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NCP1001P

器件型号:NCP1001P
厂商名称:ON Semiconductor
厂商官网:http://www.onsemi.cn
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NCP1001P器件文档内容

NCP1000, NCP1001,
NCP1002

Integrated Off-Line
Switching Regulator

  The NCP1000 through NCP1002 series of integrated switching                               http://onsemi.com
regulators, combine a fixed frequency PWM controller with an integrated
high voltage power switch circuit. This chip allows for simple design and          8                     PDIP-8
minimal parts count for very low cost applications which utilize an ac                     1            P SUFFIX
input. This chip is designed to power a single ended topology, typically a                              CASE 626
discontinuous mode flyback, with secondary side sensing.
                                                                                              Pin: 1.   VCC
  The internal high voltage switch circuit and startup circuit can                                  2.  Feedback Input
function in continuous operation over a wide range of inputs, from
85 Vac to 265 Vac, and thus can be used in any existing power system in                       3, 6-8 Ground
the world. Though inexpensive, these devices include a number of
features such as undervoltage lockout, over-temperature protection,
bandgap reference and leading edge blanking that make them an
excellent value.

Features                                                                                      4. Startup

Highly Integrated Solution                                                                  5. Power Switch Circuit
Operates Over Universal Input Voltage Range (85 Vac to 265 Vac)
On-board 700 V Power Switch Circuit                                                      MARKING DIAGRAM
Minimal External Parts Required
Input Undervoltage Lockout with Hysteresis                                                  8
Very Low Standby Current
No Minimum Load Requirement                                                                     NCP100xP
Opto Fail-Safe Shutdown Circuit                                                                          AWL
Pb-Free Packages are Available*
                                                                                                     YYWWG

                                                                                              1

Typical Applications                                                 STARTUP       x = Device Number 0, 1, or 2
                                                                                   A = Assembly Location
Cell Phone Chargers                                                              WL = Wafer Lot
Wall Adapters                                                                    YY = Year
On-board AC-DC Converters                                                        WW = Work Week
                                                                                   G = Pb-Free Package
                                                    VCC

           INTERNAL BIAS                                                           ORDERING INFORMATION*
                 UVLO &
                                                         STARTUP                                                  Ipk Ron
          OPTO FAIL-SAFE                                 CIRCUIT                                                  Typ Max
                                                                                                                  (A) (W)
                                                                                   Device  Package      Shipping

FEEDBACK                                                                 POWER     NCP1000P PDIP-8 50 Units/Rail 0.5 18
   INPUT                                                                 SWITCH
                                                          PWM CONTROL    CIRCUIT   NCP1000PG PDIP-8 50 Units/Rail 0.5 18
     GND                                                      & POWER                                  (Pb-Free)
                         +
                         -                               SWITCH CIRCUIT            NCP1001P PDIP-8 50 Units/Rail 1.0 9

                            PWM                                                    NCP1001PG PDIP-8 50 Units/Rail 1.0 9
                                                                                                      (Pb-Free)
                         COMPARATOR

                                                         OSCILLATOR                NCP1002P PDIP-8 50 Units/Rail 1.5 6

                    Figure 1. Simplified Block Diagram                             NCP1002PG PDIP-8 50 Units/Rail 1.5 6
                                                                                                      (Pb-Free)
*For additional information on our Pb-Free strategy and soldering details, please
download the ON Semiconductor Soldering and Mounting Techniques                   *Consult factory for additional optocoupler fail-safe
Reference Manual, SOLDERRM/D.                                                      latching, frequency, and current limit options.

Semiconductor Components Industries, LLC, 2006                         1                          Publication Order Number:
                                                                                                                       NCP1000/D
February, 2006 - Rev. 8
                                        NCP1000, NCP1001, NCP1002

FUNCTIONAL PIN DESCRIPTION

Pin                  Function                                                   Description

1                    VCC         Positive input supply voltage. This pin is connected to an external capacitor for energy storage.

                                 The startup circuit sources current out of this pin to initially charge the capacitor. When the

                                 voltage reaches the upper threshold limit of the undervoltage lockout circuit, the startup circuit

                                 will turn off, and the power supply will begin operation. Power is then supplied to the chip via

                                 this pin, by virtue of the auxiliary winding.

2           Feedback Input The error signal from the optocoupler is fed into this input. It is loaded with a 2.7 kW resistor

                                 which converts the opto current into a voltage. There is a 7.0 kHz, single pole, low pass filter

                                 between this pin and the error amp input. A 10 volt clamp is also connected to this pin to protect

                                 the device from ESD damage or overvoltage conditions.

3, 6, 7, 8           Ground      Ground reference pin for the circuit. These pins are part of the integrated circuit leadframe and
                                 are an integral part of the heat flow path on the PDIP-8 package.

4                    Startup     This pin is connected to the bulk DC input voltage supply. It feeds an internal current source that

                                 initially charges up the VCC capacitor on power up.

5           Power Switch Circuit The internal power switch circuit is connected between this pin and ground. This pin connects

                                 directly to one end of the transformer primary winding.

