycle waveform. As the control current            On-Chip Current Limit with External Programmability
increases, the duty cycle decreases. A clock signal from the        The cycle-by-cycle peak drain current limit circuit uses the
oscillator sets a latch which turns on the output MOSFET. The       output MOSFET ON-resistance as a sense resistor. A current
pulse width modulator resets the latch, turning off the output      limit comparator compares the output MOSFET on-state drain
MOSFET. Note that a minimum current must be driven into             to source voltage, VDS(ON) with a threshold voltage. High drain
the CONTROL pin before the duty cycle begins to change.             current causes VDS(ON) to exceed the threshold voltage and turns
                                                                    the output MOSFET off until the start of the next clock cycle.
The maximum duty cycle, DCMAX, is set at a default maximum          The current limit comparator threshold voltage is temperature
value of 78% (typical). However, by connecting the LINE-            compensated to minimize the variation of the current limit due
SENSE or MULTI-FUNCTION pin (depending on the                       to temperature related changes in RDS(ON)of the output MOSFET.
package) to the rectified DC high voltage bus through a             The default current limit of TOPSwitch-GX is preset internally.
resistor with appropriate value, the maximum duty cycle can         However, with a resistor connected between EXTERNAL
be made to decrease from 78% to 38% (typical) as shown in           CURRENT LIMIT (X) pin (Y, R or F package) or MULTI-
Figure 11 when input line voltage increases (see line feed          FUNCTION (M) pin (P or G package) and SOURCE pin,
forward with DCMAX reduction).                                      current limit can be programmed externally to a lower level
                                                                    between 30% and 100% of the default current limit. Please
Light Load Frequency Reduction                                      refer to the graphs in the typical performance characteristics
The pulse width modulator duty cycle reduces as the load at         section for the selection of the resistor value. By setting current
the power supply output decreases. This reduction in duty           limit low, a larger TOPSwitch-GX than necessary for the power
cycle is proportional to the current flowing into the CONTROL
pin. As the CONTROL pin current increases, the duty cycle
decreases linearly towards a duty cycle of 10%. Below 10%
duty cycle, to maintain high efficiency at light loads, the

                                                                                                      M      7
   TOP242-250                                                      high voltage bus sets UV threshold during power up. Once the
                                                                   power supply is successfully turned on, the UV threshold is
required can be used to take advantage of the lower RDS(ON) for    lowered to 40% of the initial UV threshold to allow extended
higher efficiency/smaller heat sinking requirements. With          input voltage operating range (UV low threshold). If the UV
a second resistor connected between the EXTERNAL                   low threshold is reached during operation without the power
CURRENT LIMIT (X) pin (Y, R or F package) or MULTI-                supply losing regulation, the device will turn off and stay off
FUNCTION (M) pin (P or G package) and the rectified DC             until UV (high threshold) has been reached again. If the power
high voltage bus, the current limit is reduced with increasing     supply loses regulation before reaching the UV low threshold,
line voltage, allowing a true power limiting operation against     the device will enter auto-restart. At the end of each auto-
line variation to be implemented. When using an RCD clamp,         restart cycle (S7), the UV comparator is enabled. If the UV
this power limiting technique reduces maximum clamp                high threshold is not exceeded the MOSFET will be disabled
voltage at high line. This allows for higher reflected voltage     during the next cycle (see Figure 8). The UV feature can
designs as well as reducing clamp dissipation.                     be disabled independent of the OV feature as shown in
                                                                   Figures 19 and 23.
The leading edge blanking circuit inhibits the current limit
comparator for a short time after the output MOSFET is turned      Line Overvoltage Shutdown (OV)
on. The leading edge blanking time has been set so that, if a      The same resistor used for UV also sets an overvoltage threshold
power supply is designed properly, current spikes caused by        which, once exceeded, will force TOPSwitch-GX output into
primary-side capacitances and secondary-side rectifier reverse     off-state. The ratio of OV and UV thresholds is preset at 4.5
recovery time should not cause premature termination of the        as can be seen in Figure 11. When the MOSFET is off, the
switching pulse.                                                   rectified DC high voltage surge capability is increased to the
                                                                   voltage rating of the MOSFET (700 V), due to the absence
The current limit is lower for a short period after the leading    of the reflected voltage and leakage spikes on the drain. A
edge blanking time as shown in Figure 52. This is due to           small amount of hysteresis is provided on the OV threshold to
dynamic characteristics of the MOSFET. To avoid triggering         prevent noise triggering. The OV feature can be disabled
the current limit in normal operation, the drain current waveform  independent of the UV feature as shown in Figures 18 and 32.
should stay within the envelope shown.
                                                                   Line Feed-Forward with DCMAX Reduction
Line Under-Voltage Detection (UV)                                  The same resistor used for UV and OV also implements line
At power up, UV keeps TOPSwitch-GX off until the input line        voltage feed-forward, which minimizes output line ripple and
voltage reaches the under-voltage threshold. At power down,        reduces power supply output sensitivity to line transients.
UV prevents auto-restart attempts after the output goes out        This feed-forward operation is illustrated in Figure 7 by the
of regulation. This eliminates power down glitches caused          different values of IL(Y, R or F package) or IM (P or G package).
by slow discharge of the large input storage capacitor present     Note that for the same CONTROL pin current, higher line
in applications such as standby supplies. A single resistor        voltage results in smaller operating duty cycle. As an added
connected from the LINE-SENSE pin (Y, R or F package) or
MULTI-FUNCTION pin (P or G package) to the rectified DC



               Enable from
   X, L or M Pin (STOP)



Figure 10. Synchronization Timing Diagram.

8  M
feature, the maximum duty cycle DCMAX is also reduced                                                   TOP242-250
from 78% (typical) at a voltage slightly higher than the UV
threshold to 30% (typical) at the OV threshold (see Figure 11).     cycles between 4.8 V and 5.8 V (see CONTROL pin operation
Limiting DCMAX at higher line voltages helps prevent                section above) and runs entirely off the high voltage DC input,
transformer saturation due to large load transients in forward      but with very low power consumption (160 mW typical at
converter applications. DCMAX of 38% at the OV threshold            230 VAC with M or X pins open). When the TOPSwitch-GX
was chosen to ensure that the power capability of the               is remotely turned on after entering this mode, it will initiate
TOPSwitch-GX is not restricted by this feature under normal         a normal start-up sequence with soft-start the next time the
operation.                                                          CONTROL pin reaches 5.8 V. In the worst case, the delay from
                                                                    remote on to start-up can be equal to the full discharge/charge
Remote ON/OFF and Synchronization                                   cycle time of the CONTROL pin, which is approximately
TOPSwitch-GX can be turned on or off by controlling the             125 ms for a 47 �F CONTROL pin capacitor. This
current into the LINE-SENSE pin or out from the EXTERNAL            reduced consumption remote off mode can eliminate
CURRENT LIMIT pin (Y, R or F package) and into or out               expensive and unreliable in-line mechanical switches. It also
from the MULTI-FUNCTION pin (P or G package) (see                   allows for microprocessor controlled turn-on and turn-off
Figure 11). In addition, the LINE-SENSE pin has a 1 V               sequences that may be required in certain applications such as
threshold comparator connected at its input. This voltage           inkjet and laser printers.
threshold can also be used to perform remote ON/OFF
control. This allows easy implementation of remote                  Soft-Start
ON/OFF control of TOPSwitch-GX in several different ways.           Two on-chip soft-start functions are activated at start-up with a
A transistor or an optocoupler output connected between             duration of 10 ms (typical). Maximum duty cycle starts from
the EXTERNAL CURRENT LIMIT or LINE-SENSE pins                       0% and linearly increases to the default maximum of 78% at
(Y, R or F package) or the MULTI-FUNCTION pin (P or G               the end of the 10 ms duration and the current limit starts from
package) and the SOURCE pin implements this function with           about 85% and linearly increases to 100% at the end of the
"active-on" (Figures 22, 29 and 36) while a transistor or an        10 ms duration. In addition to start-up, soft-start is also
optocoupler output connected between the LINE-SENSE pin             activated at each restart attempt during auto-restart and when
(Y, R or F package) or the MULTI-FUNCTION (P or G package)          restarting after being in hysteretic regulation of CONTROL
pin and the CONTROL pin implements the function with                pin voltage (VC), due to remote OFF or thermal shutdown
"active-off" (Figures 23 and 37).                                   conditions. This effectively minimizes current and voltage
                                                                    stresses on the output MOSFET, the clamp circuit and the
When a signal is received at the LINE-SENSE pin or the              output rectifier during start-up. This feature also helps
EXTERNAL CURRENT LIMIT pin (Y, R or F package) or                   minimize output overshoot and prevents saturation of the
the MULTI-FUNCTION pin (P or G package) to disable the              transformer during start-up.
output through any of the pin functions such as OV, UV and
remote ON/OFF, TOPSwitch-GX always completes its current            Shutdown/Auto-Restart
switching cycle, as illustrated in Figure 10, before the output is  To minimize TOPSwitch-GX power dissipation under fault
forced off. The internal oscillator is stopped slightly before the  conditions, the shutdown/auto-restart circuit turns the power
end of the current cycle and stays there as long as the disable     supply on and off at an auto-restart duty cycle of typically 4%
signal exists. When the signal at the above pins changes state      if an out of regulation condition persists. Loss of regulation
from disable to enable, the internal oscillator starts the next     interrupts the external current into the CONTROL pin. VC
switching cycle. This approach allows the use of these pins         regulation changes from shunt mode to the hysteretic auto-
to synchronize TOPSwitch-GX to any external signal with a           restart mode as described in CONTROL pin operation section.
frequency between its internal switching frequency and 20 kHz.      When the fault condition is removed, the power supply output
                                                                    becomes regulated, VC regulation returns to shunt mode, and
As seen above, the remote ON/OFF feature allows the                 normal operation of the power supply resumes.
TOPSwitch-GX to be turned on and off instantly, on a cycle-
by-cycle basis, with very little delay. However, remote             Hysteretic Over-Temperature Protection
ON/OFF can also be used as a standby or power switch to             Temperature protection is provided by a precision analog
turn off the TOPSwitch-GX and keep it in a very low power           circuit that turns the output MOSFET off when the junction
consumption state for indefinitely long periods. If the             temperature exceeds the thermal shutdown temperature
TOPSwitch-GX is held in remote off state for long enough            (140 �C typical). When the junction temperature cools to
time to allow the CONTROL pin to discharge to the internal          below the hysteretic temperature, normal operation resumes
supply under-voltage threshold of 4.8 V (approximately 32 ms        providing automatic recovery. A large hysteresis of 70 �C
for a 47 �F CONTROL pin capacitance), the CONTROL pin               (typical) is provided to prevent overheating of the PC board due
goes into the hysteretic mode of regulation. In this mode, the      to a continuous fault condition. VC is regulated in hysteretic mode
CONTROL pin goes through alternate charge and discharge             and a 4.8 V to 5.8 V (typical) sawtooth waveform is present on
                                                                    the CONTROL pin while in thermal shutdown.

                                                                         M  9
   TOP242-250                                                       may be used to lower the switching frequency from 132 kHz in
                                                                    normal operation to 66 kHz in standby mode for very low
Bandgap Reference                                                   standby power consumption.
All critical TOPSwitch-GX internal voltages are derived from
a temperature-compensated bandgap reference. This reference         LINE-SENSE (L) Pin Operation (Y, R and F Packages)
is also used to generate a temperature-compensated current          When current is fed into the LINE-SENSE pin, it works as
reference, which is trimmed to accurately set the switching         a voltage source of approximately 2.6 V up to a maximum
frequency, MOSFET gate drive current, current limit, and the        current of +400 �A (typical). At +400 �A, this pin turns into
line OV/UV thresholds. TOPSwitch-GX has improved circuitry          a constant current sink. Refer to Figure 12a. In addition, a
to maintain all of the above critical parameters within very tight  comparator with a threshold of 1 V is connected at the pin and
absolute and temperature tolerances.                                is used to detect when the pin is shorted to the SOURCE pin.

High-Voltage Bias Current Source                                    There are a total of four functions available through the use of
This current source biases TOPSwitch-GX from the DRAIN              the LINE-SENSE pin: OV, UV, line feed-forward with DCMAX
pin and charges the CONTROL pin external capacitance                reduction, and remote ON/OFF. Connecting the LINE-SENSE
during start-up or hysteretic operation. Hysteretic operation       pin to the SOURCE pin disables all four functions. The LINE-
occurs during auto-restart, remote OFF and over-temperature         SENSE pin is typically used for line sensing by connecting a
shutdown. In this mode of operation, the current source             resistor from this pin to the rectified DC high voltage bus to
is switched on and off with an effective duty cycle of              implement OV, UV and DCMAX reduction with line voltage. In
approximately 35%. This duty cycle is determined by the             this mode, the value of the resistor determines the line OV/UV
ratio of CONTROL pin charge (IC) and discharge currents             thresholds, and the DCMAX is reduced linearly with rectified DC
(ICD1 and ICD2). This current source is turned off during normal    high voltage starting from just above the UV threshold. The pin
operation when the output MOSFET is switching. The effect of        can also be used as a remote ON/OFF and a synchronization
the current source switching will be seen on the DRAIN voltage      input. Refer to Table 2 for possible combinations of the functions
waveform as small disturbances and is normal.                       with example circuits shown in Figure 16 through Figure 40. A
                                                                    description of specific functions in terms of the LINE-SENSE
Using Feature Pins                                                  pin I/V characteristic is shown in Figure 11 (right hand side).
                                                                    The horizontal axis represents LINE-SENSE pin current with
FREQUENCY (F) Pin Operation                                         positive polarity indicating currents flowing into the pin. The
The FREQUENCY pin is a digital input pin available in the           meaning of the vertical axes varies with functions. For those
Y, R or F package only. Shorting the FREQUENCY pin to               that control the ON/OFF states of the output such as UV, OV
SOURCE pin selects the nominal switching frequency of               and remote ON/OFF, the vertical axis represents the enable/
132 kHz (Figure 13), which is suited for most applications.         disable states of the output. UV triggers at IUV (+50 �A typical
For other cases that may benefit from lower switching               with 30 �A hysteresis) and OV triggers at IOV (+225 �A
frequency such as noise sensitive video applications, a             typical with 8 �A hysteresis). Between the UV and OV
66 kHz switching frequency (half frequency) can be selected by      thresholds, the output is enabled. For line feed-forward with
shorting the FREQUENCY pin to the CONTROL pin
(Figure 14). In addition, an example circuit shown in Figure 15


Figure Number              16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Three Terminal Operation



Line Feed-Forward (DCMAX)                                                     

Overload Power Limiting                                             

External Current Limit                                                                                                  

Remote ON/OFF                                                                                                            

*This table is only a partial list of many LINE-SENSE and EXTERNAL CURRENT LIMIT pin configurations that are possible.

Table 2. Typical LINE-SENSE and EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Configurations.

