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TOP258PN

器件型号:TOP258PN
器件类别:模拟器件
文件大小:1903.67KB,共0页
厂商名称:POWERINT [Power Integrations, Inc.]
厂商官网:http://www.powerint.com
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器件描述

SPECIALTY ANALOG CIRCUIT,

专业模拟电路,

参数

TOP258PN功能数量 1
TOP258PN端子数量 7
TOP258PN最大工作温度 125 Cel
TOP258PN最小工作温度 -40 Cel
TOP258PN加工封装描述 LEAD FREE, PLASTIC, MS-001AB, DIP-8/7
TOP258PN无铅 Yes
TOP258PN欧盟RoHS规范 Yes
TOP258PN状态 ACTIVE
TOP258PN工艺 CMOS
TOP258PN包装形状 RECTANGULAR
TOP258PN包装尺寸 IN-LINE
TOP258PN端子形式 THROUGH-HOLE
TOP258PN端子间距 2.54 mm
TOP258PN端子涂层 MATTE TIN
TOP258PN端子位置 DUAL
TOP258PN包装材料 PLASTIC/EPOXY
TOP258PN温度等级 AUTOMOTIVE
TOP258PN模拟IC其它类型 ANALOG CIRCUIT

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TOP258PN器件文档内容

TOP252-262
TOPSwitch- HX Family

Enhanced EcoSmart, Integrated Off-Line Switcher with
Advanced Feature Set and Extended Power Range

Product Highlights                                                                                                                           +

Lower System Cost, Higher Design Flexibility                            AC                                                                   DC
Multi-mode operation maximizes efficiency at all loads
New eSIP-7F and eSIP-7C packages                                      IN                                                                   OUT
                                                                                                                                             -
    Low thermal impedance junction-to-case (2 C per watt)
    Low height is ideal for adapters where space is limited                                                D        V
    Simple mounting using a clip to aid low cost manufacturing
    Horizontal eSIP-7F package ideal for ultra low height adapter             TOPSwitch-HX                    CONTROL
                                                                                                                                C
      and monitor applications
    Extended package creepage distance from DRAIN pin to                                     S                 XF

      adjacent pin and to heat sink                                                                                                PI-4510-100206
No heatsink required up to 35 W using P, G and M packages
                                                                        Figure 1. Typical Flyback Application.
   with universal input voltage and up to 48 W at 230 VAC
Output overvoltage protection (OVP) is user programmable for          Heatsink is connected to SOURCE for low EMI
                                                                         Improved auto-restart delivers <3% of maximum power in
   latching/non-latching shutdown with fast AC reset
    Allows both primary and secondary sensing                             short circuit and open loop fault conditions
Line undervoltage (UV) detection prevents turn-off glitches            Accurate hysteretic thermal shutdown function automatically
Line overvoltage (OV) shutdown extends line surge limit
Accurate programmable current limit                                      recovers without requiring a reset
Optimized line feed-forward for line ripple rejection                  Fully integrated soft-start for minimum start-up stress
132 kHz frequency (254Y-258Y and all E/L packages) reduces             Extended creepage between DRAIN and all other pins
   transformer and power supply size
    Half frequency option for video applications                          improves field reliability
Frequency jittering reduces EMI filter cost

Output Power Table

                                230 VAC 15%4               85-265 VAC                                         230 VAC 15%        85-265 VAC

Product5          Adapter1       Open          Peak3  Adapter1   Open   Peak3       Product5                   Adapter1   Open     Adapter1   Open
                                Frame2                          Frame2  13 W                                             Frame2              Frame2
                                                                        13 W   TOP252EN
TOP252PN/GN                                    21 W                            TOP253EN                        10 W      21 W      6W        13 W
                            9W                 21 W                            TOP254EN/YN
                                15 W                  6W        10 W           TOP255EN/YN                     21 W      43 W      13 W      29 W
TOP252MN                                                                       TOP255LN
                                                                               TOP256EN/YN7                    30 W      62 W      20 W      43 W
                                                                               TOP256LN
TOP253PN/GN                                    38 W                     25 W   TOP257EN/YN                     40 W      81 W      26 W      57 W
TOP253MN                                                                29 W   TOP257LN
                  15 W          25 W                  9W        15 W           TOP258EN/YN                     40 W      81 W      26 W      57 W
                                                                               TOP258LN
                                               43 W                            TOP259EN/YN
                                                                               TOP259LN
                                                                               TOP260EN/YN                     60 W 119 W          40 W      86 W
                                                                               TOP260LN
TOP254PN/GN       16 W          28 W           47 W   11 W      20 W    30 W   TOP261EN/YN                     60 W      88 W      40 W      64 W
TOP254MN                                       62 W                     40 W   TOP261LN
                                                                               TOP262EN6                       85 W 157 W          55 W 119 W
                                                                               TOP262LN6
TOP255PN/GN                                    54 W                     35 W                                   85 W 105 W          55 W      78 W
TOP255MN                                       81 W                     52 W
                  19 W          30 W                  13 W      22 W                                           105 W 195 W         70 W 148 W

                                                                                                               105 W 122 W         70 W      92 W

TOP256PN/GN                                    63 W                     40 W                                   128 W 238 W         80 W 171 W
TOP256MN                                       98 W                     64 W
                  21 W          34 W                  15 W      26 W                                           128 W 162 W         80 W 120 W

                                                                                                               147 W 275 W         93 W 200 W

TOP257PN/GN       25 W          41 W           70 W   19 W      30 W    45 W                                   147 W 190 W         93 W 140 W
TOP257MN                                       119 W                    78 W
                                                                                                               177 W 333 W         118 W 254 W

                                                                                                               177 W 244 W         118 W 177 W

TOP258PN/GN       29 W          48 W           77 W   22 W      35 W    50 W                                   177 W 333 W         118 W 254 W
TOP258MN                                       140 W                    92 W
                                                                                                               177 W 244 W         118 W 177 W

Table 1. Output Power Table. (for notes see page 2).

www.powerint.com                                                                                                                         January 2009
              TOP252-262

EcoSmart Energy Efficient                                       Y Package Option for TOP259-261
Energy efficient over entire load range                         In order to improve noise-immunity on large TOPSwitch-HX
No-load consumption                                             Y package parts, the F pin has been removed (TOP259-261YN
                                                                  are fixed at 66 kHz switching frequency) and replaced with a
    Less than 200 mW at 230 VAC                                  SIGNAL GROUND (G) pin. This pin acts as a low noise path for
Standby power for 1 W input                                     the C pin capacitor and the X pin resistor. It is only required for
                                                                  the TOP259-261YN package parts.
    >600 mW output at 110 VAC input
    >500 mW output at 265 VAC input                                                                                     +

Description                                                       AC                                                     DC

TOPSwitch-HX cost effectively incorporates a 700 V power          IN                                                     OUT
MOSFET, high voltage switched current source, PWM control,                                                               -
oscillator, thermal shutdown circuit, fault protection and other
control circuitry onto a monolithic device.

Notes for Table 1:                                                                                D        V
1. Minimum continuous power in a typical non-ventilated
                                                                      TOPSwitch-HX                   CONTROL
     enclosed adapter measured at +50 C ambient. Use of an                                                           C
     external heat sink will increase power capability.
2. Minimum continuous power in an open frame design at                S                              XG
     +50 C ambient.
3. Peak power capability in any design at +50 C ambient.                                                                                                             PI-4973-122607
4. 230 VAC or 110/115 VAC with doubler.                           Figure 2. Typical Flyback Application TOP259YN, TOP260YN and TOP261YN.
5. Packages: P: DIP-8C, G: SMD-8C, M: SDIP-10C,
     Y: TO-220-7C, E: eSIP-7C, L: eSIP-7F.
     See part ordering information.
6. TOP261 and TOP262 have the same current limit set point. In
     some applications TOP262 may run cooler than TOP261 due
     to a lower R for the larger device.

                                   DS(ON)

7. TOP256E package parts are available with Green (Halogen
     Free) mold compound. See Part Ordering Information on
     page 47. Parametrically green material encapsulated E
     package parts are identical to non-green parts.

    2                                                                                                                    www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                    TOP252-262

                                         Section List

Functional Block Diagram ....................................................................................................................................... 4
Pin Functional Description ...................................................................................................................................... 6
TOPSwitch-HX Family Functional Description ....................................................................................................... 7

     CONTROL (C) Pin Operation .................................................................................................................................... 8
     Oscillator and Switching Frequency.......................................................................................................................... 8
     Pulse Width Modulator ............................................................................................................................................ 9
     Maximum Load Cycle .............................................................................................................................................. 9
     Error Amplifier .......................................................................................................................................................... 9
     On-Chip Current Limit with External Programmability ............................................................................................... 9
     Line Under-Voltage Detection (UV).......................................................................................................................... 10
     Line Overvoltage Shutdown (OV)............................................................................................................................ 11
     Hysteretic or Latching Output Overvoltage Protection (OVP)................................................................................... 11
     Line Feed-Forward with DC Reduction .............................................................................................................. 13

                                                                      MAX

     Remote ON/OFF and Synchronization.................................................................................................................... 13
     Soft-Start ............................................................................................................................................................... 13
     Shutdown/Auto-Restart ......................................................................................................................................... 13
     Hysteretic Over-Temperature Protection ................................................................................................................. 13
     Bandgap Reference ............................................................................................................................................... 13
     High-Voltage Bias Current Source .......................................................................................................................... 13
Typical Uses of FREQUENCY (F) Pin ...................................................................................................................... 15
Typical Uses of VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins .......................................... 16
Typical Uses of MULTI-FUNCTION (M) Pin ........................................................................................................... 18
Application Examples .............................................................................................................................................. 21
     A High Efficiency, 35 W, Dual Output Universal Input Power Supply..................................................................... 21
     A High Efficiency, 1500 W, 250-380 VDC Input Power Supply................................................................................ 22
     A High Efficiency, 20 W Continuous 80 W Peak, Universal Input Power Supply ................................................... 23
     A High Efficiency, 65 W, Universal Input Power Supply ........................................................................................... 24
Key Application Considerations .............................................................................................................................. 25
     TOPSwitch-HX vs.TOPSwitch-GX....................................................................................................................... . 25
     TOPSwitch-HX Design Considerations .................................................................................................................. 26
     TOPSwitch-HX Layout Considerations ................................................................................................................... 27
     Quick Design Checklist .......................................................................................................................................... 31
     Design Tools .......................................................................................................................................................... 31
Product Specifications and Test Conditions .......................................................................................................... 32
Typical Performance Characteristics .................................................................................................................... 39
Package Outlines .................................................................................................................................................... 43
Part Ordering Information ........................................................................................................................................ 47

www.powerint.com      3

                  Rev. F 01/09
              TOP252-262

                                           VC                                                                                  0

CONTROL (C)      ZC                                                                                                                                                                                                                                                                               DRAIN (D)

                    SHUNT REGULATOR/                                                                                                         INTERNAL                                                                                                                                             SOURCE (S)
                      ERROR AMPLIFIER                                                                                                                                                                                                                                                             DRAIN (D)
                                                                                                                               1             SUPPLY
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  SOURCE (S)
                                                                                                                                                                                                                                                       ++
                                                                                                                                                                                                                                                       -
                                                                                                                                                                                                                                                       +5.8 VSOFT START
                                                                                                                                                                                                                                                       -4.8 V
                                                                                             -
                                                               +
                                             5.8 V              -                     INTERNAL UV                                                                                                                                                       KPS(UPPER)
                                                                                                                                                                                                                                                       +COMPARATOR
                 IFB                                                                                                                                                                                                                                   -KPS(LOWER)
                                                                                                                                        16
                                                 VI (LIMIT)                                                                                                                                                                                           +  CURRENT LIMIT
                           CURRENT                                                                                                                                                                                                                     -SHUTDOWN/COMPARATOR
                                                                                                                                                                                                                                                      +AUTO-RESTART
                              LIMIT                                                                                                                                                                                                                    -                         SOURCE (S)
                             ADJUST                                                                                              HYSTERETIC                                                                                                                            CONTROLLED
                                                               +                                                                   THERMAL
                                                   ON/OFF      -                                                                                                                                                                                                          TURN-ON
                                                                                                                                                                                                                                                      +SHUTDOWN        GATE DRIVER
                                                                                                                                                                                                                                                       -VBG + VT
                                                                                                                                                                                                                                                                                  LEADING
     MULTI-                                                                   STOP LOGIC                                                                                                                                                                                            EDGE
FUNCTION (M)
                                                                                                                                                                                                                                                                                BLANKING
                 V OVP OV/                                                            DCMAX     STOP SOFT             DMAX
                                  UV                                                                      START    CLOCK

                  LINE                                                                          OSCILLATOR
                 SENSE DCMAX                                                                     WITH JITTER

                                                                                             F REDUCTION                                             SQ
                                                                                                                                                     R

                                                                                             F REDUCTION

                                                                                      SOFT START

                                                                          KPS(UPPER)  IFB         PWM              OFF
                                                                          KPS(LOWER)  IPS(UPPER)
                                                                                      IPS(LOWER)