MAXIMUM RATINGS (Notes 1 and 2)

                                Rating                                          Symbol       Value                           Unit
                                                                                                                               V
Power Switch Circuit (Pin 5)                                                     VDS         *0.3 to 700                       A
Drain Voltage Range                                                            IDS(pk)      2.0 Ilim Max                      V
Drain Current Peak During Transformer Saturation                                            *0.3 to 10                        V
                                                                                 Vclp                                         mA
Power Supply Voltage Range (Pin 1)                                                           *0.3 to 10
                                                                                 VI(fb)           100                        C/W
Feedback Input (Pin 2)                                                            lfb
Voltage Range                                                                                     5.0                        C
Current                                                                         RqJL              45                         C
                                                                                 RqJA              35
Thermal Resistance
P Suffix, Plastic Package Case 626

   Junction-to-Lead
   Junction-to-Air, 2.0 Oz. Printed Circuit Copper Clad

    0.36 Sq. Inch
    1.0 Sq. Inch

Operating Junction Temperature                                                  TJ           *40 to 125

Storage Temperature                                                             Tstg         *65 to +150

1. This device series contains ESD protection and exceeds the following tests:
         Pins 1-3: Human Body Model 2000 V per MIL-STD-883, Method 3015.
                         Machine Model Method 200 V.

    Pins 4 and 5 are the HV startup and the drain of the LDMOS device, rated only to the max rating of the part , or 700 V.
2. This device contains Latchup protection and exceeds $200 mA per JEDEC Standard JESD78.

                                                         http://onsemi.com
                                                                      2
NCP1000, NCP1001, NCP1002

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 8.6 volts, pin 2 grounded, TJ = 25C for typical values. For min/max values, TJ is the
operating junction temperature that applies.)

Characteristics                                                             Symbol         Min   Typ   Max   Unit

OSCILLATOR                                                                    fOSC                           kHz

Frequency (lfb = 1.1 mA) (Note 4) (Figure 7)                                  Av          90    100   110
  TJ = 25C                                                                   DAv
  TJ = 0C to 125C                                                                        85    -     115
  TJ = -40C to 125C                                                        D(max)
                                                                               Ifb         75    -     115
PWM COMPARATOR
                                                                              Vrpk         -110  *136  -170  %/mA
Feedback Input PWM Gain (TJ = 25C) (lfb = 1.20 mA to 1.30 mA) (Figure 2)    Vrvly          -    0.2
Gain Temperature Coefficient (TJ = -40C to TJ = 125C) (Note 4)                                      - (%/mA)/C
                                                                              Vclp
PWM Duty Cycle (Pin 2)                                                     Vclp(on)       68    72    74    %
  Maximum (lfb = 0.8 mA)                                                    Vclp(min)
   Zero Duty Cycle Current                                                                 1.8   -     -     mA
                                                                               VH
PWM Ramp                                                                                                    V
  Peak
  Valley                                                                                   -     4.1   -

STARTUP CONTROL AND VCC LIMITER                                                            -     2.7   -

Undervoltage Lockout (Figure 8)                                                                             V
  VCC Clamp Voltage (ICC = 4.0 mA)
   Startup Threshold (Vclp Increasing)                                                     8.3   8.55  8.9
  Minimum Operating Voltage After Turn-On
  Hysteresis                                                                               8.2   8.5   8.8

                                                                                           7.2   7.5   8.0

                                                                                           -     1.0   -

Startup Circuit, Pin 1 Output Current (Pin 4 = 50 V)                        Istart                           mA

VCC = 0 V                                                                                 2.0   3.4   4.2
VCC = 8.0 V
                                                                                           1.5   2.6   4.2

Minimum Startup Voltage (VCC = Vclp(on) -0.2 V, Istart = 0.5 mA)            Vstart         -     14.7  20    V

Auto Restart (CPin 1 = 47 mF, Pin 4 = 50 V) (Note 5)                        Drst           4.0   5.0   6.0   %
Duty Cycle
                                                                            frst           -     1.2   -     Hz
Frequency

Startup Circuit Breakdown Voltage (I = 25 mA) (Note 5)                      VBR(st)        700   -     -     V

Startup Circuit Leakage Current (Pin 4 = 700 VDC)                           Ileak                            mA
TJ = 25C
TJ = -40C to 125C                                                                       -     20    40

                                                                                           -     30    75

3. Maximum package power dissipation limits must be observed.

4. Tested junction temperature range for this device series: Tlow = -40C, Thigh = +125C
5. Guaranteed by design only.

                                                        http://onsemi.com
                                                                     3
                                         NCP1000, NCP1001, NCP1002

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

                      Characteristics                                      Symbol  Min                       Typ    Max Unit

POWER SWITCH CIRCUIT                                                       R(on)                                          W

Power Switch Circuit On-State Resistance                                  V(BR)   -                         13     18
  NCP1000 (ID = 50 mA)                                                     I(off)
                                                                            ton    -                         24     36
    TJ = 25C                                                               toff
    TJ = 125C (Note 8)                                                            -                         7.0    9.0
   NCP1001 (ID = 100 mA)
    TJ = 25C                                                                      -                         14     18
    TJ = 125C (Note 8)
   NCP1002 (ID = 150 mA)                                                           -                         4.0    6.0
    TJ = 25C
    TJ = 125C (Note 8)                                                            -                         8.0    12