10 M
DCMAX reduction, the vertical axis represents the magnitude of                                           TOP242-250
the DCMAX. Line feed-forward with DCMAX reduction lowers
maximum duty cycle from 78% at IL(DC) (+60 �A typical) to            for P and G packages. The comparator with a 1 V threshold
38% at IOV (+225 �A).                                                at the LINE-SENSE pin is removed in this case as shown in
                                                                     Figure 2b. All of the other functions are kept intact. However,
EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin Operation                             since some of the functions require opposite polarity of input
(Y, R and F Packages)                                                current (MULTI-FUNCTION pin), they are mutually exclusive.
When current is drawn out of the EXTERNAL CURRENT                    For example, line sensing features cannot be used simultaneously
LIMIT pin, it works as a voltage source of approximately             with external current limit setting. When current is fed into
1.3 V up to a maximum current of -240 �A (typical). At               the MULTI-FUNCTION pin, it works as a voltage source of
-240 �A, it turns into a constant current source (refer to           approximately 2.6 V up to a maximum current of +400 �A
Figure 12a).                                                         (typical). At +400 �A, this pin turns into a constant current
                                                                     sink. When current is drawn out of the MULTI-FUNCTION
There are two functions available through the use of the             pin, it works as a voltage source of approximately 1.3 V up to
EXTERNAL CURRENT LIMIT pin: external current limit                   a maximum current of -240 �A (typical). At -240 �A, it turns
and remote ON/OFF. Connecting the EXTERNAL CURRENT                   into a constant current source. Refer to Figure 12b.
LIMIT pin and SOURCE pin disables the two functions. In
high efficiency applications, this pin can be used to reduce the     There are a total of five functions available through the use
current limit externally to a value close to the operating peak      of the MULTI-FUNCTION pin: OV, UV, line feed-forward
current by connecting the pin to the SOURCE pin through              with DCMAX reduction, external current limit and remote
a resistor. The pin can also be used for remote ON/OFF.              ON/OFF. A short circuit between the MULTI-FUNCTION
Table 2 shows several possible combinations using this pin. See      pin and SOURCE pin disables all five functions and forces
Figure 11 for a description of the functions where the horizontal    TOPSwitch-GX to operate in a simple three terminal mode
axis (left hand side) represents the EXTERNAL CURRENT                like TOPSwitch-II. The MULTI-FUNCTION pin is typically
LIMIT pin current. The meaning of the vertical axes varies           used for line sensing by connecting a resistor from this pin to
with function. For those that control the ON/OFF states of the       the rectified DC high voltage bus to implement OV, UV and
output such as remote ON/OFF, the vertical axis represents the       DCMAX reduction with line voltage. In this mode, the value
enable/disable states of the output. For external current limit,     of the resistor determines the line OV/UV thresholds, and the
the vertical axis represents the magnitude of the ILIMIT. Please     DCMAX is reduced linearly with increasing rectified DC high
see graphs in the Typical Performance Characteristics section        voltage starting from just above the UV threshold. External
for the current limit programming range and the selection of         current limit programming is implemented by connecting the
appropriate resistor value.                                          MULTI-FUNCTION pin to the SOURCE pin through a resistor.
                                                                     However, this function is not necessary in most applications
MULTI-FUNCTION (M) Pin Operation (P and G                            since the internal current limit of the P and G package devices
Packages)                                                            has been reduced, compared to the Y, R and F package
The LINE-SENSE and EXTERNAL CURRENT LIMIT pin                        devices, to match the thermal dissipation capability of the P
functions are combined to a single MULTI-FUNCTION pin                and G packages. It is therefore recommended that the MULTI-
                                                                     FUNCTION pin is used for line sensing as described above and
                                                                     not for external current limit reduction. The same pin can also

                             MULTI-FUNCTION PIN TABLE*

Figure Number              30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Three Terminal Operation   



Line Feed-Forward (DCMAX)                                                                                                

Overload Power Limiting                                                

External Current Limit                                                                                                  

Remote ON/OFF                                                                                                            

*This table is only a partial list of many LINE-SENSE and EXTERNAL CURRENT LIMIT pin configurations that are possible.

Table 3. Typcial MULTI-FUNCTION Pin Configurations.

                                                                                                                            11 M


                                                                                 M Pin

                                      X Pin                                                L Pin

                                                         IREM(N)     IUV                          IOV


Output             (Disabled)

                                                                     Disabled when supply              I

                                                                     output goes out of


                    ILIMIT (Default)



                    DCMAX (78.5%)

Duty Cycle

                                                 -22 �A                                                                                                       I
                                                -27 �A                            VBG + VTP

                                           VBG                       50 100 150 200 250 300 350 400 I
Pin Voltage

                    -250 -200 -150 -100 -50                       0

                                 X and L Pins (Y, R or F Package) and M Pin (P or G Package) Current (�A)

        Note: This figure provides idealized functional characteristics with typical performance values. Please refer to the parametric
                table and typical performance characteristics sections of the data sheet for measured data.


Figure 11. MULTI-FUNCTION (P or G package), LINSE-SENSE, and EXTERNAL CURRENT LIMIT (Y, R or F package) Pin Characteristics.

be used as a remote ON/OFF and a synchronization input in                 (+50 �A typical) and OV triggers at IOV (+225 �A typical with
both modes. Please refer to Table 3 for possible combinations             30 �A hysteresis). Between the UV and OV thresholds, the
of the functions with example circuits shown in Figure 30                 output is enabled. For external current limit and line feed-
through Figure 40. A description of specific functions in terms           forward with DCMAX reduction, the vertical axis represents the
of the MULTI-FUNCTION pin I/V characteristic is shown in                  magnitude of the ILIMIT and DCMAX. Line feed-forward with
Figure 11. The horizontal axis represents MULTI-FUNCTION                  DCMAX reduction lowers maximum duty cycle from 78% at IM(DC)
pin current with positive polarity indicating currents flowing into       (+60 �A typical) to 38% at IOV (+225 �A). External current
the pin. The meaning of the vertical axes varies with functions.          limit is available only with negative MULTI-FUNCTION
For those that control the ON/OFF states of the output such               pin current. Please see graphs in the Typical Performance
as UV, OV and remote ON/OFF, the vertical axis represents                 Characteristics section for the current limit programming
the enable/disable states of the output. UV triggers at IUV               range and the selection of appropriate resistor value.

12 M

                            Y, R and F Package

CONTROL (C)                                                     TOPSwitch-GX

                                                  240 �A

EXTERNAL CURRENT LIMIT (X)                                    (Negative Current Sense - ON/OFF,
                                                                     Current Limit Adjustment)

                                                  VBG + VT

                                                                         (Voltage Sense)

LINE-SENSE (L)                                                  VBG  1V

                                                                     (Positive Current Sense - Under-Voltage,
                                                                       Overvoltage, ON/OFF Maximum Duty
                                                                                    Cycle Reduction)

                                                                                                         400 �A  PI-2634-022604
Figure 12a. LINE-SENSE (L), and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin Input Simplified Schematic.

CONTROL (C)                 P and G Package                     TOPSwitch-GX
                                          240 �A

MULTI-FUNCTION (M)                      (Negative Current Sense - ON/OFF,
                                               Current Limit Adjustment)

                            VBG + VT

                                                 (Positive Current Sense - Under-Voltage,
                                                          Overvoltage, Maximum Duty
                                                                 Cycle Reduction)

                                       400 �A


Figure 12b. MULTI-FUNCTION (M) Pin Input Simplified Schematic.

                                                                                                                   13 M

Typical Uses of FREQUENCY (F) PIN

+                                                                                    +

   DC               D                                                                   DC                    D
Input                     CONTROL                                                    Input                          CONTROL
Voltage                                     C                                        Voltage                                          C

     -              S  F                                                                  -                   S  F

                                                        PI-2654-071700                                                                   PI-2655-071700

Figure 13. Full Frequency Operation (132 kHz).                                Figure 14. Half Frequency Operation (66 kHz).


                                                                            QS can be an optocoupler output.

                                                  DC    D
                                                Input          CONTROL
                                               Voltage                            C

                                                        S                     F                STANDBY

                                               -                         RHF           QS47 k
                                                                        20 k         1 nF


                       Figure 15. Half Frequency Standby Mode (For High Standby

14 M

+                                                                       +                                 VUV = IUV x RLS
                                                                                                          VOV = IOV x RLS
   DC                                               CLXS F D           DC
Input                                                               Input                             For RLS = 2 M
Voltage                                             CS D            Voltage            RLS 2 M VUV = 100 VDC

                                                                                                          VOV = 450 VDC

                                                                                                DCMAX@100 VDC = 78%

                      D     L                                                     D       L     DCMAX@375 VDC = 38%

                         CONTROL                                                       CONTROL
                                          C                                                             C

   -                  S  XF                                         -             S

                                                    PI-2617-050100                                                         PI-2618-081403

Figure 16. Three Terminal Operation (LINE-SENSE and                 Figure 17. Line-Sensing for Under-Voltage, Overvoltage and Line
            EXTERNAL CURRENT LIMIT Features Disabled.                           Feed-Forward.
            FREQUENCY Pin Tied to SOURCE or CONTROL Pin).

    +                       2 M              VUV = RLS x IUV            +                 2 M                VOV = IOV x RLS

   DC                                              For Value Shown     DC                                    For Values Shown
Input                                       RLS VUV = 100 VDC       Input
Voltage                                                             Voltage       RLS                        VOV = 450 VDC

            6.2 V           22 k                                                          30 k

                                                                                  D       L                  1N4148

                   D     M

                         CONTROL                                                       CONTROL
                                          C                                                             C

-                  S                                                -             S

                                                    PI-2510-040501                                                         PI-2620-040501

Figure 18. Line-Sensing for Under-Voltage Only (Overvoltage         Figure 19. Linse-Sensing for Overvoltage Only (Under-Voltage
            Disabled).                                                          Disabled). Maximum Duty Cycle Reduced at Low Line
                                                                                and Further Reduction with Increasing Line Voltage.

    +                                        For RIL = 12 k         +                           ILIMIT = 100% @ 100 VDC
                                                  ILIMIT = 69%                                  ILIMIT = 63% @ 300 VDC
   DC                                                                  RLS 2.5 M
Voltage                                      For RIL = 25 k
                                                  ILIMIT = 43%

                                             See Figure 54b for        DC         D
                   D                         other resistor values  Voltage              CONTROL
                         CONTROL             (RIL)


                   S     X                                                        S    X

                                     RIL                                               RIL

-                                                                   -                  6 k

                                                    PI-2623-092303                                                         PI-2624-040501

Figure 20. Externally Set Current Limit.                            Figure 21. Current Limit Reduction with Line Voltage.

                                                                                                                             15 M

Typical Uses of LINE-SENSE (L) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins (cont.)

+                                                  QR can be an optocoupler                +                                            QR can be an
                                                                                                                                        optocoupler output or
                                                   output or can be replaced by                     ON/OFF                              can be replaced
                                                                                                                                        by a manual switch.
                                                   a manual switch.                       DC                      QR
   DC                                                                                  Voltage              47 k                  RMC
Input                                                                                                                            45 k
Voltage                     D

                                   CONTROL                                                                  D              L

                            S                X                                                                    CONTROL

                                         QR                    ON/OFF                                       S
                                                   47 K
-                                                                                      -

                                                                       PI-2625-040501                                                             PI-2621-040501

Figure 22. Active-on (Fail Safe) Remove ON/OFF.                                        Figure 23. Active-off Remote ON/OFF. Maximum Duty Cycle

    +                                              QR can be an optocoupler                +                        QR         RMC          QR can be an
                                                   output or can be replaced                                47 k              45 k          optocoupler output
   DC                                              by a manual switch.                              ON/OFF                                  or can be replaced
Input                                                                                                                                      by a manual switch.
Voltage                                                                                   DC
                            D                                For RIL = 12 k             Input               D              L
                                                                   ILIMIT = 69%        Voltage
                                   CONTROL                                                                        CONTROL
                                                    C        For RIL = 25 k                                                        C
                                                                   ILIMIT = 43%

                            S                X                                                              S           X

-                                                  RIL                   ON/OFF                                              RIL
                                                        QR   47 k

                                                                       PI-2626-040501                                                             PI-2627-040501

Figure 24. Active-on Remote ON/OFF with Externally Set Current                         Figure 25. Active-off Remote ON/OFF with Externally Set Current
            Limit.                                                                                 Limit.

+                                                  QR can be an optocoupler                +                                            VUV = IUV x RLS
                                                                                                                                        VOV = IOV x RLS
                               RLS              2 M output or can be replaced             DC
                                                         by a manual switch.            Input
                                                                                       Voltage                                          DCMAX@100 VDC = 78%
                                     QR                                                                        RLS         2 M          DCMAX@375 VDC = 38%
                            47 k                                                            -
                    ON/OFF                                   For RLS = 2 M                                                              QR can be an optocoupler

                                                             VUV = 100 VDC                                  D              L            output or can be replaced
                                                             VOV = 450 VDC                                                              by a manual switch.

   DC                       D                   L                                                                 CONTROL                   For RIL = 12 k
Input                                                                                                                             C
                                         CONTROL                                                                                                  ILIMIT = 69%
                                                                                                            S           X

                                                                                                                              RIL       QR

-                           S                                                                                                                     ON/OFF

                                                                                                                                            47 k

                                                                       PI-2622-040501                                                             PI-2628-040501

Figure 26. Active-off Remote ON/OFF with LINE-SENSE.                                   Figure 27. Active-on Remote ON/OFF with LINE-SENSE and
                                                                                                   EXTERNAL CURRENT LIMIT.

16 M
Typical Uses of LINE-SENSE (L) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins (cont.)

    +                                     VUV = IUV x RLS            PI-2629-092203  +                                              QR can be an optocoupler
                                          VOV = IOV x RLS
   DC                                                                                                                               output or can be replaced by
Voltage               RLS 2 M For RLS = 2 M                                                                                         a manual switch.
                                            VUV = 100 VDC
     -                                      VOV = 450 VDC                               DC
                   D     L                DCMAX@100 VDC = 78%                        Voltage  D           L 300 k

                      CONTROL DCMAX@375 VDC = 38%                                                CONTROL

                   S  X                   For RIL = 12 k                                                                         S
                                          ILIMIT = 69%
                      RIL                 See Figure 54b for                         Figure 29. Active-on Remote ON/OFF.            QR                  ON/OFF
                      12 k                other resistor values                                                                             47 k
                                          (RIL) to select different
                                          ILIMIT values                                                                                               PI-2640-040501

Figure 28. Line-Sensing and Externally Set Current Limit.