Figure 3a. Functional Block Diagram (P and G Packages).                                                                                                                                                                                                                           PI-4508-120307

                                           VC                                                                                  0                                                                                                                        KPS(UPPER)

    CONTROL (C)  ZC                                                                                                                          INTERNAL                                                                                                   KPS(LOWER)
                                                                                                                                                                                                                                                         CURRENT LIMIT
EXTERNAL           SHUNT REGULATOR/                                                                                           1             SUPPLY                                                                                                       COMPARATOR
  CURRENT             ERROR AMPLIFIER                                                                                                                                                                                                                                            SOURCE (S)
   LIMIT (X)                                                                                 +                                                                                                                                                                         CONTROLLED
  VOLTAGE                                       5.8 V                                                                                                                                                                                                                     TURN-ON
MONITOR (V)         IFB                                                               5.8 V                        SOFT START                                                                                                                                          GATE DRIVER
                                                                                      4.8 V
                                                     VI (LIMIT)                              -                                                                                                                                                                                    LEADING
                              CURRENT                                                                                                                                                                                                                                               EDGE
                                                                                      INTERNAL UV
                                 LIMIT                                                COMPARATOR                                                                                                                                                                                BLANKING
                                ADJUST
                                                                                                                                        16
                                                       ON/OFF
                                                                                                                                 SHUTDOWN/
                                                                VBG + VT      STOP LOGIC                                       AUTO-RESTART
                                                               1V
                                                                                                                                 HYSTERETIC
                                                                                                                                   THERMAL

                                                                                                                                  SHUTDOWN

                 V                                             OVP OV/                            STOP SOFT
                                                                                                            START
                    LINE                                                  UV                                          DMAX
                                                                                                  OSCILLATOR       CLOCK
                 SENSE DCMAX                                                          DCMAX       WITH JITTER

                                                                                                F REDUCTION                                          SQ
                                                                                                                                                     R

                                                                                             F REDUCTION

                                                                                      SOFT START

                                                                                      IFB         PWM              OFF
                                                                                      IPS(UPPER)
                                                                          KPS(UPPER)  IPS(LOWER)
                                                                          KPS(LOWER)

                                                                                                                                                                                                                                                        PI-4643-082907

Figure 3b. Functional Block Diagram (M Package).

    4                                                                                                                                                                                                                                                     www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                                                                                                                                                         TOP252-262

                                            VC                                                                                  0

     CONTROL (C)  ZC                                                                                                                          INTERNAL                                                                                                                                                 DRAIN (D)

  EXTERNAL           SHUNT REGULATOR/                                                                                           1             SUPPLY                                                                                                                                                   SOURCE (S)
   CURRENT             ERROR AMPLIFIER                                                                                                                                                                                                                                                                DRAIN (D)
    LIMIT (X)                                                                                                                                                                                                                                          ++
   VOLTAGE                                       5.8 V                                                                                                                                                                                                  -                                             SOURCE (S)
MONITOR (V)         IFB                                                                                                                                                                                                                               +5.8 VSOFT START                                 SIGNAL
                                                                                                                                                                                                                                                        -4.8 V
FREQUENCY                                             VI (LIMIT)                              -                                                                                                                                                                                                      GROUND (G)
       (F)                     CURRENT                          +
                                                                -                      INTERNAL UV                                                                                                                                                        KPS(UPPER)
                                  LIMIT                                                                                                                                                                                                                +COMPARATOR
                                 ADJUST                                                                                                                                                                                                                 - KPS(LOWER)
                                                                                                                                        16                                                                                                               CURRENT LIMIT
                                                        ON/OFF                                                                                                                                                                                          +   COMPARATOR
                                                                                                                                                                                                                                                        -SHUTDOWN/                 SOURCE (S)
                                                                                                                                                                                                                                                        +VBG + VTSTOP LOGICAUTO-RESTARTCONTROLLED
                                                                                                                                                                                                                                                        -1V                 TURN-ON
                                                                                                                                  HYSTERETIC                                                                                                                             GATE DRIVER
                                                                +                                                                   THERMAL
                                                                 -                                                                                                                                                                                                                  LEADING
                                                                                                                                                                                                                                                        +SHUTDOWN                     EDGE
                                                                                                                                                                                                                                                        -
                  V                                             OVP OV/                            STOP SOFT                                                                                                                                                                      BLANKING
                                                                                                             START
                                                                           UV                                                                                                                                                                                                        PI-4511-082907
                     LINE                                                                          OSCILLATOR          DMAX
                                                                                       DCMAX       WITH JITTER      CLOCK                                                                                                                                KPS(UPPER)
                     SENSE DCMAX
                                                                                                                                                                                                                                                         KPS(LOWER)
                                                                                       66k/132k                                                       SQ                                                                                                  CURRENT LIMIT
                                                                                                   F REDUCTION                                        R                                                                                                    COMPARATOR
                                                                                                                                                                                                                                                                                  SOURCE (S)
                                                                                              F REDUCTION                                                                                                                                                               CONTROLLED
                                                                                                                                                                                                                                                                           TURN-ON
                                                                                       SOFT START                                                                                                                                                                       GATE DRIVER

                                                                                       IFB         PWM              OFF                                                                                                                                                            LEADING
                                                                                       IPS(UPPER)                                                                                                                                                                                    EDGE
                                                                           KPS(UPPER)  IPS(LOWER)
                                                                           KPS(LOWER)                                                                                                                                                                                            BLANKING

Figure 3c. Functional Block Diagram (TOP254-258 YN Package and all eSIP Packages).                                                                                                                                                                                                  PI-4974-122607

                                            VC                                                                                  0

    CONTROL (C)   ZC                                                                                                                          INTERNAL

EXTERNAL            SHUNT REGULATOR/                                                                                           1             SUPPLY
  CURRENT              ERROR AMPLIFIER
   LIMIT (X)                                                                                  +
  VOLTAGE                                        5.8 V
MONITOR (V)          IFB                                                               5.8 V                        SOFT START
                                                                                       4.8 V
                                                      VI (LIMIT)                              -
                               CURRENT
                                                                                       INTERNAL UV
                                  LIMIT                                                COMPARATOR
                                 ADJUST
                                                                                                                                        16
                                                        ON/OFF
                                                                                                                                  SHUTDOWN/
                                                                 VBG + VT      STOP LOGIC                                       AUTO-RESTART
                                                                1V
                                                                                                                                  HYSTERETIC
                                                                                                                                    THERMAL

                                                                                                                                   SHUTDOWN

                  V                                             OVP OV/                          STOP SOFT
                                                                                                           START
                     LINE                                                  UV                                          DMAX
                                                                                                 OSCILLATOR         CLOCK
                  SENSE DCMAX                                                          DCMAX     WITH JITTER

                                                                                              F REDUCTION                                             SQ
                                                                                                                                                      R

                                                                                              F REDUCTION

                                                                                       SOFT START

                                                                                       IFB         PWM              OFF
                                                                                       IPS(UPPER)
                                                                           KPS(UPPER)  IPS(LOWER)
                                                                           KPS(LOWER)

Figure 3d. Functional Block Diagram TOP259YN, TOP260YN, TOP261YN.

www.powerint.com                                                                                                                                                                                                                                                                                         5

                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Rev. F 01/09
              TOP252-262

Pin Functional Description                                                     VOLTAGE MONITOR (V) Pin (Y & M package only):
                                                                               Input for OV, UV, line feed forward with DC reduction, output
DRAIN (D) Pin:
High-voltage power MOSFET DRAIN pin. The internal start-up                                                                                                                     MAX
bias current is drawn from this pin through a switched high-
voltage current source. Internal current limit sense point for                 overvoltage protection (OVP), remote ON/OFF and device reset.
drain current.                                                                 A connection to the SOURCE pin disables all functions on this pin.

CONTROL (C) Pin:                                                               MULTI-FUNCTION (M) Pin (P & G packages only):
Error amplifier and feedback current input pin for duty cycle                  This pin combines the functions of the VOLTAGE MONITOR (V)
control. Internal shunt regulator connection to provide internal               and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) pins of the Y package into
bias current during normal operation. It is also used as the                   one pin. Input pin for OV, UV, line feed forward with DC
connection point for the supply bypass and auto-restart/
compensation capacitor.                                                                                                                                                                                     MAX

EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin (Y, M, E and L package):                          +                                          VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)                                                      PI-4711-021308
Input pin for external current limit adjustment and remote                                                                  VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
ON/OFF. A connection to SOURCE pin disables all functions                         DC
on this pin.                                                                    Input      RLS                       4 M7 For RLS = 4 M7
                                                                               Voltage                                            VUV = 102.8 VDC

                                                                                  -                                                   VOV = 451 VDC

                                                                                        D                            V      DCMAX@100 VDC = 76%

                                                                                                                            DCMAX@375 VDC = 41%

                                                                                                                  CONTROL

                                                                                                                            C

                                                                                        S                         X                   For RIL = 12 k7
                                                                                                                                         ILIMIT = 61%

E Package (eSIP-7C)                        Y Package (TO-220-7C)                                                  RIL                 See Figure 55b for
                                         Note: Y package for TOP259-261                                           12 k7               other resistor values
                                                                                                                                      (RIL) to select different
                               Exposed Pad                                                                                            ILIMIT values.
                               (Hidden)
                               Internally                                      Figure 5. TOP254-258 Y and All M/E/L Package Line Sense and Externally Set
                               Connected to                                                   Current Limit.
                               SOURCE Pin

     12345 7                   Tab Internally                                    +                                          VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)                                                      PI-4983-021308
     VXCFS D                   Connected to                                                                                 VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
                               SOURCE Pin                                         DC
L Package (eSIP-7F)                                                             Input                                4 M7 For RLS = 4 M7
                                                                               Voltage     RLS                                    VUV = 102.8 VDC

                                                                                  -                                                   VOV = 451 VDC

                                                                                        D                            V      DCMAX@100 VDC = 76%

                                                      12345 7                                                               DCMAX@375 VDC = 41%
                                                      VXCSG D
                                                                                                                  CONTROL
                               Lead Bend                                                                                           C
                               Outward from Drawing
                               (Refer to eSIP-7F Package                                                                              For RIL = 12 k7
                               Outline Drawing)                                                                                       ILIMIT = 61%
              12345 7                                                                   S                         XG
              VXCFS D
                                                                                           RIL                                        See Figure 55b for
              M Package                     Y Package (TO-220-7C)                          12 k7                                      other resistor values
                                         Note: Y package for TOP254-258                                                               (RIL) to select different
V1                       10 S                                                                                                         ILIMIT values.

X2                       9S                                                    Figure 6. TOP259-261 Y Package Line Sense and External Current Limit.
C3                       8S

                         7S                                                       +

D5                       6S                                                       DC                                        VUV = IUV RLS + VM (IM = IUV)
                                                                                Input                                       VOV = IOV RLS + VM (IM = IOV)
                               Tab Internally                                  Voltage
              P and G Package  Connected to                                                RLS                       4  M7  For RLS = 4 M7    VDC
                               SOURCE Pin                                                                                        VUV = 102.8

M1                       8S                                                                                                           VOV = 451 VDC

C2                       7S                                                                                                 DCMAX@100 VDC = 76%
                                                                                                                            DCMAX@375 VDC = 41%

                                                                                        D                            M

                         6S                    12345 7                                                            CONTROL
                         5S                    VXCSF D                                                                             C

D4                                                             PI-4644-091108

                                                                               -        S

Figure 4. Pin Configuration (Top View).                                                                                                       PI-4712-120307

                                                                               Figure 7. P/G Package Line Sense.

    6                                                                                                                                 www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                                                         TOP252-262

  +                                            For RIL = 12 k7                                                                    Auto-Restart
                                                 ILIMIT = 61%                                                   78
   DC
Input                                         For RIL = 19 k7                  Duty Cycle (%)                                                                Slope = PWM Gain
Voltage                                          ILIMIT = 37%                                                                                            (constant over load range)

          RIL                                  See Figure 55b for other                                                                                                                      CONTROL
                                                                                                                                                                                               Current
                                               resistor values (RIL) to
                                               select different ILIMIT values.                                 100
                  D        M

                           CONTROL
                                            C

-                 S

                                                     PI-4713-021308

Figure 8. P/G Package Externally Set Current Limit.                             Drain Peak Current
                                                                                   To Current Limit Ratio (%)
reduction, output overvoltage protection (OVP), external current

                                                                                                                                55

limit adjustment, remote ON/OFF and device reset. A

connection to SOURCE pin disables all functions on this pin

and makes TOPSwitch-HX operate in simple three terminal

mode (like TOPSwitch-II).                                                                                      25

FREQUENCY (F) Pin (TOP254-258Y, and all E and L packages):                                                                                                                CONTROL
Input pin for selecting switching frequency 132 kHz if connected                                                                                                            Current
to SOURCE pin and 66 kHz if connected to CONTROL pin.
The switching frequency is internally set for fixed 66 kHz                                                                          Full Frequency Mode
operation in the P, G, M package and TOP259YN, TOP260YN
and TOP261YN.                                                                                                  132                                                               Low

SIGNAL GROUND (G) Pin (TOP259YN, TOP260YN &                                     Frequency (kHz)                                                           Variable        Frequency
TOP261YN only):                                                                                                                                          Frequency           Mode
Return for C pin capacitor and X pin resistor.
                                                                                                               66                                        Mode
SOURCE (S) Pin:
Output MOSFET source connection for high voltage power                                                                                       Jitter                       Multi-Cycle
return. Primary side control circuit common and reference point.                                                                                                          Modulation

TOPSwitch-HX Family Functional Description                                                                     30

                                                                                                                                    ICD1 IB  IC01        IC02       IC03  ICOFF  CONTROL
                                                                                                                                                                                  Current

                                                                                                                                                                          PI-4645-041107

                                                                                Figure 9. Control Pin Characteristics (Multi-Mode Operation).