Power Switch Circuit Breakdown Voltage                                            700                       -      -     V
  (ID(off) = 100 mA, TJ = 25C)
                                                                                                                          mA
Power Switch Circuit Off-State Leakage Current (VDS = 650 V)
   TJ = 25C                                                                       -                         0.25   1.0
  TJ = -40C to 125C
                                                                                   -                         -      50
Switching Characteristics (VDS = 50 V, RL set for ID = 0.7 IIim)
   Turn-on Time (90% to 10%)                                                                                              ns
   Turn-off Time (10% to 90%)
                                                                                   -                         50     -

                                                                                   -                         50     -

CURRENT LIMIT AND THERMAL PROTECTION                                       Ilim                                           A

Current Limit Threshold (TJ = 25C) (Note 9)                                      0.42 0.48 0.54
   NCP1000
   NCP1001                                                                         0.84 0.96 1.08
   NCP1002
                                                                                   1.26 1.43                        1.6

Current Limit, Peak Switch Current                                         Ipk                                            A
NCP1000 (di/dt = 100 mA/ms)
NCP1001 (di/dt = 200 mA/ms)                                                       -                         0.500  -
NCP1002 (di/dt = 300 mA/ms)
                                                                                   -                         1.000  -

                                                                                   -                         1.500  -

Opto Fail-safe Protection (Figure 12)                                      IOfail                                         mA
TJ = 25C                                                                 tPLH
TJ = 0C to 125C                                                                 -                         18     25

Propagation Delay, Current Limit Threshold to Power Switch Circuit Output          10                        -      35
(Leading Edge Blanking plus Current Limit Delay)
                                                                                   -                         220    -     ns

Thermal Protection (Note 6, 8)                                                                                            C
Shutdown (Junction Temperature Increasing)
Hysteresis (Junction Temperature Decreasing)                              tsd     125                       140    -

                                                                           tH      -                         30     -

TOTAL DEVICE (Pin 1)

Power Supply Current After UVLO Turn-On                                                                                   mA
Power Switch Circuit Enabled
                                                                           ICC1
   NCP1000
   NCP1001                                                                         -                         1.2    1.6
   NCP1002
Power Switch Circuit Disabled                                                     -                         1.4    1.8

                                                                                   -                         1.6    2.0

                                                                           ICC2    0.6                       1.0    1.25

6. Maximum package power dissipation limits must be observed.

7. Tested junction temperature range for this device series:
         Tlow = -40C Thigh = +125C

8. Guaranteed by design only.

9. Actual peak switch current is increased due to the propagation delay time and the di/dt (see Figure 16).

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                                                            4
                                                                          NCP1000, NCP1001, NCP1002

                      0.800                                                                                2

                      0.700

                      0.600                                                                                1.5

                      0.500                                                          ICC (mA)

DC (%)                0.400                                                                                1

                      0.300

                      0.200                                                                                0.5

                      0.100

                      0.000                                                                                0
                          0.8  1        1.2                          1.4  1.6  1.8                          0 1 2 34 5 6 7 8 9
                                                                                                                                                VCC (V)
                                             lfb (mA)                                                                            Figure 3. ICC vs. VCC

                               Figure 2. Duty Cycle vs. FB Input Current

VCC Charge Time (ms)1000                                                             Startup Current (mA)  4.00
                     100                                                                                   3.50
                                                                                                           3.00

                      10                                                                                   2.50
                                                                                                           2.00
                                                                                                           1.50

                                                                                                           1.00                          VCC = 4.0 V
                                                                                                           0.50

                      1                                                                                    0.00
                                                                                                                 1
                          1                  10                                100                                     10          100                1000

                                        Capacitance (mF)                                                            Startup Voltage (V) (Pin 4)

                              Figure 4. Charge Time vs. VCC Capacitance                                             Figure 5. Startup Current vs. Startup Voltage

                      100                                                                       104.0
                                                            NCP1002                             102.0
                                                                                                100.0
Capacitance (pF)               NCP1001                                               fOSC, (kHz)
                      10                                                                         98.0
                                                                                                 96.0
                                        NCP1000                                                  94.0
                                                                                                 92.0
                      1.0                            100                       1000              90.0               0      25  50        75 100 125
                          10               Switch Voltage (V)                                    88.0
                                                                                                 86.0
                               Figure 6. Power Switch Circuit
                                   Capacitance vs. Voltage                                            -40 -25

                                                                                                                       Temperature (C)

                                                                                                                    Figure 7. Oscillator Frequency
                                                                                                                              vs. Temperature

                                                                               http://onsemi.com
                                                                                            5
                                                                  NCP1000, NCP1001, NCP1002

                                8.60                                                                                                       1.80
                                8.40
                                8.20                                                                     Peak Current Limit Threshold (A)  1.60                 NCP1002

VCC/UVLO Threshold (V)                          VCC Turn On                                                                                1.40

                                                                                                                                           1.20                 NCP1001

                                8.00                                                                                                       1.00
                                7.80
                                                                                                                                           0.80
                                7.60                                                                                                                                          NCP1000

                                                                                                                                           0.60

                                                VCC Turn Off                                                                               0.40

                                7.40                                                                                                       0.20

                                7.20         0  25  50 75                                       100 125                                    0.00              0  25                     50   75     100 125
                                    -40 -25                                                                                                    -40 -25

                                                Temperature (C)                                                                                                Temperature (C)