Typical Uses of MULTI-FUNCTION (M) Pin

+                                                                                        +

                                          CS S                                          DC                                          VUV = IUV x RLS
                                                             M                        Input                                         VOV = IOV x RLS
                                                                                                 RLS      2 M For RLS = 2 M
                                                                                                                      VUV = 100 VDC
   DC                                     D   SS
Voltage                                                                                                                             VOV = 450 VDC

                   D     M                                                                                                          DCMAX@100 VDC = 78%

                                          CD                    S                             D           M                         DCMAX@375 VDC = 38%

                      CONTROL                                                                    CONTROL
                                       C                                                                          C

-                  S                                                                 -        S

                                              PI-2508-081199                                                                                          PI-2509-040501

Figure 30. Three Terminal Operation (MULIT-FUNCTION Features                         Figure 31. Line-Sensing for Undervoltage, Over-Voltage and Line
            Disabled).                                                                           Feed-Forward.

    +                    2 M              VUV = RLS x IUV                                +           2 M                              VOV = IOV x RLS
   DC                                           For Value Shown                         DC                                          For Values Shown
Input                                    RLS VUV = 100 VDC                           Input                                           VOV = 450 VDC
Voltage                                                                              Voltage
                         22 k                                                                    30 k
            6.2 V

                   D  M                                                                       D           M

                      CONTROL                                                                    CONTROL
                                       C                                                                          C

-                  S                                                                 -        S

                                              PI-2510-040501                                                                                          PI-2516-040501

Figure 32. Line-Sensing for Under-Voltage Only (Overvoltage                          Figure 33. Line-Sensing for Overvoltage Only (Under-Voltage
            Disabled).                                                                           Disabled). Maximum Duty Cycle Reduced at Low Line
                                                                                                 and Further Rediction with Increasing Line Voltage.

                                                                                                                                                        17 M

Typical Uses of MULTI-FUNCTION (M) Pin (cont.)

    +                                            For RIL = 12 k                 +                               ILIMIT = 100% @ 100 VDC
                                                      ILIMIT = 69%                                              ILIMIT = 63% @ 300 VDC
   DC                                                                                 RLS 2.5 M
Input                                           For RIL = 25 k
Voltage                                               ILIMIT = 43%

            RIL                                  See Figures 54b, 55b           DC
                                                 and 56b for other resistor  Voltage

                               D     M           values (RIL) to select                  RIL 6 k  D   M
                                                 different ILIMIT values.
                                              C                                                       CONTROL

        -                      S                                                -                 S

                                                         PI-2517-022604                                                   PI-2518-040501

Figure 34. Externally Set Current Limit (Not Normally Required-See           Figure 35. Current Limit Reduction with Line Voltage (Not Normally
            M Pin Operation Description).                                                Required-See M Pin Operation Description).

        +                                                                    +                                        QR can be an optocoupler

                                               QR can be an optocoupler                                               output or can be replaced
                                               output or can be replaced
                                                                                                                      by a manual switch.
                                               by a manual switch.

   DC                                                                           DC ON/OFF         QR       RMC
Input                                                                        Input        47 k       M 45 k
Voltage                                                                      Voltage        D

                                  D     M

                           QR        CONTROL                                                      CONTROL
                                                      C                                                            C


                    47  k         S                                          -             S


                                                         PI-2519-040501                                                   PI-2522-040501

Figure 36. Active-on (Fail Safe) Remote ON/OFF.                              Figure 37. Active-off Remote ON/OFF. Maximum Duty Cycle

18 M

Typical Uses of MULTI-FUNCTION (M) Pin (cont.)

        +                                                                                   +                                                QR can be an optocoupler

                          QR can be an optocoupler                                                                                           output or can be replaced
                          output or can be replaced
                          by a manual switch.                                                                                                by a manual switch.

                                           For RIL = 12 k                                                                QR
                                                 ILIMIT = 69%
   DC                                                                                       DC       ON/OFF
Input                                                                                                             47 k
Voltage                                                                                     Input
                                           For RIL = 25 k
               RIL                               ILIMIT = 43%                               Voltage                             RMC          24 k  RMC = 2RIL

                    D  M                                                                                       D             M

            QR         CONTROL                                                                       RIL 12 k            CONTROL
                                        C                                                                                                 C


        47  k       S                                                                       -                  S


Figure 38. Active-on Remote ON/OFF with Externally Set Current                              Figure 39. Active-off Remote ON/OFF with Externally Set Current
            Limit (See M Pin Operation Description).                                                    Limit (See M Pin Operation Description).

                                           +                                                QR can be an optocoupler
                                                                                            output or can be replaced

                                                               RLS 2 M                      by a manual switch.

                          DC ON/OFF                            QR

                          Input               47 k

                          Voltage                                                                    For RLS = 2 M

                                              D                                          M           VUV = 100 VDC
                                                                                                     VOV = 450 VDC

                                           -  S


                          Figure 40. Active-off Remote ON/OFF with LINE-SENSE.

                                                                                                                                                     19 M

   TOP242-250                                                            TOPSwitch-GX (guaranteed minimum value of 75% vs. 64%
                                                                         for TOPSwitch-II) allows the use of a smaller input capacitor
Application Examples                                                     (C1). The extended maximum duty cycle and the higher
                                                                         reflected voltage possible with the RCD clamp also permit
A High Efficiency, 30 W, Universal Input Power Supply                    the use of a higher primary to secondary turns ratio for T1,
The circuit shown in Figure 41 takes advantage of several of             which reduces the peak reverse voltage experienced by the
the TOPSwitch-GX features to reduce system cost and power                secondary rectifier D8. As a result a 60 V Schottky rectifier
supply size and to improve efficiency. This design delivers              can be used for up to 15 V outputs, which greatly improves
30 W at 12 V, from an 85 VAC to 265 VAC input, at an ambient             power supply efficiency. The frequency reduction feature of the
of 50 �C, in an open frame configuration. A nominal efficiency           TOPSwitch-GX eliminates the need for any dummy loading
of 80% at full load is achieved using TOP244Y.                           for regulation at no load and reduces the no-load/standby
                                                                         consumption of the power supply. Frequency jitter provides
The current limit is externally set by resistors R1 and R2 to a          improved margin for conducted EMI, meeting the CISPR 22
value just above the low line operating peak DRAIN current               (FCC B) specification.
of approximately 70% of the default current limit. This
allows use of a smaller transformer core size and/or higher              Output regulation is achieved by using a simple Zener sense
transformer primary inductance for a given output power,                 circuit for low cost. The output voltage is determined by the
reducing TOPSwitch-GX power dissipation, while at the same               Zener diode (VR2) voltage and the voltage drops across the
time avoiding transformer core saturation during startup and             optocoupler (U2) LED and resistor R6. Resistor R8 provides
output transient conditions. The resistors R1 & R2 provide a             bias current to Zener VR2 for typical regulation of �5% at
signal that reduces the current limit with increasing line voltage,      the 12 V output level, over line and load and component
which in turn limits the maximum overload power at high input            variations.
line voltage. This function in combination with the built-in
soft-start feature of TOPSwitch-GX, allows the use of a low cost         A High Efficiency, Enclosed, 70 W, Universal Adapter Supply
RCD clamp (R3, C3 and D1) with a higher reflected voltage,               The circuit shown in Figure 42 takes advantage of several of the
by safely limiting the TOPSwitch-GX drain voltage, with                  TOPSwitch-GX features to reduce cost, power supply size and
adequate margin under worst case conditions. Resistor R4
provides line sensing, setting UV at 100 VDC and OV at
450 VDC. The extended maximum duty cycle feature of


Output Power:           30 W                                      CY1
Regulation:             � 4%                                     2.2 nF
Efficiency:              79%
Ripple:                  50 mV pk-pk                                               C14 R15
                                                                                   1 nF 150
                                                                                                                        L3   12 V @
                                                                                        D8                           3.3 �H   2.5 A
                                        C3                R3                                   C10     C11                    C12
                                      4.7 nF            68 k                                  560 �F  560 �F                 220 �F
                                      1 kV               2W
                                                                                               35 V    35 V                   35 V
                        600 V            D1                                                                                          RTN

         L1                               R4                                            D2              R6
      20 mH                             2 M                                          1N4148           150
                                        1/2 W
   CX1                                                               T1                         C6                R8
100 nF                                  R1                                                   0.1 �F            150
250 VAC                          C1   4.7 M
                               68 �F  1/2 W                          TOPSwitch-GX                               U2
                               400 V                                                                        LTV817A
                                               D              L

                                                        CONTROL          TOP244Y


                    F1                               S  XF                      R5                          VR2
                                                                               6.8                          1N5240C
                                         R2                                                                 10 V, 2%
J1           3.15 A                   9.09 k
L                                                                        C5

N                                                                       47 �F
                                                                        10 V

Figure 41. 30 W Power Supply using External Current Limit Programming and Line Sensing for UV and OV.

20 M
increase efficiency. This design delivers 70 W at 19 V, from an                                                 TOP242-250
85 VAC to 265 VAC input, at an ambient of 40 �C, in a small
sealed adapter case (4" x 2.15" x 1"). Full load efficiency is              reduce Zener clamp dissipation. With a switching frequency of
85% at 85 VAC rising to 90% at 230 VAC input.                               132 kHz, a PQ26/20 core can be used to provide 70 W. To
                                                                            maximize efficiency, by reducing winding losses, two output
Due to the thermal environment of a sealed adapter, a TOP249Y               windings are used each with their own dual 100 V Schottky
is used to minimize device dissipation. Resistors R9 and R10                rectifier (D2 and D3). The frequency reduction feature of the
externally program the current limit level to just above the                TOPSwitch-GX eliminates any dummy loading to maintain
operating peak DRAIN current at full load and low line. This                regulation at no load and reduces the no-load consumption of
allows the use of a smaller transformer core size without                   the power supply to only 520 mW at 230 VAC input. Frequency
saturation during startup or output load transients. Resistors              jittering provides conducted EMI meeting the CISPR 22
R9 and R10 also reduce the current limit with increasing line               (FCC B) / EN55022B specification, using simple filter components
voltage, limiting the maximum overload power at high input                  (C7, L2, L3 and C6), even with the output earth grounded.
line voltage, removing the need for any protection circuitry on
the secondary. Resistor R11 implements an under-voltage and                 To regulate the output, an optocoupler (U2) is used with a
overvoltage sense as well as providing line feed-forward for                secondary reference sensing the output voltage via a resistor
reduced output line frequency ripple. With resistor R11 set at              divider (U3, R4, R5, R6). Diode D4 and C15 filter and smooth
2 M, the power supply does not start operating until the DC                 the output of the bias winding. Capacitor C15 (1 �F) prevents
rail voltage reaches 100 VDC. On removal of the AC input,                   the bias voltage from falling during zero to full load transients.
the UV sense prevents the output glitching as C1 discharges,                Resistor R8 provides filtering of leakage inductance spikes,
turning off the TOPSwitch-GX when the output regulation is                  keeping the bias voltage constant even at high output loads.
lost or when the input voltage falls to below 40 V, whichever               Resistor R7, C9 and C10 together with C5 and R3 provide
occurs first. This same value of R11 sets the OV threshold to               loop compensation.
450 V. If exceeded, for example during a line surge,
TOPSwitch-GX stops switching for the duration of the surge,                 Due to the large primary currents, all the small signal control
extending the high voltage withstand to 700 V without device                components are connected to a separate source node that is
damage. Capacitor C11 has been added in parallel with VR1 to                Kelvin connected to the SOURCE pin of the TOPSwitch-GX.
                                                                            For improved common-mode surge immunity, the bias winding
                                                                            common returns directly to the DC bulk capacitor (C1).

                                                                 C7 2.2 nF   D2                PERFORMANCE SUMMARY
                                  C13 C12 C11                    Y1 Safety                     Output Power:         70 W
                                0.33 �F 0.022 �F 0.01 �F                    D3                 Regulation:
                                 400 V 400 V 400 V        VR1               MBR20100           Efficiency:           � 4%
                                                          P6KE-                                Ripple:                84%
                       BR1                                200                                  No Load Consumption:   120 mV pk-pk
                     RS805                                D1                                                         < 0.52 W @ 230 VAC
                    8A 600 V                              UF4006
                                                                                                 C3       L1                C14    19 V
                                                                                               820 �F  200 �H              0.1 �F  @ 3.6 A
                                                                                                                            50 V
                                                                                                25 V

                                                                                           C2                        C4            RTN

                                                                            D4       820 �F            R1            820 �F
                                                                            1N4148    25 V                           25 V
               L2                                         R11                                          270
            820 �H
                                                          2 M                                     U2                       R4
               2A                                         1/2 W                                PC817A
                                                                             R8                                      31.6 k
                                                                     T1     4.7                                            1%
                              150 �F                                                 C15                     R2              R5
                               400 V
              C6                                               L TOPSwitch-GX        1 �F                    1 k           562
            0.1 �F          L3                                                       50 V
                            75 �H                D                          TOP249Y                          C9              1%
              X2            2A                                                  U1
                                        R9                CONTROL                                            4.7 nF 50 V
                                      13 M
                    RT1                                                  C
                    10  t�                       S
                    1.7 A                                                     R3                             R7        C10
                                         R10                                6.8                            56 k       0.1 �F
                     F1                20.5 k             XF                                     U3                    50 V
85-265 VAC  J1 3.15 A                                                        C5                TL431
                                                                   C8       47 �F                                       R6
            L                                                   0.1 �F      16 V                                     4.75 k
                                                                  50 V

            N                                                                                  All resistors 1/8 W 5% unless otherwise stated.


Figure 42. 70 W Power Supply using Current Limit Reduction with Line and Line Sensing for UV and OV.

                                                                                                                                     21 M

   TOP242-250                                                                  However, VR1 is essential to limit the peak drain voltage
                                                                               during start-up and/or overload conditions to below the 700 V
A High Efficiency, 250 W, 250-380 VDC Input Power Supply                       rating of the TOPSwitch-GX MOSFET.
The circuit shown in Figure 43 delivers 250 W (48 V @
5.2 A) at 84% efficiency using a TOP249 from a 250 VDC to                      The secondary is rectifed and smoothed by D2 and C9, C10 and
380 VDC input. DC input is shown, as typically at this power                   C11. Three capacitors are used to meet the secondary ripple
level a p.f.c. boost stage would preceed this supply, providing the            current requirement. Inductor L2 and C12 provide switching
DC input (C1 is included to provide local decoupling). Flyback                 noise filtering.
topology is still usable at this power level due to the high output
voltage, keeping the secondary peak currents low enough so                     A simple Zener sensing chain regulates the output voltage.
that the output diode and capacitors are reasonably sized.                     The sum of the voltage drop of VR2, VR3 and VR4 plus the
                                                                               LED drop of U2 gives the desired output voltage. Resistor R6
In this example, the TOP249 is at the upper limit of its power                 limits LED current and sets overall control loop DC gain.
capability and the current limit is set to the internal maximum                Diode D4 and C14 provide secondary soft-finish, feeding
by connecting the X pin to SOURCE. However, line sensing                       current into the CONTROL pin prior to output regulation and
is implemented by connecting a 2 M resistor from the L pin                     thus ensuring that the output voltage reaches regulation at start-
to the DC rail. If the DC input rail rises above 450 VDC, then                 up under low line, full load conditions. Resistor R9 provides a
TOPSwitch-GX will stop switching until the voltage returns to                  discharge path for C14. Capacitor C13 and R8 provide control
normal, preventing device damage.                                              loop compensation and are required due to the gain associated
                                                                               with such a high output voltage.
Due to the high primary current, a low leakage inductance
transformer is essential. Therefore, a sandwich winding with                   Sufficient heat sinking is required to keep the TOPSwitch-GX
a copper foil secondary was used. Even with this technique,                    device below 110 �C when operating under full load, low line
the leakage inductance energy is beyond the power capability                   and maximum ambient temperature. Airflow may also be
of a simple Zener clamp. Therefore, R2, R3 and C6 are added                    required if a large heatsink area is not acceptable.
in parallel to VR1. These have been sized such that during
normal operation, very little power is dissipated by VR1,
the leakage energy instead being dissipated by R2 and R3.