Like TOPSwitch-GX, TOPSwitch-HX is an integrated switched                       two terminals, VOLTAGE-MONITOR and EXTERNAL CURRENT
mode power supply chip that converts a current at the control                   LIMIT (available in M package) or one terminal MULTI-FUNCTION
input to a duty cycle at the open drain output of a high voltage                (available in P and G package) have been used to implement
power MOSFET. During normal operation the duty cycle of the                     some of the new functions. These terminals can be connected
power MOSFET decreases linearly with increasing CONTROL                         to the SOURCE pin to operate the TOPSwitch-HX in a
pin current as shown in Figure 9.                                               TOPSwitch-like three terminal mode. However, even in this three
                                                                                terminal mode, the TOPSwitch-HX offers many transparent
In addition to the three terminal TOPSwitch features, such as                   features that do not require any external components:
the high voltage start-up, the cycle-by-cycle current limiting,
loop compensation circuitry, auto-restart and thermal                           1. A fully integrated 17 ms soft-start significantly reduces or
shutdown, the TOPSwitch-HX incorporates many additional                             eliminates output overshoot in most applications by sweeping
functions that reduce system cost, increase power supply                            both current limit and frequency from low to high to limit the
performance and design flexibility. A patented high voltage                         peak currents and voltages during start-up.
CMOS technology allows both the high-voltage power MOSFET
and all the low voltage control circuitry to be cost effectively                2. A maximum duty cycle (DC ) of 78% allows smaller input
integrated onto a single monolithic chip.                                                                                                           MAX
                                                                                    storage capacitor, lower input voltage requirement and/or
Three terminals, FREQUENCY, VOLTAGE-MONITOR, and                                    higher power capability.
EXTERNAL CURRENT LIMIT (available in Y and E/L packages),
                                                                                3. Multi-mode operation optimizes and improves the power
                                                                                    supply efficiency over the entire load range while maintaining
                                                                                    good cross regulation in multi-output supplies.

www.powerint.com                                                                                                                                                                     7

                                                                                                                                                                                 Rev. F 01/09
              TOP252-262

4. Switching frequency of 132 kHz reduces the transformer size                                                                current source connected internally between the DRAIN and
    with no noticeable impact on EMI.                                                                                         CONTROL pins. When the CONTROL pin voltage V reaches

5. Frequency jittering reduces EMI in the full frequency mode at                                                                                                                                                                                   C
    high load condition.
                                                                                                                              approximately 5.8 V, the control circuitry is activated and the
6. Hysteretic over-temperature shutdown ensures automatic                                                                     soft-start begins. The soft-start circuit gradually increases the
    recovery from thermal fault. Large hysteresis prevents circuit                                                            drain peak current and switching frequency from a low starting
    board overheating.                                                                                                        value to the maximum drain peak current at the full frequency
                                                                                                                              over approximately 17 ms. If no external feedback/supply
7. Packages with omitted pins and lead forming provide large                                                                  current is fed into the CONTROL pin by the end of the soft-start,
    drain creepage distance.                                                                                                  the high voltage current source is turned off and the CONTROL
                                                                                                                              pin will start discharging in response to the supply current
8. Reduction of the auto-restart duty cycle and frequency to                                                                  drawn by the control circuitry. If the power supply is designed
    improve the protection of the power supply and load during                                                                properly, and no fault condition such as open loop or shorted
    open loop fault, short circuit, or loss of regulation.                                                                    output exists, the feedback loop will close, providing external
                                                                                                                              CONTROL pin current, before the CONTROL pin voltage has
9. Tighter tolerances on I2f power coefficient, current limit                                                                 had a chance to discharge to the lower threshold voltage of
    reduction, PWM gain and thermal shutdown threshold.                                                                       approximately 4.8 V (internal supply undervoltage lockout
                                                                                                                              threshold). When the externally fed current charges the
The VOLTAGE-MONITOR (V) pin is usually used for line sensing                                                                  CONTROL pin to the shunt regulator voltage of 5.8 V, current in
by connecting a 4 M resistor from this pin to the rectified DC                                                                excess of the consumption of the chip is shunted to SOURCE
high voltage bus to implement line overvoltage (OV), under-                                                                   through an NMOS current mirror as shown in Figure 3. The
voltage (UV) and dual-slope line feed-forward with DC                                                                         output current of that NMOS current mirror controls the duty
                                                                                                                              cycle of the power MOSFET to provide closed loop regulation.
                                                                                                                         MAX  The shunt regulator has a finite low output impedance ZC that
                                                                                                                              sets the gain of the error amplifier when used in a primary
reduction. In this mode, the value of the resistor determines the                                                             feedback configuration. The dynamic impedance Z of the
OV/UV thresholds and the DCMAX is reduced linearly with a dual
slope to improve line ripple rejection. In addition, it also                                                                                                                                                                                      C
provides another threshold to implement the latched and
hysteretic output overvoltage protection (OVP). The pin can                                                                   CONTROL pin together with the external CONTROL pin
also be used as a remote ON/OFF using the I threshold.                                                                        capacitance sets the dominant pole for the control loop.

                                                                                                      UV                      When a fault condition such as an open loop or shorted output
                                                                                                                              prevents the flow of an external current into the CONTROL pin,
The EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) pin can be used to reduce                                                                      the capacitor on the CONTROL pin discharges towards 4.8 V.
the current limit externally to a value close to the operating peak                                                           At 4.8 V, auto-restart is activated, which turns the output
current, by connecting the pin to SOURCE through a resistor.                                                                  MOSFET off and puts the control circuitry in a low current
This pin can also be used as a remote ON/OFF input.                                                                           standby mode. The high-voltage current source turns on and
                                                                                                                              charges the external capacitance again. A hysteretic internal
For the P and G package the VOLTAGE-MONITOR and                                                                               supply undervoltage comparator keeps VC within a window of
EXTERNAL CURRENT LIMIT pin functions are combined on                                                                          typically 4.8 V to 5.8 V by turning the high-voltage current
one MULTI-FUNCTION (M) pin. However, some of the functions                                                                    source on and off as shown in Figure 11. The auto-restart
become mutually exclusive.                                                                                                    circuit has a divide-by-sixteen counter, which prevents the
                                                                                                                              output MOSFET from turning on again until sixteen discharge/
The FREQUENCY (F) pin in the TOP254-258 Y and E/L packages                                                                    charge cycles have elapsed. This is accomplished by enabling
set the switching frequency in the full frequency PWM mode to                                                                 the output MOSFET only when the divide-by-sixteen counter
the default value of 132 kHz when connected to SOURCE pin. A                                                                  reaches the full count (S15). The counter effectively limits
half frequency option of 66 kHz can be chosen by connecting                                                                   TOPSwitch-HX power dissipation by reducing the auto-restart
this pin to the CONTROL pin instead. Leaving this pin open is                                                                 duty cycle to typically 2%. Auto-restart mode continues until
not recommended. In the P, G and M packages and the                                                                           output voltage regulation is again achieved through closure of
TOP259-261 Y packages, the frequency is set internally at                                                                     the feedback loop.
66 kHz in the full frequency PWM mode.
                                                                                                                              Oscillator and Switching Frequency
CONTROL (C) Pin Operation                                                                                                     The internal oscillator linearly charges and discharges an
The CONTROL pin is a low impedance node that is capable of                                                                    internal capacitance between two voltage levels to create a
receiving a combined supply and feedback current. During                                                                      triangular waveform for the timing of the pulse width modulator.
normal operation, a shunt regulator is used to separate the                                                                   This oscillator sets the pulse width modulator/current limit latch
feedback signal from the supply current. CONTROL pin voltage                                                                  at the beginning of each cycle.
V is the supply voltage for the control circuitry including the
                                                                                                                              The nominal full switching frequency of 132 kHz was chosen to
   C                                                                                                                          minimize transformer size while keeping the fundamental EMI
                                                                                                                              frequency below 150 kHz. The FREQUENCY pin (available only
MOSFET gate driver. An external bypass capacitor closely                                                                      in TOP254-258 Y and E, L packages), when shorted to the
connected between the CONTROL and SOURCE pins is                                                                              CONTROL pin, lowers the full switching frequency to 66 kHz
required to supply the instantaneous gate drive current. The
total amount of capacitance connected to this pin also sets the
auto-restart timing as well as control loop compensation.
When rectified DC high voltage is applied to the DRAIN pin
during start-up, the MOSFET is initially off, and the CONTROL
pin capacitor is charged through a switched high voltage

    8                                                                                                                         www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                TOP252-262

                                       PI-4530-041107                 packages). Duty cycle is reduced from DC through the
                                                                                                                                                                      MAX

                   fOSC +                                             reduction of the on-time when I is increased beyond I . This
                  fOSC -                                                                             C                            B

Switching                                                             operation is identical to the PWM control of all other TOPSwitch
Frequency
                                                                      families. TOPSwitch-HX only operates in this mode if the cycle-

                                                                      by-cycle peak drain current stays above k             *I (set),
                                                                                                                 PS(UPPER) LIMIT

                                                                      where kPS(UPPER) is 55% (typical) and ILIMIT(set) is the current limit

                           4 ms                                       externally set via the X or M pin.

VDRAIN                                                                Variable Frequency PWM mode: When peak drain current is

                                                                      lowered to k        * I (set) as a result of power supply load
                                                                                    PS(UPPER) LIMIT

                                                                      reduction, the PWM modulator initiates the transition to variable

                                 Time                                 frequency PWM mode, and gradually turns off frequency jitter.

                                                                      In this mode, peak drain current is held constant at k  PS(UPPER)                                    *

Figure 10. Switching Frequency Jitter (Idealized VDRAIN Waveforms).  I (set) while switching frequency drops from the initial full

(half frequency), which may be preferable in some cases such           LIMIT
as noise sensitive video applications or a high efficiency
standby mode. Otherwise, the FREQUENCY pin should be                  frequency of f (132 kHz or 66 kHz) towards the minimum
connected to the SOURCE pin for the default 132 kHz. In the                                          OSC
M, P and G packages and the TOP259-261 Y package option,
the full frequency PWM mode is set at 66 kHz, for higher              frequency of f      MCM(MIN)  (30 kHz typical). Duty cycle reduction is
efficiency and increased output power in all applications.
                                                                      accomplished by extending the off-time.
To further reduce the EMI level, the switching frequency in the
full frequency PWM mode is jittered (frequency modulated) by          Low Frequency PWM mode: When switching frequency
approximately 2.5 kHz for 66 kHz operation or 5 kHz for
132 kHz operation at a 250 Hz (typical) rate as shown in              reaches fMCM(MIN) (30 kHz typical), the PWM modulator starts to
Figure 10. The jitter is turned off gradually as the system is        transition to low frequency mode. In this mode, switching
entering the variable frequency mode with a fixed peak drain
current.                                                              frequency is held constant at fMCM(MIN) and duty cycle is reduced,
                                                                      similar to the full frequency PWM mode, through the reduction
Pulse Width Modulator
The pulse width modulator implements multi-mode control by            of the on-time. Peak drain current decreases from the initial
driving the output MOSFET with a duty cycle inversely
proportional to the current into the CONTROL pin that is in           value of k          * I (set) towards the minimum value of
excess of the internal supply current of the chip (see Figure 9).                 PS(UPPER) LIMIT
The feedback error signal, in the form of the excess current, is
filtered by an RC network with a typical corner frequency of          k  *I (set), where k                      is 25% (typical) and I (set) is
7 kHz to reduce the effect of switching noise in the chip supply         PS(LOWER) LIMIT             PS(LOWER)                    LIMIT
current generated by the MOSFET gate driver.
                                                                      the current limit externally set via the X or M pin.
To optimize power supply efficiency, four different control
modes are implemented. At maximum load, the modulator                 Multi-Cycle-Modulation mode: When peak drain current is
operates in full frequency PWM mode; as load decreases, the
modulator automatically transitions, first to variable frequency      lowered to k        *I (set), the modulator transitions to multi-
PWM mode, then to low frequency PWM mode. At light load,                            PS(LOWER) LIMIT
the control operation switches from PWM control to multi-cycle-
modulation control, and the modulator operates in multi-cycle-        cycle-modulation mode. In this mode, at each turn-on, the
modulation mode. Although different modes operate differently
to make transitions between modes smooth, the simple                  modulator enables output switching for a period of T  MCM(MIN)                                       at
relationship between duty cycle and excess CONTROL pin
current shown in Figure 9 is maintained through all three PWM         the switching frequency of f   MCM(MIN)   (4 or 5 consecutive pulses at
modes. Please see the following sections for the details of the
operation of each mode and the transitions between modes.             30 kHz) with the peak drain current of kPS(LOWER)*ILIMIT(set), and

Full Frequency PWM mode: The PWM modulator enters full                stays off until the CONTROL pin current falls below IC(OFF). This
frequency PWM mode when the CONTROL pin current (IC)
reaches IB. In this mode, the average switching frequency is          mode of operation not only keeps peak drain current low but
kept constant at fOSC (66 kHz for P, G and M packages and
TOP259-261 Y, pin selectable 132 kHz or 66 kHz for Y and E/L          also minimizes harmonic frequencies between 6 kHz and

                                                                      30 kHz. By avoiding transformer resonant frequency this way,

                                                                      all potential transformer audible noises are greatly supressed.