                                             Figure 8. VCC/UVLO Threshold vs.                                                                       Figure 9. Peak Current Limit Threshold
                                                            Temperature                                                                                             vs. Temperature

                                25.0                                                                                                       250

                                20.0                                                                                                       200                                              125C
                                                                                       NCP1000
On Resistance (W)                                                                                        Leakage Current (mA)              150
                                15.0
                                                                                                                                           100
                                                                                       NCP1001
                                10.0

                                                                                                                                                                     -40C                              25C

                                5.0                                                                                                        50
                                                                                      NCP1002

                                0.0          0  25  50 75                                       100 125                                    0
                                  -40 -25
                                                                                                                                                 0      200     400                    600         800  1000

                                                Temperature (C)                                                                                                Voltage (V)

                                      Figure 10. Power Switch Circuit On Resistance                                                              Figure 11. Power Switch Circuit Leakage Current
                                                           vs. Temperature                                                                                              vs. Pin 5 Voltage

Fail-safe Trigger Current (mA)  24.0                                                                     ZDC Feedback Current (mA)         1.75
                                22.0                                                                                                       1.70

                                20.0

                                18.0                                                                                                       1.65

                                16.0                                                                                                       1.60

                                14.0                                                                                                       1.55

                                12.0

                                10.0                                                                                                       1.50

                                8.0          0  25  50 75                                       100 125                                    1.45              0  25                     50   75     100 125
                                  -40 -25                                                                                                      -40 -25

                                                Temperature (C)                                                                                                Temperature (C)

                                      Figure 12. Opto Fail-safe Trigger Current                                                                     Figure 13. Zero Duty Cycle Feedback Current
                                                       vs. Temperature                                                                                                  vs. Temperature

                                                                                                http://onsemi.com
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                                       NCP1000, NCP1001, NCP1002

1.100                                                                                                            14.0
                                                                                                                 12.0
                                                                                                                 10.0          NCP1000

1.080                                                                                                             8.0
MDC Feedback Current (mA)                                                                                         6.0
                                                                                              On Resistance (W)1.0604.0
                                                                                                                  2.0
1.040                                                                                                                          NCP1001
                                                                                                                       0
1.020

1.000                                                                                                                          NCP1002

0.980

0.960          0  25             50    75  100 125                                                                        0.5           1                       1.5
      -40 -25

                  Temperature (C)                                                                                        Power Switch Circuit Current (A)

       Figure 14. Maximum Duty Cycle Feedback                                                                             Figure 15. On Resistance vs. Current
                   Current vs. Temperature

                                 1600

                                 1400

                                 1200

                  di/dt (mA/ms)  1000

                                 800

                                 600

                                 400

                                 200

                                 0

                                 0     50 100 150 200 250 300 350

                                               DIpk (mA)

                                       Figure 16. Power Switch Circuit di/dt
                                                           vs. DIpk

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                                                        7
NCP1000, NCP1001, NCP1002