                                                                        C7          D2
                                                                    2.2 nF Y1       MUR1640CT

+250-380                       VR1   R2     R3             C6                                        C10     C11          L2              48 V@
   VDC                      P6KE200                      4.7 nF                                     560 �F  560 �F     3 �H 8A            5.2 A
                                     68 k  68 k           1 kV
                                      2W    2W                                                       63 V    63 V

                                                                                      C9                                           C12
                                                                                    560 �F                                        68 �F
                                                                                                                                  63 V
                                                                                     63 V

                                                  D1                                  D2                                                             RTN
                                           BYV26C                                     1N4148
                              R1                                    T1                                     U2                            10 k
                            2 M                                                                       LTV817A
                            1/2 W
            C1                                                                                 C4          100
                                                                                              1 �F    C13
          22 �F                                                                               50 V  150 nF
          400 V                                                                                       63 V
                                                                                                    VR2 22 V
                                                                    TOPSwitch-GX                    BZX79B22

          PERFORMANCE SUMMARY                         D          L     TOP249Y                      VR3 12 V                      D4
                                                                                                    BZX79B12                      1N4148
                                                         CONTROL                                    VR4 12 V
                                                                    C                               BZX79B12
          Output Power:     250 W

          Line Regulation:  � 1%

          Load Regulation:  � 5%                      S  XF                           R4                                           C14
          Efficiency:        85%                                                    6.8                                           22 �F
                                                                    C3                                                            63 V
          Ripple:           < 100 mV pk-pk                       0.1 �F              C3                                 R8
                                                                   50 V             47 �F                              56
          No Load Consumption:  1.4 W (300 VDC)                                     10 V

0V                                                                                                  All resistor 1/8 W 5% unless

                                                                                                    otherwise stated.                    PI-2692-081204

Figure 43. 250 W, 48 V Power Supply using TOP249.

22 M
Multiple Output, 60 W, 185-265 VAC Input Power Supply                                                                        TOP242-250
Figure 44 shows a multiple output supply typical for high end
set-top boxes or cable decoders containing high capacity hard                            to the relatively large size of C2). An optional MOV (RV1)
disks for recording. The supply delivers an output power of                              extends the differential surge protection to 6 kV from 4 kV.
45 W continuous/60 W peak (thermally limited) from an input
voltage of 185 VAC to 265 VAC. Efficiency at 45 W,                                       Leakage inductance clamping is provided by VR1, R5 and C5,
185 VAC is  75%.                                                                         keeping the DRAIN voltage below 700 V under all conditions.
                                                                                         Resistor R5 and capacitor C5 are selected such that VR1
The 3.3 V and 5 V outputs are regulated to �5% without                                   dissipates very little power except during overload conditions.
the need for secondary linear regulators. DC stacking (the                               The frequency jittering feature of TOPSwitch-GX allows the
secondary winding reference for the other output voltages is                             circuit shown to meet CISPR22B with simple EMI filtering
connected to the cathode of D10 rather than the anode) is used                           (C1, L1 and C6) and the output grounded.
to minimize the voltage error for the higher voltage outputs.
                                                                                         The secondaries are rectified and smoothed by D7 to D11, C7,
Due to the high ambient operating temperature requirement                                C9, C11, C13, C14, C16 and C17. Diode D11 for the 3.3 V
typical of a set-top box (60 �C), the TOP246Y is used to                                 output is a Schottky diode to maximize efficiency. Diode D10
reduce conduction losses and minimize heatsink size. Resistor                            for the 5 V output is a PN type to center the 5 V output at 5 V.
R2 sets the device current limit to 80% of typical to limit                              The 3.3 V and 5 V output require two capacitors in parallel to
overload power. The line sense resistor (R1) protects the                                meet the ripple current requirement. Switching noise filtering
TOPSwitch-GX from line surges and transients by sensing when                             is provided by L2 to L5 and C8, C10, C12, C15 and C18.
the DC rail voltage rises to above 450 V. In this condition the                          Resistor R6 prevents peak charging of the lightly loaded 30 V
TOPSwitch-GX stops switching, extending the input voltage                                output. The outputs are regulated using a secondary reference
withstand to 496 VAC, which is ideal for countries with                                  (U3). Both the 3.3 V and 5 V outputs are sensed via R11
poor power quality. A thermistor (RT1) is used to prevent                                and R10. Resistor R8 provides bias for U3 and R7 sets the
premature failure of the fuse by limiting the inrush current (due                        overall DC gain. Resistor R9, C19, R3 and C5 provide loop
                                                                                         compensation. A soft-finish capacitor (C20) eliminates output

PERFORMANCE SUMMARY                                                     R6 D7                                                                                               30 V @
                                                                       10  UF4003                                                                                               0.03 A

Output Power:                    45 W Cont./60 W Peak                         D8          C7                              L2                                      C8        18 V @
Regulation:                                                                   UF5402                                    3.3 �H                                   10 �F          0.5 A
                                 � 5%                                                    47 �F                                                                   50 V
    3.3 V:                       � 5%                                                    50 V                             3A                                                12 V @
    5 V:                         � 7%                                                                                                                    C10                    0.6 A
    12 V:                        � 7%                                         D9           C9                             L3                            100 �F
    18 V:                        � 8%                                         UF5402                                    3.3 �H                                              5V@
    30 V:                        75%                                                     330 �F                                                          25 V                   3.2 A
Efficiency:                      0.6 W                                                    25 V                            3A
No Load Consumption:                                                                                                                           C12                          3.3 V @
                                                         C6                                     C11 C13      C16                              100 �F                            3A
                                                       2.2 nF
                                                                                                390 �F 1000 �F 1000 �F    L4                   25 V                            RTN
                                                         Y1                                     35 V  25 V   25 V       3.3 �H

                                 VR1       R5                                                                             5A

                                 P6KE170 68 k
                                                                                                              C14         L5     C15
                                                                              D10                           1000 �F     3.3 �H  220 �F
                                                                                                              25 V        5A     16 V
                                                             C5               MBR1045                          C17           C18
                                                            1 nF                                             1000 �F        220 �F
            D1-D4                                          400 V
          1N4007 V                                                                                             25 V          16 V

     L1                            C2                                            D6       C3                    R7                            R10
   20 mH                         68 �F                                        1N4148     1 �F                 150                             15.0
    0.8A                         400 V                                                   50 V                                                  k
                                                       R1                                                    LTV817                                         PI-2693-081704

  C1                                                   2 M        T1
0.1 �F                                                 1/2 W
  X1                                                                                                                        1 k         R11
                                                       TOPSwitch-GX                                                                      k

           RV1                          D  L                  TOP246Y
          275 V
          14 mm                            CONTROL                U1                                                          R9 C19
                                                                                                                            3.3 k 0.1 �F

          F1                                                    C3      R3
                                                              0.1 �F   6.8
J1        3.15 A                        S  XF                  50 V

185-265 VAC               RT1                                                                          C20
L                         10                                     R2     C5                            22 �F             U3
                          1.7 A                               9.08 k   47 �F                          10 V
                                                                       10 V                                             TL431           R12

                                                                                                                                        10 k


Figure 44. 60 W Multiple Output Power Supply using TOP246.

                                                                                                                                                                          23 M

   TOP242-250                                                     parking the print heads in the storage position. In the case of
                                                                  products with a disk drive, the shutdown procedure may include
Processor Controlled Supply Turn On/Off                           saving data or settings to the disk. After the shutdown procedure
A low cost momentary contact switch can be used to turn           is complete, when it is safe to turn off the power supply, the
the TOPSwitch-GX power on and off under microprocessor            microprocessor releases the M pin by turning the optocoupler
control, which may be required in some applications such as       U4 off. If the manual switch and the optocouplers U3 and U4
printers. The low power remote OFF feature allows an              are not located close to the M pin, a capacitor CM may be needed
elegant implementation of this function with very few external    to prevent noise coupling to the pin when it is open.
components, as shown in Figure 45. Whenever the push
button momentary contact switch P1 is closed by the user, the     The power supply could also be turned on remotely through
optocoupler U3 is activated to inform the microprocessor of       a local area network or a parallel or serial port by driving the
this action. Initially, when the power supply is off (M pin is    optocoupler U4 input LED with a logic signal. Sometimes it is
floating), closing of P1 turns the power supply on by shorting    easier to send a train of logic pulses through a cable (due to AC
the M pin of the TOPSwitch-GX to SOURCE through a diode           coupling of cable, for example) instead of a DC logic level as
(remote ON). When the secondary output voltage VCC is             a wake up signal. In this case, a simple RC filter can be used
established, the microprocessor comes alive and recognizes that   to generate a DC level to drive U4 (not shown in Figure 45).
the switch P1 is closed through the switch status input that is   This remote on feature can be used to wake up peripherals
driven by the optocoupler U3 output. The microprocessor then      such as printers, scanners, external modems, disk drives, etc.,
sends a power supply control signal to hold the power supply      as needed from a computer. Peripherals are usually designed
in the on-state through the optocoupler U4. If the user presses   to turn off automatically if they are not being used for a period
the switch P1 again to command a turn off, the microprocessor     of time, to save power.
detects this through the optocoupler U3 and initiates a shutdown
procedure that is product specific. For example, in the case of
the inkjet printer, the shutdown procedure may include safely

                                                                                                                  (+5 V)


High Voltage                                                                                            External
  DC Input                                                                                              Wake-up


                                                                                      MICRO-  Power

                                                                      100 k  PROCESSOR/ Supply
                                                                             CONTROLLER ON/OFF
                                      27 k                        U2

                         1N4148                                              LOGIC LOGIC                1N4148
                                                                             INPUT OUTPUT
                                      TOPSwitch-GX                                                                6.8 k

   U4                                 CONTROL
                     U3                                C

                                CM S  F U1                47 �F       U3     P1 Switch           6.8 k
                         P1 1 nF
                                                                      LTV817A Status        U4


Figure 45. Remote ON/OFF using Microcontroller.

24 M
In addition to using a minimum number of components,                                                    TOP242-250
TOPSwitch-GX provides many technical advantages in this
type of application:                                                    the switch and subsequent bouncing of the switch has no
                                                                        effect. If necessary, the microprocessor could implement
1. Extremely low power consumption in the off mode: 80 mW               the switch debouncing in software during turn-off, or a filter
    typical at 110 VAC and 160 mW typical at 230 VAC. This              capacitor can be used at the switch status input.
    is because, in the remote OFF mode, the TOPSwitch-GX
    consumes very little power and the external circuitry does      4. No external current limiting circuitry is needed for the
    not consume any current (either M, L or X pin is open) from         operation of the U4 optocoupler output due to internal
    the high voltage DC input.                                          limiting of M pin current.

2. A very low cost, low voltage/current, momentary contact          5. No high voltage resistors to the input DC voltage rail are
    switch can be used.                                                 required to power the external circuitry in the primary. Even
                                                                        the LED current for U3 can be derived from the CONTROL
3. No debouncing circuitry for the momentary switch is                  pin. This not only saves components and simplifies layout,
    required. During turn-on, the start-up time of the power            but also eliminates the power loss associated with the high
    supply (typically 10 ms to 20 ms) plus the microprocessor           voltage resistors in both ON and OFF states.
    initiation time act as a debouncing filter, allowing a turn-on
    only if the switch is depressed firmly for at least the above   6. Robust design: There is no ON/OFF latch that can be
    delay time. During turn-off, the microprocessor initiates           accidentally triggered by transients. Instead, the power
    the shutdown sequence when it detects the first closure of          supply is held in the ON-state through the secondary-side

                                                                      25 M

Key Application Considerations

TOPSwitch-II vs. TOPSwitch-GX                                    Other features increase the robustness of design, allowing cost
                                                                 savings in the transformer and other power components.
Table 4 compares the features and performance differences
between TOPSwitch-GX and TOPSwitch-II. Many of the new
features eliminate the need for additional discrete components.