                                                                      Maximum Duty Cycle
                                                                      The maximum duty cycle, DCMAX, is set at a default maximum
                                                                      value of 78% (typical). However, by connecting the VOLTAGE-
                                                                      MONITOR or MULTI-FUNCTION pin (depending on the
                                                                      package) to the rectified DC high voltage bus through a resistor
                                                                      with appropriate value (4 M typical), the maximum duty cycle
                                                                      can be made to decrease from 78% to 40% (typical) when input
                                                                      line voltage increases from 88 V to 380 V, with dual gain slopes.

                                                                      Error Amplifier

                                                                      The shunt regulator can also perform the function of an error
                                                                      amplifier in primary side feedback applications. The shunt
                                                                      regulator voltage is accurately derived from a temperature-
                                                                      compensated bandgap reference. The CONTROL pin dynamic
                                                                      impedance Z sets the gain of the error amplifier. The

                                                                                                   C

                                                                      CONTROL pin clamps external circuit signals to the V voltage
                                                                                                                                                                                              C

                                                                      level. The CONTROL pin current in excess of the supply
                                                                      current is separated by the shunt regulator and becomes the
                                                                      feedback current Ifb for the pulse width modulator.

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                                                                                                                                     Rev. F 01/09
              TOP252-262

              VUV               ~~ ~~       ~~ ~~

VLINE                                                                                                        ~~
  0V

                      S15  S14  S13 S12  S0 S15 S14 S13 S12             S0 S15                          S14  S13 S12 S0 S15 S15  5.8 V

VC                              ~~ ~~       ~~ ~~                                                            ~~                  4.8 V
  0V
                                                                                                             ~~
VDRAIN

  0V

VOUT                            ~~          ~~                                                               ~~
0V

                   1       2             3                                                           2       4

Note: S0 through S15 are the output states of the auto-restart counter                                                           PI-4531-121206

Figure 11. Typical Waveforms for (1) Power Up (2) Normal Operation (3) Auto-Restart (4) Power Down.

On-Chip Current Limit with External Programmability                     on. The leading edge blanking time has been set so that, if a
The cycle-by-cycle peak drain current limit circuit uses the            power supply is designed properly, current spikes caused by
output MOSFET ON-resistance as a sense resistor. A current              primary-side capacitances and secondary-side rectifier reverse
limit comparator compares the output MOSFET on-state drain              recovery time should not cause premature termination of the
to source voltage V with a threshold voltage. High drain                switching pulse.

                                           DS(ON)                       The current limit is lower for a short period after the leading
                                                                        edge blanking time. This is due to dynamic characteristics of
current causes V to exceed the threshold voltage and turns              the MOSFET. During startup and fault conditions the controller
                                      DS(ON)                            prevents excessive drain currents by reducing the switching
                                                                        frequency.
the output MOSFET off until the start of the next clock cycle.
The current limit comparator threshold voltage is temperature           Line Undervoltage Detection (UV)
compensated to minimize the variation of the current limit due          At power up, UV keeps TOPSwitch-HX off until the input line
to temperature related changes in RDS(ON) of the output MOSFET.         voltage reaches the undervoltage threshold. At power down,
The default current limit of TOPSwitch-HX is preset internally.         UV prevents auto-restart attempts after the output goes out of
However, with a resistor connected between EXTERNAL                     regulation. This eliminates power down glitches caused by slow
CURRENT LIMIT (X) pin (Y, E/L and M packages) or MULTI-                 discharge of the large input storage capacitor present in
FUNCTION (M) pin (P and G package) and SOURCE pin (for                  applications such as standby supplies. A single resistor
TOP259-261 Y, the X pin is connected to the SIGNAL GROUND               connected from the VOLTAGE-MONITOR pin (Y, E/L and M
(G) pin), current limit can be programmed externally to a lower         packages) or MULTI-FUNCTION pin (P and G packages) to the
level between 30% and 100% of the default current limit. By             rectified DC high voltage bus sets UV threshold during power
setting current limit low, a larger TOPSwitch-HX than necessary         up. Once the power supply is successfully turned on, the UV
for the power required can be used to take advantage of the             threshold is lowered to 44% of the initial UV threshold to allow
lower R for higher efficiency/smaller heat sinking                      extended input voltage operating range (UV low threshold). If
                                                                        the UV low threshold is reached during operation without the
                 DS(ON)                                                 power supply losing regulation, the device will turn off and stay
                                                                        off until UV (high threshold) has been reached again. If the
requirements. TOPSwitch-HX current limit reduction initial              power supply loses regulation before reaching the UV low
tolerance through the X pin (or M pin) has been improved                threshold, the device will enter auto-restart. At the end of each
significantly compare with previous TOPSwitch-GX. With a                auto-restart cycle (S15), the UV comparator is enabled. If the
second resistor connected between the EXTERNAL CURRENT                  UV high threshold is not exceeded, the MOSFET will be
LIMIT (X) pin (Y, E/L and M packages) or MULTI-FUNCTION (M)             disabled during the next cycle (see Figure 11). The UV feature
pin (P and G package) and the rectified DC high voltage bus,            can be disabled independent of the OV feature.
the current limit is reduced with increasing line voltage, allowing
a true power limiting operation against line variation to be
implemented. When using an RCD clamp, this power limiting
technique reduces maximum clamp voltage at high line. This
allows for higher reflected voltage designs as well as reducing
clamp dissipation.

The leading edge blanking circuit inhibits the current limit
comparator for a short time after the output MOSFET is turned

   10                                                                                                            www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                             TOP252-262

Line Overvoltage Shutdown (OV)                                            clamp network, bias winding return or power traces from other
The same resistor used for UV also sets an overvoltage                    converters. If the line sensing features are used, then the sense
threshold, which, once exceeded, will force TOPSwitch-HX to               resistors must be placed within 10 mm of the V-pin to minimize
stop switching instantaneously (after completion of the current           the V-pin node area. The DC bus should then be routed to the
switching cycle). If this condition lasts for at least 100 s, the         line sense resistors. Note that external capacitance must not
TOPSwitch-HX output will be forced into off state. Unlike with            be connected to the V-pin as this may cause misoperaton of the
TOPSwitch-GX, however, when the line voltage is back to                   V pin related functions.
normal with a small amount of hysteresis provided on the OV
threshold to prevent noise triggering, the state machine sets to          Hysteretic or Latching Output Overvoltage Protection (OVP)
S13 and forces TOPSwitch-HX to go through the entire auto-
restart sequence before attempting to switch again. The ratio             The detection of the hysteretic or latching output overvoltage
of OV and UV thresholds is preset at 4.5, as can be seen in
Figure 12. When the MOSFET is off, the rectified DC high                  protection (OVP) is through the trigger of the line overvoltage
voltage surge capability is increased to the voltage rating of the
MOSFET (700 V), due to the absence of the reflected voltage               threshold. The V-pin or M-pin voltage will drop by 0.5 V, and
and leakage spikes on the drain. The OV feature can be
disabled independent of the UV feature.                                   the controller measures the external attached impedance

In order to reduce the no-load input power of TOPSwitch-HX                immediately after this voltage drops. If I or I exceeds I
designs, the V-pin (or M-pin for P Package) operates at very low                                                                 V    M      OV(LS)
currents. This requires careful layout considerations when
designing the PCB to avoid noise coupling. Traces and                     (336 A typical) longer than 100 s, TOPSwitch-HX will latch
components connected to the V-pin should not be adjacent to
any traces carrying switching currents. These include the drain,          into a permanent off state for the latching OVP. It only can be

                                                                          reset if VV or VM goes below 1 V or VC goes below the power-
                                                                          up-reset threshold (V ) C(RESET) and then back to normal.

                                                                          If IV or IM does not exceed IOV(LS) or exceeds no longer than
                                                                          100 s, TOPSwitch-HX will initiate the line overvoltage and the
                                                                          hysteretic OVP. Their behavior will be identical to the line

                                                                          overvoltage shutdown (OV) that has been described in detail in

                                                                          the previous section.

Voltage Monitor and External Current Limit Pin Table*

Figure Number                                             16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Three Terminal Operation
Line Undervoltage                                         
Line Overvoltage
Line Feed-Forward (DC )                                                                                                               

                                                     MAX                                                                              

Output Overvoltage Protection                                                                                                         
Overload Power Limiting
External Current Limit                                            
Remote ON/OFF
Device Reset                                                                                                

                                                                                                                                 

                                                                                                                  

                                                                                                                                             

*This table is only a partial list of many VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Configurations that are possible.

Table 2. VOLTAGE MONITOR (V) Pin and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin Configuration Options.

Multi-Function Pin Table*

Figure Number                                             29  30  31  32  33                         34  35    36            37     38   39  40
Three Terminal Operation
Line Undervoltage                                         
Line Overvoltage
Line Feed-Forward (DCMAX)                                                
Output Overvoltage Protection
Overload Power Limiting                                                                              
External Current Limit
Remote ON/OFF                                                         
Device Reset
                                                                     

                                                                                                               

                                                                                                                                         

                                                                                                                                         

                                                                                                                                             

*This table is only a partial list of many MULTI-FUNCTIONAL Pin Configurations that are possible.

Table 3. MULTI-FUNCTION (M) Pin Configuration Options.

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                                                                                                                                             Rev. F 01/09
              TOP252-262

                                                                          M Pin

                                X Pin                                               V Pin
                                                                                            IOV
                                                 IREM(N)             IUV                                          IOV(LS)
                                                                                                 (Non-Latching) (Latching)
Output       (Enabled)
MOSFET        (Disabled)                                                                                                      I
Switching
                                                                                                                              I
                                                              Disabled when supply
                                                              output goes out of                                              I
                                                              regulation

              ILIMIT (Default)

Current
Limit

              DCMAX (78%)

Maximum
Duty Cycle

                                           VBG
Pin Voltage

              -250 -200 -150 -100 -50                      0         25   50     75 100 125      336 I

                           X and V Pins (Y, E, L and M Packages) and M Pin (P and G Packages) 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. For a detailed description of
                each functional pin operation refer to the Functional Description section of the data sheet.

                                                                                                                                                                                                                                        PI-4646-071708

Figure 12. MULTI-FUNCTION (P and G package). VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL CURRENT LIMIT (Y, E/L and M package) Pin Characteristics.

The circuit examples shown in Figures 41, 42 and 43 show a                The primary sensed OVP protection circuit shown in Figures 41,
simple method for implementing the primary sensed over-                   42 and 43 is triggered by a significant rise in output voltage (and
voltage protection.                                                       therefore bias winding voltage). If the power supply is operating
                                                                          under heavy load or low input line conditions when an open
During a fault condition resulting from loss of feedback, output          loop occurs, the output voltage may not rise significantly.
                                                                          Under these conditions, a latching shutdown will not occur until
voltage will rapidly rise above the nominal voltage. The increase         load or line conditions change. Nevertheless, the operation
                                                                          provides the desired protection by preventing significant rise in
in output voltage will also result in an increase in the voltage at       the output voltage when the line or load conditions do change.
                                                                          Primary side OVP protection with the TOPSwitch-HX in a typical
the output of the bias winding. A voltage at the output of the            application will prevent a nominal 12 V output from rising above
                                                                          approximately 20 V under open loop conditions. If greater
bias winding that exceeds of the sum of the voltage rating of the         accuracy is required, a secondary sensed OVP circuit is
                                                                          recommended.
Zener diode connected from the bias winding output to the

V-pin (or M-pin) and V-pin (or M-pin) voltage, will cause a

current in excess of I or I to be injected into the V-pin
              V  M

(or M-pin), which will trigger the OVP feature.