OPERATING DESCRIPTION

Introduction                                                    consumption while in the standby operation mode. For
  The NCP1000 thru NCP1002 represent a new higher level         operation at no load, the output may skip cycles. This is a
                                                                common occurrence for this type of control circuit. The
of integration by providing on a single monolithic chip all of  converter will switch for several cycles, and due to delays in
the active power, control, logic, and protection circuitry      the output filter and feedback loop, the duty cycle will not
required to implement a high voltage flyback or forward         be reduced until the output has exceeded it's regulation limit.
converter. This device series is designed for direct operation  The unit will then shut down for several cycles until the
from a rectified 240 Vac line source and requires minimal       voltage is below the regulation limit, and then it will switch
external components for a complete cost sensitive converter     again. During the time that switching cycles are not present
solution. Potential markets include office automation,          the output voltage will decay according to it's RC time
industrial, residential, personal computer, and consumer. A     constant, which is based on the output capacitance and
description of each of the functional blocks is given below,    internal loading from the regulation circuitry. During this
and the representative block diagram is shown in Figure 17.     interval, the voltage on the VCC supply will also decay. If it
                                                                decays below the lower hysteretic turn off threshold, the unit
Oscillator                                                      will shut down and recycle. This mode of operation is not
  The Oscillator block consists of two comparators that         normally desirable. In order to avoid it, the time constant
                                                                for the VCC cap and load should be equal to, or greater
alternately gate on and off a trimmed current source and        than the time constant of the output. If no load operation
current sink which are used to respectively charge and          is not required, a relatively small value (t10 mF) for the
discharge an on-chip timing capacitor between two voltage       VCC capacitor is acceptable.
levels. This configuration generates a precise linear
sawtooth ramp signal that is used to pulse width modulate       Feedback Input
the MOSFET of the Power Switch circuit. During the charge         The feedback input, pin 2, accepts the DC error signal that
of the timing capacitor, the Oscillator duty cycle output
holds one input of the Driver low. This action keeps the        feeds the non-inverting input to the PWM. Pin 2 has a
MOSFET of the Power Switch Circuit off, thus limiting the       nominal 2.7 kW internal resistor to ground, which converts
maximum duty cycle. The Oscillator frequency is internally      the optocoupler current into a voltage. Its' signal is filtered
programmed for 100 kHz operation with a controlled charge       by a 7.0 kHz low pass filter which reduces high frequency
to discharge current ratio that yields a maximum Power          noise to the input of the PWM comparator.
Switch Circuit duty cycle of 72%. The Oscillator
temperature characteristics are shown in Figure 7.                Typically, the photo transistor of the optocoupler is
                                                                connected between VCC (pin 1) and the Feedback input
PWM Comparator and Latch                                        (pin 2). The photo transistor is effectively a current source
  The pulse width modulator (PWM) consists of a                 which is driven by the LED, which is connected to the output
                                                                regulation circuit of the power supply. An external capacitor
comparator with the Oscillator ramp output applied to the       may be connected from pin 2 to ground for additional noise
inverting input. The Oscillator clock output applies a set      filtering if necessary.
pulse to the PWM Latch when the timing capacitor reaches
its peak voltage, initiating Power Switch Circuit conduction.     When the feedback input is below the lower threshold of
As the timing capacitor discharges, the ramp voltage            the ramp signal, the output of the power converter will be
decreases to a level that is less than the Error Amplifier      operating at full duty cycle. The input current vs. duty cycle
output, causing the PWM Comparator to reset the latch and       transfer function is shown in Figure 2. As the voltage
terminate Power Switch Circuit conduction for the duration      increases, the duty cycle will vary linearly with the change
of the ramp-down period. This method of having the              in voltage at the feedback input, between the upper and
Oscillator set and the PWM Comparator reset the Latch           lower extremes of the ramp waveform 2.7 V to 4.1 V. Above
prevents the possibility of multiple output pulses during a     the upper extreme point of the ramp, the duty cycle will be
given Oscillator clock cycle. This circuit configuration is     zero and no power will be transmitted to the output.
commonly referred to as double pulse suppression logic. A
timing diagram is shown in Figure 18 that illustrates the         The circuit should be designed such that when the output
behavior of the pulse width modulator.                          is low, the optocoupler will be off, leaving the voltage at
                                                                pin 2 at ground (full duty cycle). As the output voltage
  No load operation. The pulse width modulator is designed      increases, the optocoupler will begin to conduct, such that
to operate between 73% and 0% duty cycle. The ability to        the voltage at pin 2 increases until the proper duty cycle is
operate down to zero duty cycle allows for no load operation    reached to maintain regulation.
without the burden of preloads. This feature is consistent
with the Blue Angle requirements, as it minimizes power           Pin 2 is protected from ESD transients by a 10 V Zener
                                                                diode to ground.

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             8
NCP1000, NCP1001, NCP1002

Current Limit Comparator and Power Switch Circuit               High Voltage Startup
  The NCP1000 series uses cycle-by-cycle current limiting         The NCP1000-1002 contain an internal startup circuit