Function            TOPSwitch-II TOPSwitch-GX Figures                                               TOPSwitch-GX

Soft-Start          N/A*          10 ms                                 � Limits peak current and voltage
                                                                         component stresses during start-

                                                                        � Eliminates external components
                                                                         used for soft-start in most

                                                                        � Reduces or eliminates output

External Current    N/A*          Programmable 100%              11,20,21, � Smaller transformer
Limit                             to 30% of default
                                  current limit                  24,25,27, � Higher efficiency

                                                                 28,34,35, � Allows power limiting (constant

                                                                 38,39  overload power independent of

                                                                        line voltage)

                                                                        � Allows use of larger device for

                                                                        lower losses, higher efficiency

                                                                        and smaller heatsink

DCMAX               67%           78%                            7      � Smaller input cap (wider dynamic


                                                                        � Higher power capability (when

                                                                        used with RCD clamp for large

                                                                        � Allows use of Schottky secondary

                                                                        rectifier diode for up to 15 V

                                                                        output for high efficiency

Line Feed-Forward N/A*            78% to 38%                     7,11,17, � Rejects line ripple
with DC MAX Reduction                                            26,27,28,

Line OV Shutdown N/A*             Single resistor                11,17,19, � Increases voltage withstand
                                  programmable                   26,27,28 capability against line surge

Line UV Detection N/A*            Single resistor                11,17,18, � Prevents auto-restart glitches
                                  programmable                   26,27,28, during power down

Switching Frequency 100 kHz �10%  132 kHz �6%                    13,15  � Smaller transformer
                                                                        � Below start of conducted EMI


Table 4. Comparison Between TOPSwitch-II and TOPSwitch-GX (continued on next page). *Not available

26 M

Function               TOPSwitch-II TOPSwitch-GX Figures                         TOPSwitch-GX

Switching Frequency N/A*                 66 kHz �7%             14,15  � Lower losses when using RC and
Option (Y, R and F                                                       RCD snubber for noise reduction
Packages)                                                               in video applications

                                                                       � Allows for higher efficiency in
                                                                         standby mode

                                                                       � Lower EMI (second harmonic
                                                                         below 150 kHz)

Frequency Jitter       N/A*              �4 kHz @ 132 kHz 9,46         � Reduces conducted EMI
                                         �2 kHz @ 66 kHz

Frequency Reduction N/A*                 At a duty cycle below 7       � Zero load regulation without
                                         10%                             dummy load

                                                                       � Low power consumption at

Remote ON/OFF          N/A*              Single transistor or   11,22,23, � Fast ON/OFF (cycle-by-cycle)
                                         optocoupler interface
                                         or manual switch       24,25,26, � Active-on or active-off control

                                                                27,29,36, � Low consumption in remote off

                                                                37,38,39, state

                                                                40     � Active-on control for fail-safe

                                                                       � Eliminates expensive in-line

                                                                       on/off switch

                                                                       � Allows processor controlled turn


                                                                       � Permits shutdown/wake-up of

                                                                       peripherals via LAN or parallel


Synchronization        N/A*              Single transistor or          � Synchronization to external lower
                                         optocoupler interface           frequency signal

                                                                       � Starts new switching cycle on

Thermal Shutdown       125 �C min.       Hysteretic 130 �C             � Automatic recovery from thermal
                       Latched           min. shutdown (with             fault
                                         75 �C hysteresis)
                                                                       � Large hysteresis prevents circuit
                                                                         board overheating

Current Limit          �10% (@ 25 �C)    �7% (@ 25 �C)                 � 10% Higher power capability due
Tolerance              -8% (0 �C to      -4% Typical                     to tighter tolerance
                       100 �C)           (0 �C to 100 �C)**

DRAIN          DIP     0.037" / 0.94 mm  0.137" / 3.48 mm              � Greater immunity to arcing as a
Creepage       SMD     0.037" / 0.94 mm  0.137" / 3.48 mm                result of build-up of dust, debris
at Package     TO-220  0.046" / 1.17 mm  0.068" / 1.73 mm                and other contaminants

DRAIN Creepage at      0.045" / 1.14 mm  0.113" / 2.87 mm              � Performed leads accommodate
PCB for Y, R and F     (R and F Package  (performed leads)               large creepage for PCB layout
Packages               N/A*)
                                                                       � Easier to meet Safety (UL/VDE)

Table 4 (cont). Comparison Between TOPSwitch-II and TOPSwitch-GX. *Not available **Current limit set to internal maximum

                                                                                                                            27 M


Function             TOPSwitch-FX            TOPSwitch-GX                  TOPSwitch-GX

Light Load Operation Cycle skipping          Frequency and duty � Improves light load efficiency

                                             cycle reduction               � Reduces no-load consumption

Line Sensing/Exter-  Line sensing and        Line sensing and              � Additional design flexibility allows all
nally Set Current    externally set current
Limit (Y, R and F    limit mutually          externally set current features to be used simultaneously
Packages)            exclusive (M pin)
                                             limit possible simul-

                                             taneously (functions

                                             split onto L and X pins

Current Limit        100% to 40%             100% to 30%                   � Minimizes transformer core size in highly
                                                                            continuous designs
Programming Range

P/G Package Current Identical to Y           TOP243-246 P and              � Matches device current limit to package
                                             G packages internal            dissipation capability
Limits               package                 current limits reduced
                                                                           � Allows more continuous design to lower
                                                                            device dissipation (lower RMS currents)

Y/R/F Package        100% (R and F           90% (for equivalent           � Minimizes transformer core size
Current Limits       package N/A*)           RDS(ON))                      � Optomizes efficiency for most


Thermal Shutdown     125 �C min.             130 �C min.                   � Allows higher output powers in high
                     70 �C hysteresis        75 �C hysteresis               ambient temperature applications
Maximum Duty Cycle
Reduction Threshold  90 �A                   60 �A                         � Reduces output line frequency ripple at
                                                                            low line

                                                                           � DCMAX reduction optimized for forward

Line Under-Voltage   N/A*                    40% of positive               � Provides a well defined turn-off threshold
Negative (turn-off)  10 ms (duty cycle)      (turn-on) threshold            as the line voltage falls
                                             10 ms (duty cycle +           � Gradually increasing current limit in
Soft-Start                                   current limit)                 addition to duty cycle during soft-start
                                                                            further reduces peak current and voltage

                                                                           � Further reduces component stresses
                                                                            during start up

Table 5. Comparison Between TOPSwitch-FX and TOPSwitch-GX. *Not available

TOPSwitch-FX vs. TOPSwitch-GX                                    to TOP250: Higher output voltages, with a maximum output
                                                                 current of 6 A.
Table 5 compares the features and performance differences
between TOPSwitch-GX and TOPSwitch-FX. Many of the new           For all devices, a 100 VDC minimum for 85-265 VAC and
features eliminate the need for additional discrete components.  250 VDC minimum for 230 VAC are assumed and sufficient
Other features increase the robustness of design, allowing cost  heat sinking to keep device temperature 100 �C. Power
savings in the transformer and other power components.           levels shown in the power table for the R package device
                                                                 assume 6.45 cm2 of 610 g/m2 copper heat sink area in an
TOPSwitch-GX Design Considerations                               enclosed adapter, or 19.4 cm2 in an open frame.

Power Table                                                      TOPSwitch-GX Selection
Data sheet power table (Table 1) represents the maximum          Selecting the optimum TOPSwitch-GX depends upon required
practical continuous output power based on the following         maximum output power, efficiency, heat sinking constraints
conditions: TOP242 to TOP246: 12 V output, Schottky output       and cost goals. With the option to externally reduce current
diode, 150 V reflected voltage (VOR) and efficiency estimates    limit, a larger TOPSwitch-GX may be used for lower power
from curves contained in application note AN-29. TOP247          applications where higher efficiency is needed or minimal heat
                                                                 sinking is available.
28 M

Input Capacitor                                                      transformer saturation during start-up. Also, soft-start limits the
The input capacitor must be chosen to provide the minimum DC         amount of output voltage overshoot and, in many applications,
voltage required for the TOPSwitch-GX converter to maintain          eliminates the need for a soft-finish capacitor.
regulation at the lowest specified input voltage and maximum
output power. Since TOPSwitch-GX has a higher DCMAX than             EMI
TOPSwitch-II, it is possible to use a smaller input capacitor.       The frequency jitter feature modulates the switching frequency
For TOPSwitch-GX, a capacitance of 2 �F per watt is possible for     over a narrow band as a means to reduce conducted EMI peaks
universal input with an appropriately designed transformer.          associated with the harmonics of the fundamental switching
                                                                     frequency. This is particularly beneficial for average detection
Primary Clamp and Output Reflected Voltage VOR                       mode. As can be seen in Figure 46, the benefits of jitter increase
A primary clamp is necessary to limit the peak TOPSwitch-GX          with the order of the switching harmonic due to an increase in
drain to source voltage. A Zener clamp requires few parts and        frequency deviation.
takes up little board space. For good efficiency, the clamp
Zener should be selected to be at least 1.5 times the output         The FREQUENCY pin of TOPSwitch-GX offers a switching
reflected voltage VOR, as this keeps the leakage spike conduction    frequency option of 132 kHz or 66 kHz. In applications that
time short. When using a Zener clamp in a universal input            require heavy snubbers on the drain node for reducing high
application, a VOR of less than 135 V is recommended to allow
for the absolute tolerances and temperature variations of the                          80                                             PI-2576-010600
Zener. This will ensure efficient operation of the clamp circuit
and will also keep the maximum drain voltage below the rated                           70    TOPSwitch-II (no jitter)
breakdown voltage of the TOPSwitch-GX MOSFET.
A high VOR is required to take full advantage of the wider DCMAX
of TOPSwitch-GX. An RCD clamp provides tighter clamp                 Amplitude (dB�V)  50
voltage tolerance than a Zener clamp and allows a VOR as high
as 150 V. RCD clamp dissipation can be minimized by reducing                           40
the external current limit as a function of input line voltage (see
Figures 21 and 35). The RCD clamp is more cost effective than                          30
the Zener clamp but requires more careful design (see Quick
Design Checklist).                                                                     20

Output Diode                                                                           -10
The output diode is selected for peak inverse voltage, output
current, and thermal conditions in the application (including                          0
heatsinking, air circulation, etc.). The higher DCMAX of
TOPSwitch-GX, along with an appropriate transformer turns                              -10                             EN55022B (QP)
ratio, can allow the use of a 60 V Schottky diode for higher                                                           EN55022B (AV)
efficiency on output voltages as high as 15 V (see Figure 41: A
12 V, 30 W design using a 60 V Schottky for the output diode).                         -20

Bias Winding Capacitor                                                                 0.15  1                           10           30
Due to the low frequency operation at no-load a 1 �F bias
winding capacitor is recommended.                                                            Frequency (MHz)

Soft-Start                                                           Figure 46a. TOPSwitch-II Full Range EMI Scan (100 kHz, No
Generally, a power supply experiences maximum stress at                            Jitter).
start-up before the feedback loop achieves regulation. For a
period of 10 ms, the on-chip soft-start linearly increases the duty                    80                                             PI-2577-010600
cycle from zero to the default DCMAX at turn on. In addition,
the primary current limit increases from 85% to 100% over the                          70    TOPSwitch-GX (with jitter)
same period. This causes the output voltage to rise in an orderly
manner, allowing time for the feedback loop to take control of                         60
the duty cycle. This reduces the stress on the TOPSwitch-GX
MOSFET, clamp circuit and output diode(s), and helps prevent         Amplitude (dB�V)  50





                                                                                       -10                    EN55022B (QP)
                                                                                                              EN55022B (AV)


                                                                                       0.15  1                         10             30

                                                                                             Frequency (MHz)

                                                                     Figure 46b. TOPSwitch-GX Full Range EMI Scan (132 kHz, With
                                                                                   Jitter) with Identical Circuitry and Conditions.

                                                                                                                               29 M

   TOP242-250                                                         SOURCE connection trace should not be shared by the main
                                                                      MOSFET switching currents. All SOURCE pin referenced
frequency radiated noise (for example, video noise sensitive          components connected to the MULTI-FUNCTION, LINE-
applications such as VCR, DVD, monitor, TV, etc.), operating          SENSE or EXTERNAL CURRENT LIMIT pins should
at 66 kHz will reduce snubber loss resulting in better efficiency.    also be located closely between their respective pin and
Also, in applications where transformer size is not a concern,        SOURCE. Once again, the SOURCE connection trace of these
use of the 66 kHz option will provide lower EMI and higher            components should not be shared by the main MOSFET
efficiency. Note that the second harmonic of 66 kHz is still          switching currents. It is very critical that SOURCE pin
below 150 kHz, above which the conducted EMI specifications           switching currents are returned to the input capacitor negative
get much tighter.                                                     terminal through a seperate trace that is not shared by the
                                                                      components connected to CONTROL, MULTI-FUNCTION,
For 10 W or below, it is possible to use a simple inductor in         LINE-SENSE or EXTERNAL CURRENT LIMIT pins. This
place of a more costly AC input common mode choke to meet             is because the SOURCE pin is also the controller ground
worldwide conducted EMI limits.                                       reference pin.

Transformer Design                                                    Any traces to the M, L or X pins should be kept as short as
It is recommended that the transformer be designed for                possible and away from the DRAIN trace to prevent noise
maximum operating flux density of 3000 Gauss and a peak flux          coupling. LINE-SENSE resistor (R1 in Figures 47-49) should
density of 4200 Gauss at maximum current limit. The turns ratio       be located close to the M or L pin to minimize the trace length
should be chosen for a reflected voltage (VOR) no greater than        on the M or L pin side.
135 V when using a Zener clamp, or 150 V (max) when using
an RCD clamp with current limit reduction with line voltage           In addition to the 47 �F CONTROL pin capacitor, a high
(overload protection).                                                frequency bypass capacitor in parallel may be used for better
                                                                      noise immunity. The feedback optocoupler output should
For designs where operating current is significantly lower than       also be located close to the CONTROL and SOURCE pins of
the default current limit, it is recommended to use an externally     TOPSwitch-GX.
set current limit close to the operating peak current to reduce peak
flux density and peak power (see Figures 20 and 34). In most          Y-Capacitor
applications, the tighter current limit tolerance, higher switching   The Y-capacitor should be connected close to the secondary
frequency and soft-start features of TOPSwitch-GX contribute          output return pin(s) and the positive primary DC input pin of
to a smaller transformer when compared to TOPSwitch-II.               the transformer.

Standby Consumption                                                   Heat Sinking
Frequency reduction can significantly reduce power loss at            The tab of the Y package (TO-220) or F package (TO-262)
light or no load, especially when a Zener clamp is used. For          is internally electrically tied to the SOURCE pin. To avoid
very low secondary power consumption, use a TL431 regulator           circulating currents, a heat sink attached to the tab should not
for feedback control. Alternately, switching losses can be            be electrically tied to any primary ground/source nodes on the
significantly reduced by changing from 132 kHz in normal              PC board.
operation to 66 kHz under light load conditions.
                                                                      When using a P (DIP-8), G (SMD-8) or R (TO-263) package,
TOPSwitch-GX Layout Considerations                                    a copper area underneath the package connected to the
                                                                      SOURCE pins will act as an effective heat sink. On double
As TOPSwitch-GX has additional pins and operates at                   sided boards (Figure 49), top side and bottom side areas
much higher power levels compared to previous TOPSwitch               connected with vias can be used to increase the effective heat
families, the following guidelines should be carefully                sinking area.
                                                                      In addition, sufficient copper area should be provided at
Primary Side Connections                                              the anode and cathode leads of the output diode(s) for heat
Use a single point (Kelvin) connection at the negative terminal       sinking.
of the input filter capacitor for the TOPSwitch-GX SOURCE
pin and bias winding return. This improves surge capabilities         In Figures 47, 48 and 49, a narrow trace is shown between
by returning surge currents from the bias winding directly to         the output rectifier and output filter capacitor. This trace acts
the input filter capacitor.                                           as a thermal relief between the rectifier and filter capacitor to
                                                                      prevent excessive heating of the capacitor.
The CONTROL pin bypass capacitor should be located as
close as possible to the SOURCE and CONTROL pins and its

30 M

                                                                            Safety Spacing        Maximize hatched copper

                                                                                     Y1-          areas (           ) for optimum
                                                                                                  heat sinking

+                                                                                                 Output Rectifier
                                                                                                  Output Filter Capacitor
HV            Input Filter Capacitor

-                                                                      PRI   T

                                                                       BIAS  r              SEC



                                                                       PRI   s
                                  SS  D



                                       TOPSwitch-GX                          e

                                  MS S C                               BIAS  r

TOP VIEW                                                                      Opto-
                              R2                                                                           - DC +


Figure 47. Layout Consideratiions for TOPSwitch-GX using P or G Package.