   12                                                                                            www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                           TOP252-262

Line Feed-Forward with DC Reduction                                     Soft-Start
                                                                   MAX  The 17 ms soft-start sweeps the peak drain current and
                                                                        switching frequency linearly from minimum to maximum value
The same resistor used for UV and OV also implements line voltage       by operating through the low frequency PWM mode and the
feed-forward, which minimizes output line ripple and reduces            variable frequency mode before entering the full frequency
power supply output sensitivity to line transients. Note that for the   mode. In addition to start-up, soft-start is also activated at
same CONTROL pin current, higher line voltage results in smaller        each restart attempt during auto-restart and when restarting
operating duty cycle. As an added feature, the maximum duty             after being in hysteretic regulation of CONTROL pin voltage (V ),
cycle DC is also reduced from 78% (typical) at a voltage slightly
                                                                                                                                                                                                                   C
                   MAX
                                                                        due to remote OFF or thermal shutdown conditions. This
lower than the UV threshold to 36% (typical) at the OV threshold.       effectively minimizes current and voltage stresses on the output
DC of 36% at high line was chosen to ensure that the power              MOSFET, the clamp circuit and the output rectifier during start-
                                                                        up. This feature also helps minimize output overshoot and
       MAX
                                                                        prevents saturation of the transformer during start-up.
capability of the TOPSwitch-HX is not restricted by this feature
under normal operation. TOPSwitch-HX provides a better fit to the       Shutdown/Auto-Restart
ideal feed-forward by using two reduction slopes: -1% per A for all     To minimize TOPSwitch-HX power dissipation under fault
bus voltage less than 195 V (typical for 4 M line impedance) and        conditions, the shutdown/auto-restart circuit turns the power
-0.25% per A for all bus voltage more than 195 V. This dual             supply on and off at an auto-restart duty cycle of typically 2% if
slope line feed-forward improves the line ripple rejection              an out of regulation condition persists. Loss of regulation
significantly compared with the TOPSwitch-GX.                           interrupts the external current into the CONTROL pin. VC
                                                                        regulation changes from shunt mode to the hysteretic auto-
Remote ON/OFF                                                           restart mode as described in CONTROL pin operation section.
TOPSwitch-HX can be turned on or off by controlling the                 When the fault condition is removed, the power supply output
current into the VOLTAGE-MONITOR pin or out from the                    becomes regulated, V regulation returns to shunt mode, and
EXTERNAL CURRENT LIMIT pin (Y, E/L and M packages) and
into or out from the MULTI-FUNCTION pin (P and G package,                                                                C
see Figure 12). In addition, the VOLTAGE-MONITOR pin has a
1 V threshold comparator connected at its input. This voltage           normal operation of the power supply resumes.
threshold can also be used to perform remote ON/OFF control.
                                                                        Hysteretic Over-Temperature Protection
When a signal is received at the VOLTAGE-MONITOR pin or the             Temperature protection is provided by a precision analog circuit
EXTERNAL CURRENT LIMIT pin (Y, E/L and M packages) or the               that turns the output MOSFET off when the junction
MULTI-FUNCTION pin (P and G package) to disable the output              temperature exceeds the thermal shutdown temperature
through any of the pin functions such as OV, UV and remote              (142 C typical). When the junction temperature cools to below
ON/OFF, TOPSwitch-HX always completes its current switching             the lower hysteretic temperature point, normal operation
cycle before the output is forced off.                                  resumes, thus providing automatic recovery. A large hysteresis
                                                                        of 75 C (typical) is provided to prevent overheating of the PC
As seen above, the remote ON/OFF feature can also be used as            board due to a continuous fault condition. V is regulated in
a standby or power switch to turn off the TOPSwitch-HX and
keep it in a very low power consumption state for indefinitely                                                                                                              C
long periods. If the TOPSwitch-HX is held in remote off state for
long enough time to allow the CONTROL pin to discharge to the           hysteretic mode, and a 4.8 V to 5.8 V (typical) triangular waveform
internal supply undervoltage threshold of 4.8 V (approximately
32 ms for a 47 F CONTROL pin capacitance), the CONTROL                  is present on the CONTROL pin while in thermal shutdown.
pin goes into the hysteretic mode of regulation. In this mode,
the CONTROL pin goes through alternate charge and discharge             Bandgap Reference
cycles between 4.8 V and 5.8 V (see CONTROL pin operation               All critical TOPSwitch-HX internal voltages are derived from a
section above) and runs entirely off the high voltage DC input,         temperature-compensated bandgap reference. This voltage
but with very low power consumption (160 mW typical at                  reference is used to generate all other internal current
230 VAC with M or X pins open). When the TOPSwitch-HX is                references, which are trimmed to accurately set the switching
remotely turned on after entering this mode, it will initiate a         frequency, MOSFET gate drive current, current limit, and the
normal start-up sequence with soft-start the next time the              line OV/UV/OVP thresholds. TOPSwitch-HX has improved
CONTROL pin reaches 5.8 V. In the worst case, the delay from            circuitry to maintain all of the above critical parameters within
remote on to start-up can be equal to the full discharge/charge         very tight absolute and temperature tolerances.
cycle time of the CONTROL pin, which is approximately 125 ms
for a 47 F CONTROL pin capacitor. This reduced                          High-Voltage Bias Current Source
consumption remote off mode can eliminate expensive and
unreliable in-line mechanical switches. It also allows for              This high-voltage current source biases TOPSwitch-HX from the
microprocessor controlled turn-on and turn-off sequences that
may be required in certain applications such as inkjet and laser        DRAIN pin and charges the CONTROL pin external capacitance
printers.
                                                                        during start-up or hysteretic operation. Hysteretic operation

                                                                        occurs during auto-restart, remote OFF and over-temperature

                                                                        shutdown. In this mode of operation, the current source is

                                                                        switched on and off, with an effective duty cycle of approxi-

                                                                        mately 35%. This duty cycle is determined by the ratio of

                                                                        CONTROL pin charge (I ) and discharge currents (I and I ).
                                                                        C                                     CD1                   CD2

                                                                        This current source is turned off during normal operation when

                                                                        the output MOSFET is switching. The effect of the current

                                                                        source switching will be seen on the DRAIN voltage waveform

                                                                        as small disturbances and is normal.

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                                                                                                                   Rev. F 01/09
              TOP252-262

              CONTROL (C)                    Y, E/L and M Package                   TOPSwitch-HX
                                                                      200 MA

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

                                                                   VBG + VT

              EXTERNAL CURRENT LIMIT (X)                                                       (Voltage Sense)
                        VOLTAGE MONITOR (V)
                                                                                    1V
                                                                              VREF
                                                                                     (Positive Current Sense - Undervoltage,
                                                                                      Overvoltage, ON/OFF, Maximum Duty

                                                                                           Cycle Reduction, Output Over-
                                                                                                   voltage Protection)

                                                                              400 MA

                                                                                                                              PI-4714-071408

Figure 13a. VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin Input Simplified Schematic.

              CONTROL (C)                    P and G Package                  TOPSwitch-HX
                                                           200 MA

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

                                                                VBG + VT

              MULTI-FUNCTION (M)

                                                                   VREF

                                                                             (Positive Current Sense - Undervoltage,
                                                                         Overvoltage, Maximum Duty Cycle Reduction,

                                                                                   Output Overvoltage Protection)

                                                                   400 MA

                                                                                                                              PI-4715-071408

Figure 13b. MULTI-FUNCTION (M) Pin Input Simplified Schematic.

   14                                                                                                                 www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                            TOP252-262

Typical Uses of FREQUENCY (F) Pin

+                                                               +

   DC             D                                                DC    D
Input                                                           Input
Voltage                  CONTROL                                Voltage         CONTROL
                                          C                                                      C
   -                                                               -
                  S  F                                                   S  F

                                                PI-2654-071700                                                 PI-2655-071700

Figure 14. Full Frequency Operation (132 kHz).                  Figure 15. Half Frequency Operation (66 kHz).

www.powerint.com                                                                                                  15

                                                                                                               Rev. F 01/09
           TOP252-262

Typical Uses of VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins

                                                       TOP252-258M TOP254-258Y  +

+                                                                                                                                                   TOP259-261Y

                                         D     CX V

                                         S SSS S            VXCS F D

   DC                          D                     SC                            DC                                    VXCSG D
Input                                                                           Input                                       CS D
Voltage                                                                         Voltage

                 D      V                                                                   D     V

                     CONTROL                                    C SD                           CONTROL
                                      C                                                                         C

-                S      XF                                                      -           S     XG

                                                            PI-4716-020508                                               PI-4984-020708

Figure 16a. Three Terminal Operation (VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL              Figure 16b. Three Terminal Operation (VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL
               CURRENT LIMIT Features Disabled. FREQUENCY Pin Tied to                          CURRENT LIMIT Features Disabled for TOP259-261 Y Packages.
               SOURCE or CONTROL Pin) for TOP254-258 Y Packages.

+                                                                                    +                             VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)
                                                                                                                   VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
                                             eSIP L Package eSIP E Package            DC
                                                                                    Input
                                                                                   Voltage                         For RLS = 4 M7
                                                                                                                         VUV = 102.8 VDC
                               VXC FS D              VXC FS D                                     RLS 4 M7               VOV = 451 VDC
                                                         C SD
   DC                                    C SD                                                                      DCMAX@100 VDC = 76%
Input                                                                                                             DCMAX@375 VDC = 41%
Voltage

                 D      V                                                                      D      V

                     CONTROL                                                                         CONTROL
                                      C                                                                               C

-                S      XF                                                               -     S

                                                            PI-4956-071708                                                         PI-4717-120307

Figure 16c. Three Terminal Operation (VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL              Figure 17. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage and Line Feed-Forward.
               CURRENT LIMIT Features Disabled. FREQUENCY Pin Tied to
               SOURCE or CONTROL Pin) for TOP252-262 L and E Packages.

     +                                                                               +                             VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)
                                                                                                                   VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
        DC                                                                            DC
      Input                                 VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)         Input                          For RLS = 4 M7
    Voltage                                 VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)        Voltage                              VUV = 102.8 VDC
Reset 10 k7                                                                                                             VOV = 451 VDC
                                            For RLS = 4 M7
                                               VUV = 102.8 VDC                                                           Sense Output Voltage
                        RLS 4 M7               VOV = 451 VDC                                      RLS 4 M7

                                               Sense Output Voltage                                   VROVP              ROVP
                                                                                                                         DCMAX @ 100 VDC = 76%
                                            DCMAX @ 100 VDC = 76%                                                        DCMAX @ 375 VDC = 41%
                                            DCMAX @ 375 VDC = 41%
                     D      V                                                                  D      V

                        CONTROL                                                                   CONTROL
                                                                                                                   C
                 QR                         C                                                                            ROVP >3k7

              -      S                                                                   -     S

                                                            PI-4756-121007                                               PI-4719-120307

Figure 18. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and    Figure 19. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and
               Latched Output Overvoltage Protection.                                          Hysteretic Output Overvoltage Protection.

   16                                                                                                                    www.powerint.com

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                                                                                                    TOP252-262

Typical Uses of VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins (cont.)

  +                                        4 M7   VUV = RLS IUV + VV (IV = IUV)    +                                    VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
                                                                                                                 4 M7
   DC                                               For Values Shown                  DC       RLS
Input                                                VUV = 103.8 VDC               Input                               For Values Shown
Voltage                                                                            Voltage
                                                  RLS                                                                     VOV = 457.2 VDC
         6.2 V
                                           40 k7                                                                 55 k7

                                                                                               D                 V                        1N4148

                  D                     V

                     CONTROL                                                                                  CONTROL
                                      C                                                                                        C

-                 S                                                                -           S

                                                                 PI-4720-120307                                                                   PI-4721-120307

Figure 20. Line Sensing for Undervoltage Only (Overvoltage Disabled).              Figure 21. Line-Sensing for Overvoltage Only (Undervoltage Disabled). Maximum
                                                                                                  Duty Cycle Reduced at Low Line and Further Reduction with
                                                                                                  Increasing Line Voltage.

+                                                 For RIL = 12 k7                     +                                           ILIMIT = 100% @ 100 VDC
                                                                                                                                  ILIMIT = 53% @ 300 VDC
                                                  ILIMIT = 61%                            RLS  2.5 M7
                                                                                                           D                      TOP259-261YN would
                                                  For RIL = 19 k7                     DC                                          use the G pin as the
                                                     ILIMIT = 37%                   Input                                         return for R .
                                                                                   Voltage
   DC                                             See Figure 55b for other                                                                                                IL
Input
Voltage           D                               resistor values (RIL).                                      CONTROL
                                                                                                                               C
   -                 CONTROL
                                      C

                  S                     X         TOP259-261YN would                           S              X
                                                  use the G pin as the
                                        RIL       return for RIL.                                             RIL

                                                                                   -                          6 k7

                                                                 PI-4722-021308                                                                   PI-4723-011008

Figure 22. External Set Current Limit.                                             Figure 23. Current Limit Reduction with Line Voltage.

  +                                          QR can be an optocoupler              +                                              QR can be an optocoupler
                                             output or can be replaced by
   DC                                        a manual switch.                                                                     output or can be replaced
Input
Voltage                                                                                                                           by a manual switch.