as a means of protecting the output switch transistor from      that eliminates the need for external startup components. In
overstress. Current limiting is implemented by monitoring       addition, this circuit increases the efficiency of the supply as
the instantaneous output switch current during conduction,      it uses no power when in the normal mode of operation, but
and upon sensing an overcurrent condition, immediately          instead uses the power supplied by the auxiliary winding.
turning off the switch for the duration of the Oscillator
ramp-down period.                                                 Rectified, filtered ac line voltage is connected to pin 4. An
                                                                internal JFET allows current to flow from the startup pin, to
  The Power Switch Circuit is constructed using a               the VCC pin at a current of approximately 3.0 mA. Figure 5
SENSEFETt allowing a virtually lossless method of               shows the startup current out of pin 1 which charges the
monitoring the drain current. A small number of the power       capacitor(s) connected to this pin.
MOSFET cells are used for current sensing by connecting
their individual sources to a single ground referenced sense      The start circuit will be enhanced (conducting) when the
resistor, Rpk. The current limit comparator detects if the      voltage at Pin 1 (VCC) is less than 7.5 V. It will remain
voltage across Rpk exceeds the reference level that is present  enhanced until the VCC voltage reaches 8.5 V. At this point
at the noninverting input. If exceeded, the comparator          the Power Switch Circuit will be disabled, and the unit will
quickly resets the PWM Latch, thus protecting the Power         generate voltage via the auxiliary winding to maintain
Switch Circuit. Figure 9 shows that this detection method       proper operation of the device. Figure 4 shows the charge
yields a relatively constant current limit threshold over       time for turn-on vs. VCC capacitance when the unit is
temperature. The high voltage Power Switch Circuit is           initially energized.
integrated with the control logic circuitry and is designed to
directly drive the converter transformer. The Power Switch        If the VCC voltage drops below 7.5 V (e.g. current limit
Circuit is capable of switching 700 V with an associated        mode), the start circuit will again begin conducting, and will
drain current that ranges from 0.5 A to 1.5 A. Proper drain     charge up the VCC cap until the 8.5 V limit is reached.
voltage snubbing during converter startup and overload is
mandatory for reliable device operation.                        VCC Limiter and Undervoltage Lockout
                                                                  The undervoltage lockout (UVLO) is designed to
  A Leading Edge Blanking circuit was placed in the current
sensing signal path to prevent a premature reset of the PWM     guarantee that the integrated circuit has sufficient voltage to
Latch. A potential premature reset signal is generated each     be fully functional before the output stage is enabled. It
time the Power Switch Circuit is driven into conduction and     inhibits operation of the major functions of the device by
appears as a narrow voltage spike across current sense          disabling the Internal Bias circuitry, and assures that the
resistor Rpk. The spike is due to the MOSFET gate to source     Power Switch Circuit remains in its "off'' state as the bias
capacitance, transformer interwinding capacitance, and          voltage is initially brought up from zero volts. When the
output rectifier recovery time. The Leading Edge Blanking       NCP100x is in the "off'' state, the High Voltage Startup
circuit has a dynamic behavior that masks the current signal    circuit is operational. The UVLO is a hysteretic switch and
until the Power Switch Circuit turn-on transition is            will hold the device in its "off'' state any time that the VCC
completed.                                                      voltage is less than 7.5 V. As the VCC increases past 7.5 V,
                                                                the NCP100x will remain off until the upper threshold of 8.6
  The current limit propagation delay time is typically         V is reached. At this time the power converter is enabled and
220 ns. This time is measured from when an overcurrent          will commence operation. The UVLO will allow the unit to
appears at the Power Switch Circuit drain, to the beginning     continue to operate as long as the VCC voltage exceeds 7.5 V.
of turn-off. Care must be taken during transformer              The temperature characteristics of the UVLO circuit are
saturation so that the maximum device current limit rating      shown in Figure 8.
is not exceeded. To determine the peak Power Switch Circuit
current at turn off, the effect of the propagation delay must     If the converter output is overloaded or shorted, the device
be taken into account. To do this, use the appropriate Current  will enter the auto restart mode. This happens when the
Limit Threshold value from the electrical tables, and then      auxiliary winding of the power transformer does not have
add the DIpk based on the di/dt from Figure 16. The di/dt of    sufficient voltage to support the VCC requirements of the
the circuit can be calculated by the following formula:         chip. Once the chip is operational, if the VCC voltage falls
                                                                below 7.5 V the unit will shut down, and the High Voltage
                          didt (Ams) + VL                       Startup circuit will be enabled. This will charge the VCC cap
                                                                up to 8.5 V, which will clock the divide by eight counter. The
where:                                                          divide by eight counter holds the Power Switch Circuit off.
                                                                This causes the VCC cap to discharge. It will continue to
  V is the rectified, filtered input voltage (volts)            discharge and recharge for eight consecutive cycles. After
                                                                the eighth cycle, the unit will turn on again. If the fault
  L is the primary inductance of the flyback transformer        remains, the unit will again cycle through the auto restart
  (Henries)                                                     mode; if the fault has cleared the unit will begin normal
                                                                operation. The auto restart mode greatly reduces the power
                                                                dissipation of the power devices in the circuit and improves

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NCP1000, NCP1001, NCP1002

reliability in overload conditions. Figure 20 shows the          For minimum bias current:
timing waveforms in auto restart mode.
                                                                 Rsmax +  (VAUX min * 8.8 volts)
  The VCC pin receives its startup power from the high                            ICC1max
voltage startup circuit. Once the undervoltage lockout trip
point is exceeded, the high voltage startup circuit turns off,   where:
and the VCC pin receives its power from the auxiliary
winding of the power transformer. Once the converter is            VAUXmin is the minimum expected DC voltage from the
enabled, the VCC voltage will be clamped by the 8.6 V              auxiliary winding.
limiter. Since the voltage limiter will regulate the VCC           Typically, this voltage will vary between "5% to "10%
voltage at 8.6 V, it must shunt all excess current based on the  from it's nominal value.
input impedance to this pin. A resistor is required between        ICC1max is the maximum rated bias current for the device
the auxiliary winding filter capacitor and the VCC pin to        used. This value can found in the tables on the data sheet.
limit the current.
                                                                 For the best optocoupler fail-safe response:
Optocoupler Fail-safe Circuit
  The NCP100x has the ability to sense an open optocoupler       Rsmin +  (VAUX max * 7.2 volts)
                                                                                1.0mA ) Itrip
and protect the load in the event of a failure. This circuit
operates by sensing the current in the VCC limiter, and          where:
detecting a high current which is an indication of an open
optocoupler.                                                       VAUXmax is the maximum expected DC voltage from the
                                                                   auxiliary winding.
  The VCC pin receives the output of a current source which        Itrip is the minimum trip current for the optocoupler
is created by the voltage drop between the auxiliary winding     fail-safe. This information can be found in the tables under
and the VCC limiter across the shunt resistor. The Vcc limiter   Current Limit and Thermal Protection, as well as in
will clamp the VCC voltage to approximately 8.6 V. Any           Figure 12.
current that is available at this pin, that is not needed for      The value of RS that is used in the circuit must be between
either the chip bias current, or the opto current is shunted     the two extreme values calculated. Setting it closer to RSmin
through this limiter.                                            will optimize the optocoupler fail-safe feature, while setting
                                                                 it closer to the RSmax value will minimize the bias current
  The opto fail-safe circuit operates on the premise that
under an open opto condition, the opto current will all be       Thermal Shutdown and Package
shunted through the VCC limiter, and the output voltage (and       The internal Thermal Shutdown block protects the device
therefore the auxiliary winding voltage) will increase. The
increase in auxiliary winding voltage will cause an              in the event that the maximum junction temperature is
amplified increase in the current into the VCC pin. To detect    exceeded. When activated, typically at 140C, one input of
an open opto condition, the current in the limiter is measured   the Driver is held low to disable the Power Switch Circuit.
and if it exceeds 10 milliamps, the chip will shut down and      Thermal shutdown activation is non-latching and the Power
go into burst mode operation. After a shutdown signal, the       Switch Circuit is allowed resume operation when the
optocoupler fail-safe circuit will enable the                    junction temperature falls below 110C. The thermal
divide-by-eight counter and attempt to restart the unit after    shutdown feature is provided to prevent catastrophic device
every eight VCC cycles.                                          failures from accidental overheating. It is not intended to be
                                                                 used as a substitute for proper heatsinking.
  For this circuit to operate properly, the shunt resistor must
be chosen prudently. There is a range of values for RS that        The die in the 8-pin dual-in-line package is mounted on
will determine the operation of this circuit. On one extreme,    a special heat tab copper alloy lead frame. The tab consists
a large value of RS will minimize the bias current, which will   of pins 3, 6, 7, 8 is specifically designed to improve the
have the effect of maximizing efficiency, while reducing the     thermal conduction from the die to the printed circuit board.
response to an open optocoupler. The other extreme is the        This permits the use of standard layout and mounting
minimum value of RS, which will maximize the bias current        practices while having the ability to halve the junction to air
into the chip and minimize the voltage overshoot in the event    thermal resistance.
of an open optocoupler.