+                                                                           Safety Spacing       Maximize hatched copper
                                                                                      Y1-         areas (       ) for optimum
  -                                                                               Capacitor

TOPSwitch-GX                                                                                      heat sinking

TOP VIEW                          Input Filter Capacitor                                                   Output Rectifier
                                                                                                           Output Filter Capacitor
                                                     X                          T            SEC









              R1 Heat Sink                                                    Opto-
                                                                                                           - DC +


Figure 48. Layout Consideratiions for TOPSwitch-GX using Y or F Package

                                                                                                                      31 M


           Solder Side                                                                                      Output Filter Capacitors
           Component Side
                                                                              Safety Spacing
                 +                                                                    Y1-

                    HV                                                  PRI   T
                    -                                                         r
                                R1a - 1c  Input Filter                        a


                                                                              f               SEC






                                                                  D                                              - DC +
                                                                   L           Opto-               Maximize hatched copper
                                                                    C         coupler
                                                                                                   areas (       ) for optimum
                                                                                                   heat sinking
Figure 49. Layout Considerations for TOPSwitch-GX using R Package.

Quick Design Checklist                                                  3. Thermal check � At maximum output power, minimum
                                                                           input voltage and maximum ambient temperature, verify
As with any power supply design, all TOPSwitch-GX designs                  that temperature specifications are not exceeded for
should be verified on the bench to make sure that components               TOPSwitch-GX, transformer, output diodes and output
specifications are not exceeded under worst case conditions. The           capacitors. Enough thermal margin should be allowed for
following minimum set of tests is strongly recommended:                    the part-to-part variation of the RDS(ON) of TOPSwitch-GX,
                                                                           as specified in the data sheet. The margin required can
1. Maximum drain voltage � Verify that peak VDS does not                   either be calculated from the tolerances or it can be
   exceed 675 V at highest input voltage and maximum                       accounted for by connecting an external resistance in
   overload output power. Maximum overload output power                    series with the DRAIN pin and attached to the same
   occurs when the output is overloaded to a level just before the         heatsink, having a resistance value that is equal to the
   power supply goes into auto-restart (loss of regulation).               difference between the measured RDS(ON) of the device
                                                                           under test and the worst case maximum specification.
2. Maximum drain current �At maximum ambient temperature,
   maximum input voltage and maximum output load, verify                Design Tools
   drain current waveforms at start-up for any signs of
   transformer saturation and excessive leading edge current            For a discussion on utilizing TOPSwitch-GX in a forward
   spikes. TOPSwitch-GX has a leading edge blanking time of             converter configuration, please refer to the TOPSwitch-GX
   220 ns to prevent premature termination of the ON-cycle.             Forward Design Methodology Application Note.
   Verify that the leading edge current spike is below the
   allowed current limit envelope (see Figure 52) for the               Up-to-date information on design tools can be found at the
   drain current waveform at the end of the 220 ns blanking             Power Integrations website:

32 M

                                       ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS(1)

DRAIN Voltage .................................................. -0.3 V to 700 V CONTROL Current .................................................... 100 mA
DRAIN Peak Current: TOP242......................................0.72 A LINE SENSE Pin Voltage ................................... -0.3 V to 9 V

                            TOP243....................................... 1.44 A CURRENT LIMIT Pin Voltage ........................-0.3 V to 4.5 V
                            TOP244..........................................2.16A MULTI-FUNCTION Pin Voltage ........................-0.3 V to 9 V
                            TOP245....................................... 2.88 A FREQUENCY Pin Voltage ..................................-0.3 V to 9 V
                            TOP246..........................................4.32 A Storage Temperature ..................................... -65 �C to 150 �C
                            TOP247..........................................5.76 A Operating Junction Temperature(2) ................ -40 �C to 150 �C
                            TOP248..........................................7.20 A Lead Temperature(3) ...................................................... 260 �C
                            TOP249..........................................8.64 A Notes:
                            TOP250........................................10.08 A 1. All voltages referenced to SOURCE, TA = 25 �C.
CONTROLVoltage ................................................ -0.3 V to 9 V 2. Normally limited by internal circuitry.

                                                                              3. 1/16 in. from case for 5 seconds.

                              THERMAL IMPEDANCE

Thermal Impedance: Y or F Package:                                                    Notes:
                    (JA)(1) ............................................... 80 �C/W
                    (JC)(2) ................................................. 2 �C/W  1. Free standing with no heatsink.
                         P or G Package:
                    (JA) ............................ 70 �C/W(3); 60 �C/W(4)          2. Measured at the back surface of tab.
                    (JC)(5)................................................ 11 �C/W   3. Soldered to 0.36 sq. in. (232 mm2), 2 oz. (610 g/m2)
                         R Package:
                    (JA) ..........80 �C/W(7); 40 �C/W(4); 30 �C/W(6)                    copper clad.
                    (JC)(5).................................................. 2 �C/W  4. Soldered to 1 sq. in. (645 mm2), 2 oz. (610 g/m2) copper clad.

                                                                                      5. Measured on the SOURCE pin close to plastic interface.
                                                                                      6. Soldered to 3 sq. in. (1935 mm2), 2 oz. (610 g/m2) copper clad.
                                                                                      7. Soldered to foot print area, 2 oz. (610 g/m2) copper clad.


Parameter         Symbol      SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 �C                        Min   Typ Max Units
                                           See Figure 53

                              (Unless Otherwise Specified)


Switching                                          FREQUENCY Pin                      124   132  140
Frequency                     IC = 3 mA; Connected to SOURCE                                66   70.5
(average)         fOSC        TJ = 25 �C                                                               kHz
                                          FREQUENCY Pin
                                          Connected to CONTROL

Duty Cycle at     DC(ONSET)                                                                 10         %

Switching         fOSC(DMIN)              132 kHz Operation                                 30
Frequency near                            66 kHz Operation                                                            kHz
0% Duty Cycle

Frequency Jitter  f                       132 kHz Operation                                 �4
Deviation                                 66 kHz Operation                                                            kHz


Frequency Jitter  fM                                                                        250        Hz
Modulation Rate

                                                                                                         33 M



Parameter             Symbol      SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 �C        Min   Typ Max Units
                                               See Figure 53
                                     (Unless Otherwise Specified)          28
CONTROL FUNCTIONS (cont.)                                                  60
                                                IL  IL(DC) or IM  IM(DC)   1.2   78    83
                                                                           1.6         50
                                                IL or IM = 190 �A          1.7   38
                                                                           10   66.5
Maximum Duty          DCMAX       IC = ICD1     IL or IM = 100 �A                                     %
Cycle                                             TOP242-245              -5.0  41.3   49.5
                                                IL or IM = 190 �A               66.8
                                                  TOP246-250               4.5   10
                                                                           0.8   -23
                                                IL or IM = 100 �A                      73.5
                                                  TOP246-250                    -0.01
Soft-Start Time       tSOFT       TJ = 25 �C; DCMIN to DCMAX                     2.6   15    ms
                      DCreg          IC = 4 mA; TJ = 25 �C                       2.7
PWM Gain                                                                         6.0   -18   %/mA
                        IB                                                       6.6
PWM Gain              IC(OFF)                See Note A                          7.3         %/mA/�C
Temperature Drift                                                                15
                       ZC                       TOP242-245                             3.0
External Bias                                   TOP246-249
Current                           See Figure 7                                         4.0   mA
                                   TJ = 25 �C      TOP250
CONTROL                                         TOP242-245                             4.2
Current at 0%
Duty Cycle                                      TOP246-249                             7.0
Dynamic                                            TOP250
Impedance                                                                              8.0   mA


                                  IC = 4 mA; TJ = 25 �C                                22   
                                      See Figure 51

Dynamic                                                                         0.18         %/�C
Temperature Drift

CONTROL Pin                                                                     7            kHz
Internal Filter Pole


CONTROL Pin           IC(CH)      TJ = 25 �C             VC = 0 V               -3.5   -2.0  mA
Charging Current                                         VC = 5 V
                                                                                -1.8   -0.6

Charging Current                             See Note A                         0.5          %/�C
Temperature Drift

Auto-Restart          VC(AR)U                                                   5.8          V
Upper Threshold

Auto-Restart          VC(AR)L                                                   4.8    5.1   V
Lower Threshold

Auto-Restart          VC(AR)hyst                                                1.0          V
Hysteresis Voltage

34 M


Parameter             Symbol     SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 �C  Min   Typ   Max Units
                                              See Figure 53

                                 (Unless Otherwise Specified)


Auto-Restart Duty     DC(AR)                                             4     8     %

Auto-Restart          f(AR)                                              1.0         Hz


Line Under-                                    Threshold           44    50    54    �A
Voltage Threshold     IUV        TJ = 25 �C
Current and Hys-
                                                                         30          �A
teresis (M or L Pin)

Line Overvoltage                               Threshold           210   225   240   �A
or Remote ON/OFF

Threshold Current     IOV        TJ = 25 �C

and Hysteresis                                                           8           �A

(M or L Pin)

L Pin Voltage         VL(TH)                                       0.5   1.0   1.6   V

Remote ON/OFF                                  Threshold           -35   -27   -20   �A
Negative                                       Hysteresis
Threshold Current     IREM (N)   TJ = 25 �C
and Hysteresis
(M or X Pin)                                                             5           �A

L or M Pin Short      IL(SC) or  VL, VM = VC                       300   400   520   �A
Circuit Current        IM(SC)

X or M Pin Short      IX(SC) or  VX, VM = 0 V     Normal Mode      -300  -240  -180  �A
Circuit Current        IM(SC)                  Auto-Restart Mode   -110  -90   -70

L or M Pin Voltage    VL, VM                   IL or IM = 50 �A    1.90  2.50  3.00  V
(Positive Current)      VX
                        VM                     IL or IM = 225 �A   2.30  2.90  3.30
X Pin Voltage
(Negative Current)                             IX = -50 �A         1.26  1.33  1.40  V

M Pin Voltage                                  IX = -150 �A        1.18  1.24  1.30
(Negative Current)
                                               IM = -50 �A         1.24  1.31  1.39  V

                                               IM = -150 �A        1.13  1.19  1.25

Maximum Duty          IL(DC) or              TJ = 25 �C            40    60    75    �A
Cycle Reduction        IM(DC)
Onset Threshold

                                                                                       35 M


Parameter           Symbol              Conditions               Min Typ Max Units

                             SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 �C
                                          See Figure 53

                                (Unless Otherwise Specified)


Remote OFF                   See Figure 71      X, L or M Pin           0.6   1.0
DRAIN Supply                 VDRAIN = 150 V         Floating
Current             ID(RMT)                                                          mA
                               TJ = 25 �C    L or M Pin Shorted
                                                to CONTROL              1.0   1.6

Remote ON Delay tR(ON)       From Remote ON to Drain Turn-On            2.5          �s
                                            See Note B

Remote OFF          tR(OFF)  Minimum Time Before Drain Turn-On          2.5          �s
Setup Time                        to Disable Cycle, See Note B


FREQUENCY Pin       VF                   See Note B                     2.9          V
Threshold Voltage

FREQUENCY Pin       IF                       VF = VC             10     40    100    �A
Input Current


                              TOP242 P/G          Internal       0.418 0.45   0.481
                             TOP242 Y/R/F    di/dt = 90 mA/�s

                               TJ = 25 �C

                             TOP243 P/G            Internal      0.697  0.75  0.802
                              TJ = 25 �C     di/dt = 150 mA/�s

                             TOP243 Y/R/F          Internal      0.837  0.90  0.963
                               TJ = 25 �C    di/dt = 180 mA/�s

                             TOP244 P/G            Internal      0.930  1.00  1.070
                              TJ = 25 �C     di/dt = 200 mA/�s

                             TOP244 Y/R/F          Internal      1.256  1.35  1.445
                               TJ = 25 �C    di/dt = 270 mA/�s

Self Protection              TOP245 P              Internal      1.02   1.10  1.18
Current Limit                TJ = 25 �C      di/dt = 220 mA/�s
(See Note C)
                    ILIMIT   TOP245 Y/R/F          Internal      1.674  1.80  1.926  A
                               TJ = 25 �C    di/dt = 360 mA/�s

                             TOP246 P              Internal      1.256  1.35  1.445
                             TJ = 25 �C      di/dt = 270 mA/�s

                             TOP246 Y/R/F          Internal      2.511  2.70  2.889
                               TJ = 25 �C    di/dt = 540 mA/�s

                             TOP247 Y/R/F          Internal      3.348  3.60  3.852
                               TJ = 25 �C    di/dt = 720 mA/�s

                             TOP248 Y/R/F          Internal      4.185  4.50  4.815
                               TJ = 25 �C    di/dt = 900 mA/�s

                             TOP249 Y/R/F             Internal   5.022  5.40  5.778

                             TJ = 25 �C      di/dt = 1080 mA/�s

                             TOP250 Y/R/F             Internal   5.859  6.30  6.741

                             TJ = 25 �C      di/dt = 1260 mA/�s

36 M

Parameter          Symbol                Conditions                 Min         Typ   Max Units

                              SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 �C     0.75 x       220
                                           See Figure 53           ILIMIT(MIN)
                                 (Unless Otherwise Specified)       0.6 x
                                                                   ILIMIT(MIN)  140
                                                                     130         75
Initial Current Limit IINIT   See Note B           85 VAC           1.75                    A
                                           (Rectified Line Input)               3.0
                                                   265 VAC                      15.6
                                           (Rectified Line Input)               25.7
Leading Edge       tLEB           See Figure 52                                 12.9        ns
Blanking Time                 TJ = 25 �C, IC = 4 mA                             5.20
Current Limit      tIL(D)            IC = 4 mA                                  3.90        ns
Delay                                                                           6.45
Thermal Shut-                                                                   4.30  150   �C
down Temperature                                                                1.95
Thermal Shut-                                                                   1.56
/=*down Hyster-                                                                 1.30        �C
esis                                                                            1.10
Power-Up Reset     VC(RESET)  Figure 53, S1 Open                                      4.25  V
Threshold Voltage


                                TOP242       TJ = 25 �C                               18.0
                              ID = 50 mA     TJ = 100 �C
                                             TJ = 25 �C                               30.0
                                TOP243       TJ = 100 �C
                              ID = 100 mA    TJ = 25 �C                               9.00
                                             TJ = 100 �C
                                TOP244       TJ = 25 �C                               15.0
                              ID = 150 mA    TJ = 100 �C
                                             TJ = 25 �C                               6.00
                                TOP245       TJ = 100 �C
                              ID = 200 mA    TJ = 25 �C                               10.0
                                             TJ = 100 �C
                                TOP246       TJ = 25 �C                               4.50
                              ID = 300 mA    TJ = 100 �C
                                             TJ = 25 �C                               7.50
                                TOP247       TJ = 100 �C
ON-State           RDS(ON)    ID = 400 mA    TJ = 25 �C                               3.00  
Resistance                                   TJ = 100 �C
                    IDSS        TOP248                                                5.00
OFF-State Drain    BVDSS      ID = 500 mA
Leakage Current                                                                       2.25
Breakdown                       TOP249
Voltage                       ID = 600 mA                                             3.75

                                TOP250                                                1.80
                              ID = 700 mA





                              VL, VM = Floating; IC = 4 mA                            470   �A
                                VDS = 560 V; TJ = 25 �C

                              VL, VM = Floating; IC = 4 mA                                  V
                                See Note D, TJ = 25 �C

                                                                                              37 M



Parameter           Symbol     SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 �C       Min   Typ Max Units
                                            See Figure 53

                               (Unless Otherwise Specified)

OUTPUT (cont.)