                                             TOP259-261YN would                                                                           For RIL = 12 k7
                                                                                                                                             ILIMIT = 61%
                                             use the G pin as the
                                                                                                                                          For RIL = 19 k7
                  D                          return for QR.                           DC       D                                             ILIMIT = 37%
                                                                                    Input
                     CONTROL                                                       Voltage            CONTROL
                                      C                                                                                C
                                                                                      -
                                                                                                                                          TOP259-261YN would

                  S                     X                                                      S              X                           use the G pin as the

                     QR                                  ON/OFF                                                     RIL QR                return for QR.
                                             47 K7                                                                                                       ON/OFF
-
                                                                                                                                          16 k7

                                                                 PI-2625-011008                                                                   PI-4724-011008

Figure 24. Active-on (Fail Safe) Remote ON/OFF.                                    Figure 25. Active-on Remote ON/OFF with Externally Set Current Limit.

www.powerint.com                                                                                                                                             17

                                                                                                                                                          Rev. F 01/09
           TOP252-262

Typical Uses of VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins (cont.)

         +                              VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)                 +                                      VUV = IUV x RLS + VV (IV = IUV)         PI-4726-021308
                                        VOV = IOV RLS + VV (IV = IoV)                                                        VOV = IOV x RLS + VV (IV = IoV)
             DC                                                                            DC
            Input         RLS     4 M7  DCMAX@100 VDC = 76%                               Input                    RLS     4 M7 For RLS = 4 M7
          Voltage                       DCMAX@375 VDC = 41%                             Voltage                                          VUV = 102.8 VDC

TOP259-261YN would                            QR can be an optocoupler        TOP259-261YN would                                            VOV = 451 VDC
use the G pin as the                                                          use the G pin as the
return for QR.         D          V           output or can be replaced       return for RIL.                   D          V   DCMAX @ 100 VDC = 76%
                                              by a manual switch.                                                              DCMAX @ 375 VDC = 41%
           -                                                                             -
                          CONTROL                   For RIL = 12 k7                                                     CONTROL
                                           C           ILIMIT = 61%                                                                      C

                       S       X                                                                                S       X                   For RIL = 12 k7
                                                                                                                                               ILIMIT = 61%

                                     RIL QR                     ON/OFF                                                    RIL               See Figure 55b for
                                                    16 k7                                                               12 k7               other resistor values
                                                                                                                                            (RIL) to select different
                                                     PI-4725-011008                                                                         ILIMIT values.

Figure 26. Active-on Remote ON/OFF with Line-Sense and External               Figure 27. Line Sensing and Externally Set Current Limit.
               Current Limit.

                                             +                                       VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)
                                                                                     VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
                                                DC
                                              Input                                  For RLS = 4 M7
                                            Voltage                                            VUV = 102.8 VDC
                                        Reset 10 k7                        RLS 4 M7            VOV = 451 VDC

                                                                                               Sense Output Voltage

                                                                                     DCMAX @ 100 VDC = 76%
                                                                                     DCMAX @ 375 VDC = 41%
                                                                        D  V
                                                                 QR
                                                                           CONTROL
                                                                                            C

                                                 -                  S

                                                                                                        PI-4756-121007

                                  Figure 28. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and
                                                 Latched Output Overvoltage Protection with Device Reset.

Typical Uses of MULTI-FUNCTION (M) Pin

              +                                                                                  +                             VUV = IUV RLS + VM (IM = IUV)
                                                                                                                               VOV = IOV RLS + VM (IM = IOV)
                                                                                                  DC
                                                 D   C           M                              Input                                For RLS = 4 M7
                                                                                               Voltage             RLS 4 M7 VUV = 102.8 VDC
                                                 SS SS
                                                                                                                                          VOV = 451 VDC

                 DC                                                                                                            DCMAX @ 100 VDC = 76%
               Input                                                                                                           DCMAX @ 375 VDC = 41%
              Voltage

                       D          M           D                     SC                                          D       M

                          CONTROL                                                                                       CONTROL
                                           C                                                                                             C

              -        S                                                                       -                S

                                                     PI-4727-061207                                                                         PI-4728-120307

Figure 29. Three Terminal Operation (MULTI-FUNCTION Features Disabled).       Figure 30. Line Sensing for Undervoltage, Overvoltage and Line Feed-Forward.

   18                                                                                                                                       www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                TOP252-262

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

  +                            VUV = IUV RLS + VM (IM = IUV)                  +                                   VUV = IUV RLS + VM (IM = IUV)
                               VOV = IOV RLS + VM (IM = IOV)                                                      VOV = IOV RLS + VM (IM = IOV)
   DC                                                                            DC
Input                                                                         Input                                For RLS = 4 M7
Voltage                                                                       Voltage                                        VUV = 102.8 VDC
                                                                                                                             VOV = 451 VDC
                               For RLS = 4 M7
                                         VUV = 102.8 VDC                                                                     Sense Output Voltage
                     RLS 4 M7            VOV = 451 VDC                                                RLS 4 M7

                                         Sense Output Voltage                                                VROVP           ROVP

                               DCMAX @ 100 VDC = 76%
                               DCMAX @ 375 VDC = 41%
                  D  M                                                                             D         M               DCMAX @ 100 VDC = 76%
                                                                                                         CONTROL DCMAX @ 375 VDC = 41%
                     CONTROL
                                      C                                                                             C                R       >3k7
                                                                                                                                        OVP

-                 S                                                           -                    S

                                               PI-4729-120307                                                                        PI-4730-120307

Figure 31. Line Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and  Figure 32. Line Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and
               Latched Output Overvoltage Protection.                                        Hysteretic Output Overvoltage Protection.

  +                  4 M7      VUV = RLS IUV + VM (IM = IUV)                   +            4 M7                      VOV = IOV RLS + VM (IM = IOV)
                                                                                       RLS
   DC                            For Values Shown                                DC                                For Values Shown
Input                                VUV = 103.8 VDC                          Input                                    VOV = 457.2 VDC
Voltage                                                                       Voltage
                               RLS
         6.2 V
                     40 k7                                                                            55 k7

                                                                                                                             1N4148

                  D  M                                                                             D         M

                     CONTROL                                                                             CONTROL
                                      C                                                                                   C

-                 S                                                           -                    S

                                         PI-4731-120307                                                                              PI-4732-120307

Figure 33. Line Sensing for Undervoltage Only (Overvoltage Disabled).         Figure 34. Line Sensing for Overvoltage Only (Undervoltage Disabled). Maximum
                                                                                             Duty Cycle Reduced at Low Line and Further Reduction with
                                                                                             Increasing Line Voltage.

  +                                      For RIL = 12 k7                      +                                              ILIMIT = 100% @ 100 VDC
                                           ILIMIT = 61%                                                                      ILIMIT = 53% @ 300 VDC
   DC                                                                                RLS 2.5 M7
Input                                   For RIL = 19 k7
Voltage                                    ILIMIT = 37%

           RIL                           See Figures 55b for other               DC
                                                                               Input
                                         resistor values (RIL) to             Voltage
                                         select different ILIMIT values.
                  D  M                                                                   RIL 6 k7     D         M

                     CONTROL                                                                             CONTROL
                                      C                                                                                   C

-                 S                                                           -                       S

                                               PI-4733-021308                                                                        PI-4734-092107

Figure 35. Externally Set Current Limit (Not Normally Required See M Pin    Figure 36. Current Limit Reduction with Line Voltage (Not Normally Required
               Operation Description).                                                       See M Pin Operation Description).

www.powerint.com                                                                                                                                 19

                                                                                                                                              Rev. F 01/09
           TOP252-262

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.

            DC                 D  M                                                    DC                 D       M              For RIL = 12 k7
          Input                                                                      Input                                          ILIMIT = 61%
         Voltage                                                                    Voltage
                                                                                                                                 For RIL = 19 k7
                     QR                                                                          RIL                                ILIMIT = 37%
ON/OFF
                                  CONTROL                                                                    CONTROL                           PI-4735-092107
         4-7 k7                                    C                                                                          C

                                                                                    ON/OFF            QR

                               S                                                            16  k7        S

                                                                                            -

                                                          PI-2519-040501

Figure 37. Active-on (Fail Safe) Remote ON/OFF.                                     Figure 38. Active-on Remote ON/OFF with Externally Set Current Limit
                                                                                                   (see M Pin Operation Description).

+                                                  QR can be an optocoupler               +                           VUV = IUV RLS + VM (IM = IUV)
                                                                                                                      VOV = IOV RLS + VM (IM = IOV)
                                                   output or can be replaced                DC
                                                                                           Input
                                                   by a manual switch.                   Voltage
                                                                                    Reset 10 k7
                                                                                                                     For RLS = 4 M7
                                                                                                                  4 M7 VUV = 102.8 VDC
                                                                                                             RLS           VOV = 451 VDC

            ON/OFF       7 k7     QR                                                                                             Sense Output Voltage
   DC                    D
Input                                    RMC      24 k7  RMC = 2RIL                                                  DCMAX @ 100 VDC = 76%
Voltage                           M

                                                                                                          D       M   DCMAX @ 375 VDC = 41%

                               CONTROL                                                                       CONTROL
                                                C
              RIL 12 k7                                                                               QR              C

-                        S                                                                  -             S

                                                          PI-4736-060607                                                             PI-4757-120307

Figure 39. Active-off Remote ON/OFF with Externally Set Current Limit               Figure 40. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and
               (see M Pin Operation Description).                                                  Latched Output Overvoltage Protection with Device Reset.

   20                                                                                                                            www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                                               TOP252-262

Application Examples                                                                   winding. Zener VR2 will break down and current will flow into
                                                                                       the "M" pin of the TOPSwitch initiating a hysteretic overvoltage
A High Efficiency, 35 W, Dual Output - Universal Input                                 protection with automatic restart attempts. Resistor R5 will limit
Power Supply                                                                           the current into the M pin to < 336 A, thus setting hysteretic
The circuit in Figure 41 takes advantage of several of the                             OVP. If latching OVP is desired, the value of R5 can be reduced
TOPSwitch-HX features to reduce system cost and power                                  to 20 .
supply size and to improve efficiency. This design delivers
35 W total continuous output power from a 90 VAC to 265 VAC                            The output voltage is controlled using the amplifier TL431.
input at an ambient of 50 C in an open frame configuration. A                         Diode D9, capacitor C20 and resistor R16 form the soft finish
nominal efficiency of 84% at full load is achieved using                               circuit. At startup, capacitor C20 is discharged. As the output
TOP258P. With a DIP-8 package, this design provides 35 W                               voltage starts rising, current flows through the optocoupler diode
continuous output power using only the copper area on the                              inside U2A, resistor R13 and diode D9 to charge capacitor C20.
circuit board underneath the part as a heat sink. The different                        This provides feedback to the circuit on the primary side. The
operating modes of the TOPSwitch-HX provide significant                                current in the optocoupler diode U2A gradually decreases as the
improvement in the no-load, standby, and light load                                    capacitor C20 becomes charged and the control amplifier IC U3
performance of the power supply as compared to the previous                            becomes operational. This ensures that the output voltage
generations of the TOPSwitch.                                                          increases gradually and settles to the final value without any
                                                                                       overshoot. Resistor R16 ensures that the capacitor C20 is
Resistors R3 and R4 provide line sensing, setting line UV at                           maintained charged at all times after startup, which effectively
100 VDC and line OV at 450 VDC.                                                        isolates C20 from the feedback circuit after startup. Capacitor
                                                                                       C20 discharges through R16 when the supply shuts down.
Diode D5, together with resistors R6, R7, capacitor C6 and TVS
VR1, forms a clamp network that limits the drain voltage of the                        Resistors R20, R21 and R18 form a voltage divider network.
TOPSwitch after the integrated MOSFET turns off. TVS VR1                               The output of this divider network is primarily dependent on the
provides a defined maximum clamp voltage and typically only                            divider circuit formed using R20 and R21 and will vary to some
conducts during fault conditions such as overload. This allows                         extent for changes in voltage at the 15 V output due to the
the RCD clamp (R6, R7, C6 and D5) to be sized for normal                               connection of resistor R18 to the output of the divider network.
operation, thereby maximizing efficiency at light load. Should                         Resistor R19 and Zener VR3 improve cross regulation in case
the feedback circuit fail, the output of the power supply may                          only the 5 V output is loaded, which results in the 15 V output
exceed regulation limits. This increased voltage at output will                        operating at the higher end of the specification.
also result in an increased voltage at the output of the bias

                                                      C6                       C7                 R11    C12
                                                    3.9 nF                  2.2 nF                33 7  470 pF
                                                     1 kV                  250 VAC                      100 V

                                           R6                                 T1                         D7              C13    C14      L2     C15                            +12 V,
                                                                        2 EER28 7                     SB560            680 MF          3.3 MH                                    2A
                                         22 k7                                                                                 680 MF          220 MF                           RTN
                                          2W                                            C16                             25 V    25 V            25 V                           +5 V,
                                                                                       470 pF                                                                                  2.2 A
                  D1       D2                                     VR1                  100 V                    R12                      L3             C18
                                                              P6KE200A                                          33 7                   3.3 MH                                  RTN
                  1N4937 1N4007                                                                                                                        220 MF
                                                                                                                                                        10 V
                                                                        3   11

                                                      R7                4           9               D8
                                                                                                  SB530
                                                    20 7
                                                    1/2 W