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                                                         NCP1000, NCP1001, NCP1002

Applications                                                                            offset by the board layout. The Power Switch Circuit pin can
  Do not attempt to construct a converter circuit on a                                  be offset if additional layout creepage distance is required.
                                                                                        Due to the potentially high rate of change in switch current,
wire-wrap or plug-in prototype board. In order to ensure                                a capacitor (if used), at pin 2, should have traces as short as
proper device operation and stability, it is important to                               possible, from pin 2 and ground. This will significantly
minimize the lead length and the associated inductance of                               reduce the level of switching noise that can be imposed upon
the ground pin. This pin must connect as directly as possible                           the feedback control signal.
to the printed circuit ground plane and should not be bent or

AC Line                           +                                                                                                   +

Input                                                                                                           Snubber

                                                                                                                                   +  Converter

                                                         Auxiliary Output                                                             DC Output
                                                                            +
Bypass
       +

                                                                                           Startup                   Power Switch     -
                                                                                                     4
          Auto Restart Timing                                                                                        Circuit
                  VCC                                                                                                  5

                         1  10 V                                               Startup
                              VCC Limiter 8.6 V
               Feedback                                  Internal               State Control
               Input                                      Bias                 Power up-reset

                         2  10 V     Opto Fail-safe
          +
                                  10 mA                  + Undervoltage             Ck R
Loop Compensation                                          8.5 V/ Lockout           Divide
                                             Oscillator    7.5 V                     by 8
                                           Duty Cycle                                                   Driver
                                                                        Thermal        Q
                                                 Clock                 Shutdown
                                                 Ramp                            PWM Latch
                                                                                    S
                                                                                        Q
                                                                                    R

                                           7.0 kHz       PWM                                   Leading Edge
                                            Filter       Comparator
                                                                                               Blanking
                            2.7 k                           Current Limit
                                                             Comparator
                                                                                        +                       Rpk

                                                         Ground 3

                                                    Figure 17. Representative Block Diagram

                                                         http://onsemi.com
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                                        NCP1000, NCP1001, NCP1002

Feedback Input                                                                                             Current Limit
(Rfb Voltage)                                                                                              Propagation
                                                                                                           Delay
Oscillator Ramp
                                                                                                            Current
Oscillator                                                                                                  Limit
Duty Cycle                                                                                                  Threshold

Oscillator Clock

PWM
Comparator
Output

PWM Latch
Q Output

Power Switch
Circuit Gate Drive

Leading Edge
Blanking Input
(Power Switch
Circuit Current)
Zero Duty Cycle

                                        Normal PWM Operating Range                        Output Overload

                                        Figure 18. Pulse Width Modulation Timing Diagram

                                        Regulation Threshold                              8.6 V
                                                                                          7.5 V
VCC Limiter
  (Pin 1)                                                                                 0V
                                                                                          Flyback Voltage
Power Switch                                                                              Rectified Line Voltage
Circuit Voltage                                                                           0V
(Pin 5)

                    Switching Disabled                              Switching
                          Startup                             Normal Operation

                    Figure 19. Startup and Normal Operation Timing Diagram

                                        http://onsemi.com
                                                     12
                                            NCP1000, NCP1001, NCP1002

                                 1          27                 8      1           27              8                    1

          Hysteretic Regulation  On Off On Off On Off On Off                             35% 65%                                  8.6 V
          Startup Circuit        Istart ICC1 Istart ICC2 Istart ICC2 Istart ICC1                                                  7.5 V
                                                                                   Startup MOSFET
   VCC Limiter                                                                         Duty Cycle                                 0V
      (Pin 1)                                                                                                                     Flyback Voltage
                                                                                  During Auto Restart                             Rectified Line Voltage
Power Switch                                                                                                                      0V
Circuit Voltage                                                   Power Switch Circuit Duty Cycle During Auto Restart
(Pin 5)
                                            Eight Cycles              5%                     95%