Rise Time           tR         Measured in a Typical Flyback                100         ns

Fall Time           tF         Converter Application                        50          ns


DRAIN Supply                            See Note E                    36                V

Shunt Regulator     VC(SHUNT)           IC = 4 mA                     5.60  5.85  6.10  V

Shunt Regulator                                                             �50         ppm/�C
Temperature Drift

                               Output MOSFET     TOP242-245           1.0   1.6   2.5

                    ICD1       Enabled           TOP246-249           1.2   2.2   3.2

Control Supply/                VX, VL, VM = 0 V               TOP250  1.3   2.4   3.65  mA
Discharge Current
                               Output MOSFET

                    ICD2                Disabled                      0.3   0.6   1.3

                               VX, VL, VM = 0 V

A. For specifications with negative values, a negative temperature coefficient corresponds to an increase in

   magnitude with increasing temperature, and a positive temperature coefficient corresponds to a decrease in
   magnitude with increasing temperature.

B. Guaranteed by characterization. Not tested in production.

C. For externally adjusted current limit values, please refer to Figures 54b, 55b and 56b (Current Limit vs. External
   Current Limit Resistance) in the Typical Performance Characteristics section. The tolerance specified is only valid
   at full current limit.

D. Breakdown voltage may be checked against minimum BVDSS specification by ramping the DRAIN pin voltage up
   to but not exceeding minimum BVDSS.

E. It is possible to start up and operate TOPSwitch-GX at DRAIN voltages well below 36 V. However, the CONTROL
   pin charging current is reduced, which affects start-up time, auto-restart frequency, and auto-restart duty cycle.
   Refer to Figure 68, the characteristic graph on CONTROL pin charge current (IC) vs. DRAIN voltage for low
   voltage operation characteristics.

38 M



                                       HV         90%                                                           90%

                                     DRAIN                                           D = t1
                                  VOLTAGE                                                  t2

                                                                            10%                 PI-2039-033001


                                Figure 50. Duty Cycle Measurement.

CONTROL Pin Current (mA)120                                                          1.3                           tLEB (Blanking Time)

                                                                                          DRAIN Current (normalized)1.1
80                                                                                   0.9

                                                                                     0.8                             IINIT(MIN) @ 85 VAC

60                                                                                   0.7

                                                                                     0.6                             IINIT(MIN) @ 265 VAC

40                                                                                   0.5

            Dynamic         1                                                        0.4                             ILIMIT(MAX) @ 25 �C
           Impedance     Slope
                      =                                                              0.3                             ILIMIT(MIN) @ 25 �C

20                                                                                   0.2

0          2             4       6             8  10                                         0
     0                                                                                            0 1 23 45 678

           CONTROL Pin Voltage (V)                                                                                   Time (�s)

Figure 51. CONTROL Pin I-V Characteristic.                                           Figure 52. Drain Current Operating Envelope.

                            Y or R Package (X and L Pins)                                                            P or G Package (M Pin)

S1                       470                                                                                         0-100 k

                         5W                    0-100 k

                                                                                                                     5-50 V                S5

                                       5-50 V                                                                                                               M
                                                                                                                                           0-60 k

40 V                                                                                 L                          D
   0-15 V
           470                                                                       CONTROL
                                                                                 C                              C TOPSwitch-GX

                                                               S4                    F XS

                                47 �F  0.1 �F                                        S3

                                                                                     0-60 k

        NOTES: 1. This test circuit is not applicable for current limit or output characteristic measurements.                             PI-2631-081204
                     2. For P and G packages, short all SOURCE pins together.

Figure 53. TOPSwitch-GX General Test Circuit.

                                                                                                                                             39 M



The following precautions should be followed when testing                                  while in this auto-restart mode, there is only a 12.5% chance
TOPSwitch-GX by itself outside of a power supply. The                                      that the CONTROL pin oscillation will be in the correct state
schematic shown in Figure 53 is suggested for laboratory testing                           (drain active state) so that the continuous drain voltage waveform
of TOPSwitch-GX.                                                                           may be observed. It is recommended that the VC power supply
                                                                                           be turned on first and the DRAIN pin power supply second if
When the DRAIN pin supply is turned on, the part will be                                   continuous drain voltage waveforms are to be observed. The
in the auto-restart mode. The CONTROL pin voltage will be                                  12.5% chance of being in the correct state is due to the divide-
oscillating at a low frequency between 4.8 V and 5.8 V and                                 by-8 counter. Temporarily shorting the CONTROL pin to the
the drain is turned on every eigth cycle of the CONTROL pin                                SOURCE pin will reset TOPSwitch-GX, which then will come
oscillation. If the CONTROL pin power supply is turned on                                  up in the correct state.

Typical Performance Characteristics

                                       1.1                                                                           PI-2653-031904

                                                                                                                Scaling Factors:

                                       1.0                                                                      TOP242 P/G/Y/R/F: .45 200

                                                                                                                TOP243 P/G:       .75

                                       0.9                                                                      TOP243 Y/R/F: .90 180

                    Current Limit (A)                                                                           TOP244 P/G:       1

                                       0.8                                                                      TOP244 Y/R/F: 1.35 160            di/dt (mA/�s)

                                                                                                                TOP245 Y/R/F: 1.80
                                                                                                                TOP246 Y/R/F: 2.70 140

                                       0.6                                                                      TOP247 Y/R/F: 3.60

                                                                                                                TOP248 Y/R/F 4.50 120

                                       0.5                                                                      TOP249 Y/R/F: 5.40
                                                                                                                TOP250 Y/R/F: 6.32 100

                                       0.4                                                                                                   80

                                       0.3                                                                                                   60

                                       0.2                                                                                                   40

                                       -250            -200                     -150                 -100       -50                    0

                                                                                      IX or IM (�A)

                    Figure 54a. Current Limit vs. X or M Pin Current (see Figures 55a and 56a for TOP245P and TOP246P).

                                       1.1                                                                                   PI-2652-042303

                                       1.0                                                                      Scaling Factors:

                                                                                                                TOP242 P/G/Y/R/F: .45 200

                                                                                                                TOP243 P/G:       .75
                                       0.9                                                                      TOP243 Y/R/F: .90 180

                    Current Limit (A)                                                                           TOP244 P/G:       1
                                       0.8                                                                      TOP244 Y/R/F: 1.35 160
                                                                           Maximum                                                                di/dt (mA/�s)
                                                                                                                TOP245 Y/R/F: 1.80
                                       0.7    Minimum                                                           TOP246 Y/R/F: 2.70           140

                                       0.6                                                                      TOP247 Y/R/F: 3.60           120
                                                                                                                TOP248 Y/R/F 4.50

                                       0.5             Typical                                                  TOP249 Y/R/F: 5.40           100
                                                                                                                TOP250 Y/R/F: 6.32

                                       0.4                                                                                                   80

                                              Maximum and minimum levels
                                       0.3 are based on characterization.                                                                    60

                                       0.2                                                                                                   40
                                              5K       10K                 15K        20K  25K             30K  35K  40K               45K

                                                                External Current Limit Resistor RIL ()

                    Figure 54b. Current Limit vs. External Current Limit Resistance (see Figures 55b and 56b for TOP245P and

40 M

                   1.1                                                                                                                 PI-3652-031904

                   1.0                                                                                                                 Scaling Factor:                                                      200

                                                                                                                                       TOP245P: 1.1

                   0.9                                                                                                                                                                                      180

Current Limit (A)  0.8                                                                                                                                                                                      160                 di/dt (mA/�s)

                   0.7                                                                                                                                                                                      140

                   0.6                                                                                                                                                                                      120

                   0.5                                                                                                                                                                                      100

                   0.4                                                                                                                                                                                      80

                   0.2                                                                                                                                                                                      40
                                                                       -200            -150             -100                      -50                   0

                                                                                             IM (�A)

Figure 55a. Current Limit vs. MULTI-FUNCTION Pin Current (TOP245P only).



                   1.0                                                                                                            Scaling Factor:                                                           200

                                                                                                                                  TOP245P: 1.1

                   0.9                                                                                                                                                                                      180

Current Limit (A)  0.8                                                                                                                                                                                      160  di/dt (mA/�s)

                   0.7                                                                            Refer to MULTIFUNCTION (M) Pin                                                                            140
                                                                                                  Operation section

                   0.6                                                                                                                                                                                      120

                   0.5                                                 Typical                                                                                                                              100

                   0.4                                                                                                                                                                                      80

                   0.3 Measured at 25 �C.                                                                                                                                                                   60

                   0.2                                                                                                                                                                                      40
                                                               5K      10K        15K        20K   25K        30K         35K          40K              45K

                                                                                External Current Limit Resistor RIL ()

Figure 55b. Current Limit vs. External Current Limit Resistance (TOP245P only).

                   Current Limit (Normalized to 25 �C)  1.25                                                                                                                                                    PI-3653-073003


                                                        1.15                                 0 �C





                                                        .90                                                25 �C


                                                        .80                       100 �C


                                                        .70        5K        10K  15K        20K      25K         30K             35K  40K                                                                  45K

                                                                                  External Current Limit Resistor RIL ()

Figure 55c. External Current Limit vs. External Current Limit Resistance at 0 �C, 25 �C and 100 �C Junction
              Temperature (TOP245P only).

                                                                                                                                                                                                                                  41 M


                                                         1.1                                                                                  PI-3724-012704

                                                         1.0                                                                                  Scaling Factor:                                                                                      200

                                                                                                                                              TOP246P: 1.35

                                                         0.9                                                                                                                                                                                       180

                    Current Limit (A)                    0.8                                                                                                                                                                                       160             di/dt (mA/�s)

                                                         0.7                                                                                                                                                                                       140

                                                         0.6                                                                                                                                                                                       120

                                                         0.5                                                                                                                                                                                       100

                                                         0.4                                                                                                                                                                                       80

                                                         0.2                                                                                                                                                                                       40
                                                                     -200                     -150             -100                      -50                   0

                                                                                                    IM (�A)

                    Figure 56a. Current Limit vs. MULTI-FUNCTION Pin Current (TOP246P only).



                                                         1.0                                                                                  Scaling Factor:

                                                                                                                                              TOP246P: 1.35                                                                                        200

                                                         0.9                                                                                                                                                                                       180

                    Current Limit (A)                    0.8                                                                                                                                                                                       160             di/dt (mA/�s)

                                                         0.7                                             Refer to MULTIFUNCTION (M) Pin                                                                                                            140
                                                                                                         Operation section

                                                         0.6                                                                                                                                                                                       120

                                                         0.5         Typical                                                                                                                                                                       100

                                                         0.4                                                                                                                                                                                       80

                                                         0.3 Measured at 25 �C.                                                                                                                                                                    60

                                                         0.2                                                                                                                                                                                       40
                                                                 5K              10K  15K           20K   25K        30K      35K             40K              45K

                                                                                      External Current Limit Resistor RIL ()

                    Figure 56b. Current Limit vs. External Current Limit Resistance (TOP246P only).

                    Current Limit (Normalized to 25 �C)  1.25                                                                                                                                                                                      PI-3726-100703


                                                         1.15                                       0 �C





                                                         .90                                                      25 �C


                                                         .80                          100 �C


                                                         .70     5K              10K  15K           20K      25K         30K             35K  40K              45K

                                                                                      External Current Limit Resistor RIL ()

                    Figure 56c. External Current Limit vs. External Current Limit Resistance at 0 �C, 25 �C and 100 �C Junction
                                  Temperature (TOP246P only).

42 M

Typical Performance Characteristics (cont.)

                               1.1                                        PI-176B-033001                                       1.2                                  PI-1123A-033001

Breakdown Voltage              1.0                                                                   Output Frequency          1.0
   (Normalized to 25 �C)                                                                                (Normalized to 25 �C)
                               0.9                                                                                             0.8
                                    -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                                          Junction Temperature (�C)                                                            0.6

                        Figure 57. Breakdown Voltage vs. Temperature.                                                          0.4
                              1.0                                                   0.2
                              0.6                                                    0
                              0.4                                                        -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                              0.2                                                                Junction Temperature (�C)
                                   -50 -25 0 25 50 75 100 125 150           Figure 58. Frequency vs. Temperature.
                                         Junction Temperature (�C)
                                                                          PI-2555-033001                                       1.2                                  PI-2554-081204
                        Figure 59. Internal Current Limit vs. Temperature.
Current Limit                                                                                        Current Limit             1.0
   (Normalized to 25 �C)       1.2                                                                      (Normalized to 25 �C)
                               1.0                                                                                             0.8
                               0.6                                                                                             0.6
                               0.2                                                                                             0.4  Use for TOP242-250 Y/R/F
                                                                                                                                    packages and TOP242-244 P/G
                                   -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                                          Junction Temperature (�C)                                                                 packages only. See Figures 55c

                        Figure 61. Overvoltage Threshold vs. Temperature.                                                      0.2  and 56c for TOP245P and


                                                                                       -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                                                                                               Junction Temperature (�C)

                                                                            Figure 60. External Current Limit vs. Temperature with
                                                                                        RIL = 12 k.

                                                                          PI-2553-033001                                       1.2                                  PI-2552-033001

Overvoltage Threshold                                                                                Under-Voltage Threshold   1.0
   (Normalized to 25 �C)                                                                                (Normalized to 25 �C)


                                                                                        -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                                                                                                Junction Temperature (�C)

                                                                            Figure 62. Under-Voltage Threshold vs. Temperature.

                                                                                                                                                                      43 M

Typical Performance Characteristics (cont.)

                                6.0                                  PI-2688-102700                                       1.6                             PI-2689-102300

LINE SENSE Pin Voltage (V)      5.5                                                               EXTERNAL CURRENT LIMIT  1.4  VX = 1.33 - IXx 0.66 k
                                5.0                                                                  Pin Voltage (V)
                                                                                                                               -200 �A  IX  -25 �A


                                4.5                                                                                       1.0
                                4.0                                                                                       0.8
                                3.5                                                                                       0.6

                                3.0                                                                                       0.4
                                2.5                                                                                       0.2

                                2.0                                                                                       0
                                        100 200 300 400                                                                        -240 -180 -120 -60      0

                                        LINE-SENSE Pin Current (�A)                  EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Current (�A)

Figure 63a. LINE-SENSE Pin Voltage vs. Current.                                      Figure 63b. EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Voltage
                                                                                                   vs. Current.