                  D3       D4               R3        D5                            6                    C10                 C17
                                         2.0 M7     FR106                                                                  2200 MF
                                                                                        D6 R10          10 MF      C11 10 V
                                                                                     FR106 4.7 7        50 V
                                                                                    5                            2.2 nF
                  1N4937 1N4007                                                                                                                                R19
                                                                                                                250 VAC                                        10 7

   L1                                       R4                                                                                                 VR3
6.8 mH                                   2.0 M7

                                                                                                                                       R14 BZX55B8V2
                                                                                                                                       22 7
                                   C4                                                                                  R13                     8.2 V
                                                                                                                      330 7
             R1 R2               100 MF                                                                                                C19     2%
            1 M7 1 M7            400 V
                                                                            VR2                                                        1.0 MF
                                                                R5 1N5250B
                                                              5.1 k7 20 V                                                              50 V

       F1       C3                                                                                                                     R15
    3.15 A   220 nF                                                                                                                    1 k7
            275 VAC
L                                                             TOPSwitch-HX               U2B                            U2A
E                   RT1 O                                                              PS2501-                        PS2501-
                   10 7 t                        D         M            U1                                                                       R18             R20
                                                                                        1-H-A                          1-H-A
                                                    CONTROL TOP258PN                                                                           196 k7          12.4 k7
                                                                                                                                                 1%               1%
                                                              C                                                                      R17
                                                                                                                R16                 10 k7
N                                                                            R8                                10 k7     D9
                                                                            6.8 7                                     1N4148
90 - 265                                         S
  VAC                                                              C8          C9                                                               C21
                                                                             47 MF                                                             220 nF
                                                                100 nF        16 V
                                                                  50 V                                                                          50 V

                                                                                                                C20     U3                                               R21
                                                                                                                      TL431                                             10 k7
                                                                                                               10 MF
                                                                                                               50 V     2%                                                1%

                                                                                                                                                               PI-4747-020508

Figure 41. 35 W Dual Output Power Supply using TOP258PN.

www.powerint.com                                                                                                                                                                  21

                                                                                                                                                                               Rev. F 01/09
           TOP252-262

A High Efficiency, 150 W, 250 380 VDC Input                                               dissipated by VR1 and VR3, the leakage energy instead being
Power Supply                                                                                dissipated by R1 and R2. However, VR1 and VR3 are essential
The circuit shown in Figure 42 delivers 150 W (19 V @ 7.7 A) at                             to limit the peak drain voltage during start-up and/or overload
84% efficiency using a TOP258Y from a 250 VDC to 380 VDC                                    conditions to below the 700 V rating of the TOPSwitch-HX
input. A DC input is shown, as typically at this power level a                              MOSFET. The schematic shows an additional turn-off snubber
power factor correction stage would precede this supply,                                    circuit consisting of R20, R21, R22, D5 and C18. This reduces
providing the DC input. Capacitor C1 provides local decoupling,                             turn-off losses in the TOPSwitch-HX.
necessary when the supply is remote from the main PFC output
capacitor.                                                                                   The secondary is rectified and smoothed by D2, D3 and C5,
                                                                                             C6, C7 and C8. Two windings are used and rectified with
The flyback topology is still usable at this power level due to the                          separate diodes D2 and D3 to limit diode dissipation. Four
high output voltage, keeping the secondary peak currents low                                 capacitors are used to ensure their maximum ripple current
enough so that the output diode and capacitors are reasonably                                specification is not exceeded. Inductor L1 and capacitors C15
sized. In this example, the TOP258YN is at the upper limit of its                            and C16 provide switching noise filtering.
power capability.
                                                                                             Output voltage is controlled using a TL431 reference IC and
Resistors R3, R6 and R7 provide output power limiting,                                       R15, R16 and R17 to form a potential divider to sense the
maintaining relatively constant overload power with input voltage.                           output voltage. Resistor R12 and R24 together limit the
Line sensing is implemented by connecting a 4 M resistor from                                optocoupler LED current and set overall control loop DC gain.
the V pin to the DC rail. Resistors R4 and R5 together form the                              Control loop compensation is achieved using components C12,
4 M line sense resistor. If the DC input rail rises above                                    C13, C20 and R13. Diode D6, resistor R23 and capacitor C19
450 VDC, then TOPSwitch-HX will stop switching until the                                     form a soft finish network. This feeds current into the control
voltage returns to normal, preventing device damage.                                         pin prior to output regulation, preventing output voltage
                                                                                             overshoot and ensuring startup under low line, full load
Due to the high primary current, a low leakage inductance                                    conditions.
transformer is essential. Therefore, a sandwich winding with a
copper foil secondary was used. Even with this technique, the                                Sufficient heat sinking is required to keep the TOPSwitch-HX
leakage inductance energy is beyond the power capability of a                                device below 110 C when operating under full load, low line
simple Zener clamp. Therefore, R1, R2 and C3 are added in                                    and maximum ambient temperature. Airflow may also be
parallel to VR1 and VR3, two series TVS diodes being used to                                 required if a large heat sink area is not acceptable.
reduce dissipation. During normal operation, very little power is

                                                        R1 R2                                2.2 nF          R14           C14
                                                      68 k7 68 k7                           250 VAC          22 7         47 pF
                                                       2W 2W                                                0.5 W
                                                                                               C4                         1 kV

250 - 380                                                                                                                                      C5-C8            C15-C16
  VDC                                                                                                                                          820 MF
                                                                                                                                                25 V            820 MF   +19 V,
                                                                                                                                                        L1                7.7 A
                                                                                            13,14                                                               25 V
                                                                                         1
F1 RT1                                                                    C3
4A                   O                                                  4.7 nF                                                                          3.3 MH
                           R6               R4                           1 kV
           57t          4.7 M7            2.0 M7
                                                                           D1
                          R7                R5                          BYV26C                          11        D2                                                                 RTN
                        4.7 M7            2.0 -7                                                        12  MBR20100CT

                                                                                         4                        D3
                                                                                                            MBR20100CT

                                                  VR1, VR3                                  9,10
                                                  P6KE100A

            C1           R20                                                                         7           R18       C17         C20
           22 MF        1.5 k7                                                                        D4         22 7                 1.0 MF
           400 V         2W                                                                        1N4148       0.5 W     47 pF       50 V
                                                                                                     5       R8           1 kV
                                                                                                            4.7 7
                                                                                             T1                                R12
                                                                                            EI35
                                                                                                                              240 7

                                                                                                                             0.125 W

                                      D5                                          VR2        C9                                         R24
                          R21 1N4937                                            1N5258B     10 MF                                      30 7
                        1.5 k7                                                              50 V                                      0.125 W
                          2W                                                      36 V
                                                                 R19                                          R23           U2                                       R16
                          R22                                    4.7 7  R10                                  15 k7        PC817A                                   31.6 k7
                        1.5 k7                                          6.8 7                               0.125 W
                                                                        C10                                                                                           1%
                          2W                          TOPSwitch-HX      47 MF                                                           R11     C12
                                                                        10 V                                                           1 k7    4.7 nF                R17
                                   C18                           U1                                                                   0.125 W   50 V                562 7
                                 120 pF                                                                                                                               1%
                                   1 kV   D       V   TOP258YN
                                                                                                                                                             C13
                                             CONTROL                                                          U2                                            100 nF
                                                              C                                             PC817B
                                                                                                                                                             50 V
                                          S       XF                                                                C19     D6                   R13
                                                                                                                   10 MF  1N4148                56 k7                 R15
                                                                                                                    50 V                       0.125 W              4.75 k7
                                                                                                                                          U3
              R3                                       C11                                                                              TL431                         1%
                                                      100 nF
           8.06 k7                                     50 V                                                                               2%                         PI-4795-092007
              1%

Figure 42. 150 W, 19 V Power Supply using TOP258YN.                                                                                                         www.powerint.com

   22

Rev. F 01/09
                                                                                                                                                              TOP252-262

A High Efficiency, 20 W continuous 80 W Peak, Universal                                            TOPSwitch-HX and R20, C9, R22 and VR5. Should the bias
Input Power Supply                                                                                   winding output voltage across C13 rise due to output overload
The circuit shown in Figure 43 takes advantage of several of                                         or an open loop fault (opto coupler failure), then VR5 conducts
TOPSwitch-HX features to reduce system cost and power                                                triggering the latching shutdown. To prevent false triggering
supply size and to improve power supply efficiency while                                             due to short duration overload, a delay is provided by R20, R22
delivering significant peak power for a short duration. This                                         and C9.
design delivers continuous 20 W and peak 80 W at 32 V from
an 90 VAC to 264 VAC input. A nominal efficiency of 82% at full                                      To reset the supply following a latching shutdown, the V pin
load is achieved using TOP258MN. The M-package part has an                                           must fall below the reset threshold. To prevent the long reset
optimized current limit to enable design of power supplies                                           delay associated with the input capacitor discharging, a fast AC
capable of delivering high power for a short duration.                                               reset circuit is used. The AC input is rectified and filtered by
                                                                                                     D13 and C30. While the AC supply is present, Q3 is on and Q1
Resistor R12 sets the current limit of the part. Resistors R11                                       is off, allowing normal device operation. However when AC is
and R14 provide line feed forward information that reduces the                                       removed, Q1 pulls down the V pin and resets the latch. The supply
current limit with increasing DC bus voltage, thereby maintaining                                    will then return to normal operation when AC is again applied.
a constant overload power level with increasing line voltage.
Resistors R1 and R2 implement the line undervoltage and over-                                        Transistor Q2 provides an additional lower UV threshold to the
voltage function and also provide feed forward compensation for                                      level programmed via R1, R2 and the V pin. At low input AC
reducing line frequency ripple at the output. The overvoltage                                        voltage, Q2 turns off, allowing the X pin to float and thereby
feature inhibits TOPSwitch-HX switching during a line surge                                          disabling switching.
extending the high voltage withstand to 700 V without device
damage.                                                                                              A simple feedback circuit automatically regulates the output
                                                                                                     voltage. Zener VR3 sets the output voltage together with the
The snubber circuit comprising of VR7, R17, R25, C5 and D2                                           voltage drop across series resistor R8, which sets the DC gain
limits the maximum drain voltage and dissipates energy stored in                                     of the circuit. Resistors R10 and C28 provide a phase boost to
the leakage inductance of transformer T1. This clamp                                                 improve loop bandwidth.
configuration maximizes energy efficiency by preventing C5 from
discharging below the value of VR7 during the lower frequency                                        Diodes D6 and D7 are low-loss Schottky rectifiers, and
operating modes of TOPSwitch-HX. Resistor R25 damps high                                             capacitor C20 is the output filter capacitor. Inductor L3 is a
frequency ringing for reduced EMI.                                                                   common mode choke to limit radiated EMI when long output
                                                                                                     cables are used and the output return is connected to safety
A combined output overvoltage and over power protection                                              earth ground. Example applications where this occurs include
circuit is provided via the latching shutdown feature of                                             PC peripherals, such as inkjet printers.

                                                                                                                         C8            R19 C26
                                                                                                                        1 nF          68 7 100 pF
                                                                                                                     250 VAC          0.5 W 1 kV

                                                                                                                                                    C20                  C31                 32 V
                                                                                                                                                   330 MF
                                                                                                                  1           10                              L2      22 MF   L3     625 mA, 2.5 A
                                                                                                                                                    50 V               50 V                                            PK
                                                                                                                  2
                                                                                                  R25                                                         3.3 MH
                                                                                                 100 7
               D8      D9                                                       VR7                                                      D6-D7                                               RTN
            1N4007  1N4007                                                BZY97C150                               3                      STPS3150
                                                                                                   C5                         9
               D11     D10                                                     150 V             10 nF
            1N4007  1N4007                  C3                                                    1 kV                        5                                               47 MH
                                          120 MF                                    R17
  L1                        to            400 V                                    1 k7        D2                                 C13                                                  C29
5.3 mH                                                   R11                       0.5 W     FR107                   NC           10 MF                                              220 nF
                            RT1                    R1  3.6 M7                                                                              C10
     R23 R24                10 7                 2 M7                                                                             50 V     1 nF                                       50 V
    1 M7 1 M7                                                                                                                            250 VAC
                                                                                                                              4
            C1
         220 nF                                                                                                      T1           D5
        275 VAC
                                                                                                                     EF25 LL4148                     R10
        90 - 264                                                                                                                                     56 7
           VAC                D13             R2         R14                                                                                                    R8
                            1N4007           2 M7      3.6 M7                                                                                       C28       1.5 k7
                                                                                                                                                   330 nF
                                                                                                                                                                   VR3
                                                                                                                                                    50 V       1N5255B

                                                                                                                                                         U2A       28 V
                                                                                                                                                      PC817D
                                                                                                VR5                                C9      R20
                              R3                                                             1N5250B                 R22           1 MF  130 k7
                            2 M7                                                                                     2 M7         100 V
                                                                          D  V                  20 V
                              R4
                      F1    2 M7      R21                                    CONTROL                                                                               R9
                    3.15 A                                                                                                                                        2 k7
                                      1 M7
                                    0.125 W

                                                                                          C                                                                   PI-4833-092007

                                                                          S  X

                                    R15                                   TOPSwitch-HX                               R6
                                    1 k7                                          U4                                 6.8 7

                              C30                         Q1       R12       TOP258MN           C6
                            100 nF                     2N3904     7.5 k7                     100 nF

                            400 V                                   1%                        50 V

                                               Q3                   Q2                                               C7
                                             2N3904              2N3904                                              47 MF

                                    R26                    R18                                                       16 V
                                    68 k7                 39 k7

Figure 43. 20 W Continuous, 80 W Peak, Universal Input Power Supply using TOP258MN.                                                                                                     23
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                                                                                                                                                                                     Rev. F 01/09
              TOP252-262

A High Efficiency, 65 W, Universal Input Power Supply                                     The secondary output from the transformer is rectified by diode
The circuit shown in Figure 44 delivers 65 W (19 V @ 3.42 A) at                           D2 and filtered by capacitors C13 and C14. Ferrite Bead L3 and
88% efficiency using a TOP260EN operating over an input                                   capacitors C15 form a second stage filter and effectively reduce
voltage range of 90 VAC to 265 VAC.                                                       the switching noise to the output.