             Switching Disabled Switching   Switching Disabled Switching Switching Disabled Switching
                     Startup                         Auto Restart Operation with Overloaded or Shorted Output

                                 Figure 20. Auto Restart Operation Timing Diagram

                                            APPLICATIONS INFORMATION

APPLICATION #1: Offline Converter Provides                        Converter Test Data
5.0 V, 1.0 A Output for Small Electronic Equipment
                                                                                  Parameter            Conditions                       Data
  ON Semiconductor's NCP1000 series of offline converters                                                                          DVo = 6.0 mV
offers a low cost, high efficiency power source for low power,        Line Regulation             85 v v Vin v 265 v               DVo = 8.0 mV
electronic equipment. It serves the same function as small, line                                                                   DVo = 10 mV
frequency transformers, but with the added benefits of line and       Load Regulation 0 A v lo v 1.0 A
load regulation, transient suppression, reduction in weight, and                                                                   100 mVpp
operation across the universal input voltage range.                   Combined Line/              85 v v Vin v 265 v               7.75 watts
                                                                      Load Regulation             .09 A v lo v 1.0 A               7.88 watts
  This kit provides a 5.0 V, 1.0 A output, which is derived from                                                                   -.57
an input source of 85 to 265 Vac, and 50 Hz to 60 Hz. This range      Output Ripple               lo = 1.0 A                       -.49
of input voltages will allow this circuit to function virtually                                                                    h = 66%
anywhere in the world without modification. The output is             Input Power                 Vin = 115 v, lo = 1.0 A          h = 64%
regulated and current limited, and EMI filters are included on        Power Factor                Vin = 220 v, lo = 1.0 A
both the input and output.                                            Efficiency
                                                                                                  Vin = 115 v, lo = 1.0 A
                                                                                                  Vin = 220 v, lo = 1.0 A

                                                                                                  Vin = 115 v, lo = 1.0 A
                                                                                                  Vin = 220 v, lo = 1.0 A

     F1                RS D1 - D4                                                 L2 D5                                                5 V, 1 A

                       6.8                                        R2                         C6               C7

Vin                                         +               +                                                             R3

         C1                                                       C3                                                               R4

                                                  C2a C2b                                                                 p/o U2
                       R7

                       6.8                                               D6                                                   C10
                                                        R1

                                                                      C8                               U3

               p/o U2            1                                                                                                 R5
     C5
                                      NCP                                                                                                RETURN
                   C4                 1000                                                           C9

                                                                                                   Figure 21. Wall Adapter Schematic
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                                                                                           13
                                           NCP1000, NCP1001, NCP1002

                                                  PACKAGE DIMENSIONS

                                                                PDIP-8
                                                               P SUFFIX
                                                            CASE 626-05
                                                                ISSUE L

                      8           5                                           NOTES:
                                                                                1. DIMENSION L TO CENTER OF LEAD WHEN
                                           -B-                                      FORMED PARALLEL.
                                                                                2. PACKAGE CONTOUR OPTIONAL (ROUND OR
                                                                                    SQUARE CORNERS).
                                                                                3. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ANSI
                                                                                    Y14.5M, 1982.

                         1        4                                                                                                        MILLIMETERS  INCHES

                                                                                                                  DIM MIN MAX MIN MAX

                            F                                                                                     A 9.40 10.16 0.370 0.400
                             -A-
                                                                                                                  B 6.10 6.60 0.240 0.260

NOTE 2                                                                                                            C 3.94 4.45 0.155 0.175

                                                            L                                                     D 0.38 0.51 0.015 0.020

                                                                 J                                                F 1.02 1.78 0.040 0.070
                                                               M
                                                                                                                  G                        2.54 BSC     0.100 BSC

                                                                                                                  H 0.76 1.27 0.030 0.050

                                                                                                                  J 0.20 0.30 0.008 0.012

                                           C                                                                      K 2.92 3.43 0.115 0.135

                                                                                                                  L                        7.62 BSC     0.300 BSC

-T-                                                                                                               M --- 10_ --- 10_

SEATING                                                                                                           N 0.76 1.01 0.030 0.040
PLANE
                                        N
    H
                                     D        K

                            G

                                  0.13 (0.005) M T A M B M

The products described herein (NCP1000, 1001, 1002), may be covered by one or more of the following U.S. patents: 4,553,084; 5,418,410; 5,477,175;
5,760,639; 5,859,768. There may be other patents pending.

ON Semiconductor and        are registered trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC (SCILLC). SCILLC reserves the right to make changes without further notice

to any products herein. SCILLC makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does SCILLC assume any liability

arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation special, consequential or incidental damages.

"Typical" parameters which may be provided in SCILLC data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All

operating parameters, including "Typicals" must be validated for each customer application by customer's technical experts. SCILLC does not convey any license under its patent rights

nor the rights of others. SCILLC products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other applications

intended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the SCILLC product could create a situation where personal injury or death may occur. Should

Buyer purchase or use SCILLC products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold SCILLC and its officers, employees, subsidiaries, affiliates,

and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of personal injury or death

associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that SCILLC was negligent regarding the design or manufacture of the part. SCILLC is an Equal

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