MULTI-FUNCTION Pin Voltage (V)  6                                    PI-2542-102700  MULTI-FUNCTION Pin Voltage (V)  1.6                                  PI-2541-102700

                                                                                                                     1.4       VM = 1.37 - IMx 1 k

                                5                                                                                              -200 �A  IM  -25 �A


                                4                                                                                    1.0

                                2                                                                                    0.6

                                1       Expanded                                                                     0.2


                                0                                                            0
                                  -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500                         -300 -250 -200 -150 -100 -50 0
                                                                                                 MULTI-FUNCTION Pin Current (�A)
                                 MULTI-FUNCTION Pin Current (�A)
                                                                                     Figure 64b. MULTI-FUNCTION Pin Voltage vs. Current
Figure 64a. MULTI-FUNCTION Pin Voltage vs. Current.                                                (Expanded).

                                1.2                                  PI-2562-033001        1.2                                                            PI-2563-033001

CONTROL Current                 1.0                                                  Onset Threshold Current         1.0
   (Normalized to 25 �C)                                                                (Normalized to 25 �C)
                                0.8                                                                                  0.8

                                0.4                                                                                  0.4

                                0.2                                                                                  0.2

                0                                                                            0
                    -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                              -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                         Junction Temperature (�C)
                                                                                                       Junction Temperature (�C)
           Figure 65. Control Current Out at 0% Duty Cycle
                       vs. Temperaure.                                               Figure 66. Max. Duty Cycle Reduction Onset Threshold
                                                                                                 Current vs. Temperature.
44 M

Typical Performance Characteristics (cont.)

                        6                                  PI-2645-010802                                       2                                                                                  PI-2564-101499
                                                                                                                         VC = 5 V
                        5                                                            CONTROL Pin
                                                                                        Charging Current (mA)  1.6
DRAIN Current (A)


                        3           Scaling Factors:
                                    TOP250 1.17

                                    TOP249 1.00                                                                0.8

                        2           TOP248 0.83

                                    TOP247 0.67

                                    TOP246 0.50

                        1           TOP245 0.33                                                                0.4

                                    TOP244 0.25
                               TCASE = 25 �C TOP243 0.17

                               TCASE = 100 �C TOP242 0.08

                        0                                                                                      0
                              0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20                                                                                                                       20 40 60 80 100

                               DRAIN Voltage (V)                                                                                                                                DRAIN Voltage (V)

Figure 67. Output Characteristics.                                Figure 68. IC vs. DRAIN Voltage.

10000                                                      PI-2646-010802                          600                                                                                             PI-2650-020802

                                                                                       Power (mW)                                                                               Scaling Factors:

DRAIN Capacitance (pF)                                                                             500                                                                          TOP250 1.17

                                                                                                                                                                                TOP249 1.00

                               Scaling Factors:                                                                                                                                 TOP248 0.83

                        1000   TOP250 1.17                                                         400                                                                          TOP247 0.67
                               TOP249 1.00                                                                                                                                      TOP246 0.50
                               TOP248 0.83
                               TOP247 0.67                                                                                                                                      TOP245 0.33
                               TOP246 0.50
                               TOP245 0.33                                                         300                                                                          TOP244 0.25
                               TOP244 0.25                                                                                                                                      TOP243 0.17
                               TOP243 0.17
                               TOP242 0.08                                                                                                                                      TOP242 0.08



                        10     100 200 300 400 500 600                                                         0                                                                100 200 300 400 500 600
                            0       Drain Voltage (V)                                                               0                                                                DRAIN Voltage (V)

Figure 69. COSS vs. DRAIN Voltage.                                Figure 70. DRAIN Capacitance Power.

                                    Remote OFF DRAIN Supply Current1.2
                                       (Normalized to 25 �C)



                                                  -50      0  50  100                                               150

                                                           Junction Temperature (�C)

                                    Figure 71. Remote OFF DRAIN Supply Current vs.

                                                                                                                                                                                                     45 M


            TOP 242 G N - TL
                              GX Series Number

                              Package Identifier

                              G Plastic SMD-8B               (TOP242-244 only)

                              P Plastic DIP-8B               (TOP242-246 only)

                              Y Plastic TO-220-7C

                              R Plastic TO-263-7C (available only with TL option)

                              F Plastic TO-262-7C

                              Lead Finish

                              Blank Standard (Sn Pb)

                              N Pure Matte Tin (Pb-Free)

                              Tape & Reel and Other Options

                              Blank Standard Configurations

                              TL Tape & Reel, (G Package: 1000 min., R Package: 750 min.)

46 M
                                                TO-220-7C                                     TOP242-250

.146 (3.71)   .390 (9.91)                                     .165 (4.19)                 .045 (1.14)
.156 (3.96)   .420 (10.67)                                    .185 (4.70)                 .055 (1.40)

                      +        .108 (2.74) REF                .234 (5.94)              .570 (14.48)
                                                              .261 (6.63)                   REF.
                               .461 (11.71)                                                      .670 (17.02)
                               .495 (12.57)                        7� TYP.                            REF.

.860 (21.84)                                                  .080 (2.03)
.880 (22.35)                                                  .120 (3.05)

                               .068 (1.73) MIN                PIN 1 & 7                PIN 2 & 4

      PIN 1                    .024 (.61)       .010 (.25) M                           .040 (1.02)
                               .034 (.86)                                              .060 (1.52)

                               .050 (1.27) BSC                .012 (.30)                 .040 (1.02)
                                                              .024 (.61)                 .060 (1.52)
                       .150 (3.81) BSC

                                                                          .190 (4.83)
                                                                          .210 (5.33)

      .050 (1.27)

                               .050 (1.27)                    Notes:
                                                              1. Controlling dimensions are inches. Millimeter
.050 (1.27)
          .050 (1.27)                                             dimensions are shown in parentheses.
                                                              2. Pin numbers start with Pin 1, and continue from left
.200 (5.08)                    .180 (4.58)
                  .100 (2.54)                 PIN 7               to right when viewed from the front.
                                                              3. Dimensions do not include mold flash or other
          PIN 1                        .150 (3.81)
                                                                  protrusions. Mold flash or protrusions shall not
     .150 (3.81)                                                  exceed .006 (.15mm) on any side.
                                                              4. Minimum metal to metal spacing at the package
                                                                  body for omitted pin locations is .068 in. (1.73 mm).
                                                              5. Position of terminals to be measured at a location
                                                                  .25 (6.35) below the package body.
                                                              6. All terminals are solder plated.



                                                                                                        47 M



          -E-       D S .004 (.10)          .137 (3.48)      Notes:
                                            MINIMUM          1. Package dimensions conform to JEDEC specification
     .240 (6.10)       .367 (9.32)
     .260 (6.60)       .387 (9.83)             .057 (1.45)       MS-001-AB (Issue B 7/85) for standard dual-in-line (DIP)
                                               .068 (1.73)       package with .300 inch row spacing.
          Pin 1                                 (NOTE 6)     2. Controlling dimensions are inches. Millimeter sizes are
           -D-                                  .015 (.38)       shown in parentheses.
                                                MINIMUM      3. Dimensions shown do not include mold flash or other
     .125 (3.18)                                                 protrusions. Mold flash or protrusions shall not exceed
     .145 (3.68)                                                 .006 (.15) on any side.
  -T-                                                        4. Pin locations start with Pin 1, and continue counter-clock-
                                                                 wise to Pin 8 when viewed from the top. The notch and/or
        SEATING                                                  dimple are aids in locating Pin 1. Pin 6 is omitted.
        PLANE                                                5. Minimum metal to metal spacing at the package body for
                                                                 the omitted lead location is .137 inch (3.48 mm).
.100 (2.54) BSC                                              6. Lead width measured at package body.
                                                             7. Lead spacing measured with the leads constrained to be
                                                                 perpendicular to plane T.

                                            .120 (3.05)                  .008 (.20)
                                            .140 (3.56)                  .015 (.38)

                                     .048 (1.22)                           .300 (7.62) BSC
                                                                                (NOTE 7)
                    .014 (.36)       .053 (1.35)                               .300 (7.62)                           P08B
                                                                               .390 (9.91)
                    .022 (.56) T E D S .010 (.25) M                                                                PI-2551-121504


                     D S .004 (.10)         .137 (3.48)                                             Notes:
                                                                                                    1. Controlling dimensions are

                                                                                                            inches. Millimeter sizes are

     -E-                                                                                                    shown in parentheses.

.240 (6.10)                                                                                         2. Dimensions shown do not
.260 (6.60)
                                                                                                            include mold flash or other
    Pin 1
                                                                                                            protrusions. Mold flash or
.125 (3.18)                                   .372 (9.45)                                                  protrusions shall not exceed
.145 (3.68)                                   .388 (9.86)
                                                                                                    .420 .006 (.15) on any side.
    .032 (.81)                               E S .010 (.25)                                                3. Pin locations start with Pin 1,
    .037 (.94)
                                                                                                            and continue counter-clock-

                                                                         .046 .060 .060 .046                wise to Pin 8 when viewed

                                                                                                            from the top. Pin 6 is omitted.

                                                                                                    4. Minimum metal to metal

                                                             Pin 1                            .080          spacing at the package body

                                                                                                            for the omitted lead location

                         .100 (2.54) (BSC)                             .086                             is .137 inch (3.48 mm).
                                                                            .186                    5. Lead width measured at
                    .367 (9.32)                                                .286
                    .387 (9.83)                                                                         package body.
                                                             Solder Pad Dimensions                  6. D and E are referenced

                                                                                                        datums on the package

                                            .057 (1.45)                                                     body.
                                            .068 (1.73)

                                             (NOTE 5)

                    .048 (1.22)             .009 (.23)       .004 (.10)  .004 (.10)                 0�- 8�
                    .053 (1.35)                              .012 (.30)
                                                                                 .036 (0.91)
                                                                                 .044 (1.12)                         G08B


48 M


                          .390 (9.91)                    .245 (6.22)                              .045 (1.14)
                          .420 (10.67)                       MIN                                  .055 (1.40)

.055 (1.40)
.066 (1.68)

             .326 (8.28)                .580 (14.73)                  .225 (5.72)
             .336 (8.53)                .620 (15.75)                      MIN

             .208 (5.28)                                                                          .000 (0.00)
                 Ref.                                                                             .010 (0.25)

                                                                                                  .090 (2.29)

                                                                                             -A-  .110 (2.79)

                                                                                                  .010 (0.25)

                   LD #1                                 0.68 (1.73)                              .012 (0.30)
                                                             MIN                                  .024 (0.61)
             .024 (0.61)
             .034 (0.86)                .100 (2.54)                           .050 (1.27)         �8 -�0
                          .315 (8.00)
                                          Solder Pad
                                          Dimensions                  .165 (4.19)
                                                                      .185 (4.70)

             .380 (9.65)                                                                                                        .004 (0.10)


                                                                      1. Package Outline Exclusive of Mold Flash & Metal Burr.

.638 (16.21)                                                          2. Package Outline Inclusive of Plating Thickness.

                                                                      3. Foot Length Measured at Intercept Point Between

                                            .128 (3.25)               Datum A Lead Surface.

                                    .050 (1.27)                       4. Controlling Dimensions are in Inches. Millimeter
                          .038 (0.97)
                                                                          Dimensions are shown in Parentheses.                  R07C
                                                                      5. Minimum metal to metal spacing at the package body

                                                                      for the omitted pin locations is .068 in. (1.73 mm). PI-2664-122004

                                                                                                                                  49 M



                     .390 (9.91)                                  .055 (1.40)      .165 (4.17)                  .045 (1.14)
                    .420 (10.67)                                  .066 (1.68)      .185 (4.70)                  .055 (1.40)

.795 (20.18)                                       .326 (8.28)                         7� TYP.             .495 (12.56)
    REF.                                           .336 (8.53)                                                  REF.
                                                                                  .080 (2.03)                         .595 (15.10)
                                                                                  .120 (3.05)                              REF.

                                                   .068 (1.73) MIN                PIN 1 & 7                PIN 2 & 4

                    PIN 1                          .024 (.61)       .010 (.25) M                           .040 (1.02)
                                                   .034 (.86)                                              .060 (1.52)

                                                   .050 (1.27) BSC                .012 (.30)                 .040 (1.06)
                                                                                  .024 (.61)                 .060 (1.52)
                                 .150 (3.81) BSC

                                                                                              .190 (4.83)
                                                                                              .210 (5.33)

                    .050 (1.27)

                                                   .050 (1.27)                    Notes:
                                                                                  1. Controlling dimensions are inches. Millimeter
                    .050 (1.27)                    .180 (4.58)
                              .050 (1.27)                         PIN 7               dimensions are shown in parentheses.
                                                                                  2. Pin numbers start with Pin 1, and continue
                    .200 (5.08)                            .150 (3.81)
                                      .100 (2.54)                                     from left to right when viewed from the front.
                                                                                  3. Dimensions do not include mold flash or
                              PIN 1
                                                                                      other protrusions. Mold flash or protrusions
                         .150 (3.81)                                                  shall not exceed .006 (.15mm) on any side.
                                                                                  4. Minimum metal to metal spacing at the pack-
F07C                       MOUNTING HOLE PATTERN                                      age body for omitted pin locations is .068
                                                                                      inch (1.73 mm).
                                                                                  5. Position of terminals to be measured at a
                                                                                      location .25 (6.35) below the package body.
                                                                                  6. All terminals are solder plated.


50 M

Revision Notes                                                                                             Date
    D-                                                                                                     7/01

    E 1) Added R package (D2PAK).                                                                          9/01
             2) Corrected abbreviations (s = seconds).                                                     1/02
             3) Corrected x-axis units in Figure 11 (�A).                                                  9/02
             4) Added missing external current limit resistor in Figure 25 (RIL).                          4/03
             5) Corrected spelling.
             6) Added caption for Table 4.                                                                 8/03
             7) Corrected Breakdown Voltage parameter condition (TJ = 25 �C).                              9/03
             8) Corrected font sizes in figures.                                                           3/04
             9) Figure 40 replaced.                                                                        12/04
             10) Corrected schematic component values in Figure 44.

    F 1) Corrected Power Table value.

    G 1) Added TOP250 device and F package (TO-262).
             2) Added R package Thermal Impedance parameters and adjusted Output Power values in Table 1.
             3) Adjusted Off-State Current value.

    H 1) Added note to parameter table for Breakdown Voltage measurement.
             2) Miscellaneous text corrections.

    I 1) Updated P, Y, R and F package information.
             2) Revised thermal impedances (JA) for all package types.
             3) Expanded Maximum Duty Cycle and deleted Maximum Duty Cycle Reduction Slope parameters.
             4) Corrected DIP-8B and SMD-8B Package Drawings.

    J 1) Added TOP245P.
             2) Miscellaneous text corrections.

    K 1) Corrected typographic errors in Figures 4, 6, 20, 28 and 34; and in MULIT-FUNCTION (M) Pin
                Operation section.

    L 1) Added TOP246P.

    M 1) Added lead-free ordering information.

                                                                                                             51 M


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2. A critical component is any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life
    support device or system, or to affect its safety or effectiveness.

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