Capacitors C1 and C6 and inductors L1 and L2 provide                                      Output voltage is controlled using a LM431 reference IC.
common mode and differential mode EMI filtering. Capacitor C2                             Resistor R19 and R20 form a potential divider to sense the
is the bulk filter capacitor that ensures low ripple DC input to the                      output voltage. Resistor R16 limits the optocoupler LED current
flyback converter stage. Capacitor C4 provides decoupling for                             and sets the overall control loop DC gain. Control loop
switching currents reducing differential mode EMI.                                        compensation is achieved using C18 and R21. The components
                                                                                          connected to the control pin on the primary side C8, C9 and
In this example, the TOP260EN is used at reduced current limit                            R15 set the low frequency pole and zero to further shape the
to improve efficiency.                                                                    control loop response. Capacitor C17 provides a soft finish
                                                                                          during startup. Optocoupler U2 is used for isolation of the
Resistors R5, R6 and R7 provide power limiting, maintaining                               feedback signal.
relatively constant overload power with input voltage. Line
sensing is implemented by connecting a 4 M impedance from                                 Diode D4 and capacitor C10 form the bias winding rectifier and
the V pin to the DC rail. Resistors R3 and R4 together form the                           filter. Should the feedback loop break due to a defective
4 M line sense resistor. If the DC input rail rises above                                 component, a rising bias winding voltage will cause the zener
450 VDC, then TOPSwitch-HX will stop switching until the                                  VR2 to break down and trigger the over voltage protection
voltage returns to normal, preventing device damage.                                      which will inhibit switching.

This circuit features a high efficiency clamp network consisting                          An optional secondary side over voltage protection feature
of diode D1, zener VR1, capacitor C5 together with resistors R8                           which offers higher precision (as compared to sensing via the
and R9. The snubber clamp is used to dissipate the energy of                              bias winding) is implemented using VR3, R18 and U3. Excess
the leakage reactance of the transformer. At light load levels,                           voltage at the output will cause current to flow through the
very little power is dissipated by VR1 improving efficiency as                            optocoupler U3 LED which in turn will inject current in the V-pin
compared to a conventional RCD clamp network.                                             through resistor R13, thereby triggering the over voltage
                                                                                          protection feature.

                                                                                               C6            C12
                                                                                             2.2 nF
                                                                                           250 VAC          1 nF R16
                                                                                                            100 V 33 7
                                                                                               T1
                                                              C5        VR1              4 RM10 FL1                        C13 C14           L3 C15
                                                                                                                                           Ferrite 47 MF
                                                              2.2 nF BZY97C180                                            470 MF 470 MF    Bead 25 V        19 V, 3.42 A
                                                              1 kV                                                         25 V 25 V
                                                                        180 V

              3KBP08M                                                                  5                              D2
                 BR1                                                                                          MBR20100CT
                                                                             R9           FL2
                                                                            1 k7
                                                                   R8                                                                                                       RTN
                                                                 100 7                 6
                                                                                                      C10               VR2
                                               R3     R5                                  3                   R10    1N5248B                                    VR3
                                                                                                     22 MF  73.2 k7                                         BZX79-C22
                                                                                                     50 V               18 V
                                                                                                                                                                22 V
                                               2.0 M7 5.1 M7                                                                      C11
                                                                       D1                                                        100 nF
                                                                    DL4937
                                                                                                                                  50 V
  L1                                           R4     R6                                      2                             R11                              R18
12 mH                                                                                     D4 BAV19WS                       2 M7      R16                    47 7
                                               2.0 M7 6.8 M7                                                                        680 7
         R1 R2                                                                                      R12       U3B                                             U3A
      2.2 M7 2.2 M7                      C2                                  D5                   5.1 k7    PC357A                                          PC357A
                                                                        BAV19WS             C7
                                       120 MF           C4                                100 nF
                                       400 V          100 nF                  D3           25 V
                                                      400 V              BAV19WS
                                                                                                                                    U2A
        F1        C1                                                                                           U2B               LTY817C
        4A     330 nF                                                                                       LTY817C
              275 VAC                                                   TOPSwitch-HX      R13
L                                                                                         5.1 7
                                  C3                                           U1
E                              470 pF
                              250 VAC                         D         V TOP260EN
N                           L2
90 - 265             Ferrite Bead                                   CONTROL                R14                                      D6      C18      R19
                                                                                      C   100 7                                  1N4148    100 nF  68.1 k7
  VAC
                                                              S     XF                    R15        C16
                                                                                          6.8 7
                                                 R7                           C8                     1 MF                                          R21
                                                                            100 nF          C9       50 V                                          1 k7
                                               15 k7                                      47 MF
                                                1%                           50 V          16 V                            C17     U4                 R20
                                                                                                                                 LM431               10 k7
                                                                                                                          33 MF
                                                                                                                          35 V     2%

                                                                                                                                                            PI-4998-021408

Figure 44. 65 W, 19 V Power Supply Using TOP260EN.

   24                                                                                                                                                       www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                       TOP252-262

Key Application Considerations                                      features eliminate the need for additional discrete components.
TOPSwitch-HX 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-HX and TOPSwitch-GX. Many of the new

TOPSwitch-HX vs. TOPSwitch-GX

Function                     TOPSwitch-GX                   TOPSwitch-HX                   TOPSwitch-HX Advantages

EcoSmart                     Linear frequency reduction to  Multi-mode operation with       Improved efficiency over load (e.g. at 25% load
                             30 kHz (@ 132 kHz) for         linear frequency reduction to     point)
                             duty cycles < 10%              30 kHz (@ 132 kHz) and
                                                            multi-cycle modulation          Improved standby efficiency
                                                            (virtually no audible noise)    Improved no-load consumption

Output Overvoltage           Not available                  User programmable primary Protects power supply output during open loop fault
Protection (OVP)
                                                            or secondary hysteretic or Maximum design flexibility
                                                            latching OVP

Line Feed-Forward with Duty Linear reduction                Dual slope reduction with       Improved line ripple rejection
Cycle Reduction                                             lower, more accurate onset      Smaller DC bus capacitor
                                                            point

Switching Frequency DIP-8 132 kHz                           66 kHz                         Increased output power for given MOSFET size due
Package                                                                                       to higher efficiency

Lowest MOSFET On             3.0  (TOP246P)                 1.8  (TOP258P)                  Increased output power in designs without external
                                                                                              heatsink
Resistance in DIP-8 Package                                 -10% / +20%
                                                            2%                              Increased output power for given core size
I2f Trimming                 Not available                                                 Reduced over-load power
                                                            5 kHz @ 132 kHz
Auto-restart Duty Cycle      5.6%                           2.5 kHz @ 66 kHz               Reduced delivered average output power during
                                                                                              open loop faults
Frequency Jitter             4 kHz @ 132 kHz
                             2 kHz @ 66 kHz                                                Reduced EMI filter cost

Thermal Shutdown             130 C to 150 C               135 C to 150 C                Increased design margin
External Current Limit       30%-100% of ILIMIT
                                                            30%-100% of ILIMIT, additional Reduced tolerances when current limit is set

                                                            trim at 0.7 ILIMIT           externally

Line UV Detection Threshold 50 A (2 M sense                 25 A (4 M sense                Reduced dissipation for lower no-load consumption
                                        impedance)          impedance)

Soft-Start                   10 ms duty cycle and current 17 ms sweep through multi-       Reduced peak current and voltage component
                                                                                              stress at startup
                             limit ramp                     mode characteristic
                                                                                           Smooth output voltage rise

Table 4. Comparison Between TOPSwitch-GX and TOPSwitch-HX.

www.powerint.com                                                                                                                25

                                                                                                                             Rev. F 01/09
              TOP252-262

TOPSwitch-HX Design Considerations                                                                                    heat sinking, air circulation, etc.). The higher DC of
                                                                                                                                                                                                                                   MAX
Power Table
The data sheet power table (Table 1) represents the maximum                                                           TOPSwitch-HX, along with an appropriate transformer turns
practical continuous output power based on the following                                                              ratio, can allow the use of a 80 V Schottky diode for higher
conditions:                                                                                                           efficiency on output voltages as high as 15 V (see Figure 41).
1. 12 V output.
2. Schottky or high efficiency output diode.                                                                          Bias Winding Capacitor
3. 135 V reflected voltage (V ) and efficiency estimates.                                                             Due to the low frequency operation at no-load, a 10 F bias
                                                                                                                      winding capacitor is recommended.
                                                                 OR
                                                                                                                      Soft-Start
4. A 100 VDC minimum for 85-265 VAC and 250 VDC mini-                                                                 Generally, a power supply experiences maximum stress at
    mum for 230 VAC.                                                                                                  start-up before the feedback loop achieves regulation. For a
                                                                                                                      period of 17 ms, the on-chip soft-start linearly increases the
5. Sufficient heat sinking to keep device temperature 100 C.                                                         drain peak current and switching frequency from their low
6. Power levels shown in the power table for the M/P package                                                          starting values to their respective maximum values. This
                                                                                                                      causes the output voltage to rise in an orderly manner, allowing
    device assume 6.45 cm2 of 610 g/m2 copper heat sink area                                                          time for the feedback loop to take control of the duty cycle.
    in an enclosed adapter, or 19.4 cm2 in an open frame.                                                             This reduces the stress on the TOPSwitch-HX MOSFET, clamp
                                                                                                                      circuit and output diode(s), and helps prevent transformer
The provided peak power depends on the current limit for the                                                          saturation during start-up. Also, soft-start limits the amount of
respective device.                                                                                                    output voltage overshoot and, in many applications, eliminates
                                                                                                                      the need for a soft-finish capacitor.
TOPSwitch-HX Selection
Selecting the optimum TOPSwitch-HX depends upon required                                                              EMI
maximum output power, efficiency, heat sinking constraints,                                                           The frequency jitter feature modulates the switching frequency
system requirements and cost goals. With the option to                                                                over a narrow band as a means to reduce conducted EMI peaks
externally reduce current limit, an Y, E/L or M package                                                               associated with the harmonics of the fundamental switching
TOPSwitch-HX may be used for lower power applications                                                                 frequency. This is particularly beneficial for average detection
where higher efficiency is needed or minimal heat sinking is                                                          mode. As can be seen in Figure 45, the benefits of jitter increase
available.                                                                                                            with the order of the switching harmonic due to an increase in
                                                                                                                      frequency deviation. Devices in the P, G or M package and
Input Capacitor                                                                                                       TOP259-261YN operate at a nominal switching frequency of
The input capacitor must be chosen to provide the minimum                                                             66 kHz. The FREQUENCY pin of devices in the TOP254-258 Y
DC voltage required for the TOPSwitch-HX converter to                                                                 and E packages offer a switching frequency option of 132 kHz or
maintain regulation at the lowest specified input voltage and                                                         66 kHz. In applications that require heavy snubber on the drain
maximum output power. Since TOPSwitch-HX has a high                                                                   node for reducing high frequency radiated noise (for example,
DC limit and an optimized dual slope line feed forward for                                                            video noise sensitive applications such as VCRs, DVDs, monitors,
                                                                                                                      TVs, etc.), operating at 66 kHz will reduce snubber loss, resulting
       MAX                                                                                                            in better efficiency. Also, in applications where transformer size is
                                                                                                                      not a concern, use of the 66 kHz option will provide lower EMI
ripple rejection, it is possible to use a smaller input capacitor.                                                    and higher efficiency. Note that the second harmonic of 66 kHz
For TOPSwitch-HX, a capacitance of 2 F per watt is possible                                                           is still below 150 kHz, above which the conducted EMI
for universal input with an appropriately designed transformer.                                                       specifications get much tighter. For 10 W or below, it is possible
                                                                                                                      to use a simple inductor in place of a more costly AC input
Primary Clamp and Output Reflected Voltage V                                                                          common mode choke to meet worldwide conducted EMI limits.
                                                                                                                  OR
                                                                                                                      Transformer Design
A primary clamp is necessary to limit the peak TOPSwitch-HX                                                           It is recommended that the transformer be designed for
drain to source voltage. A Zener clamp requires few parts and                                                         maximum operating flux density of 3000 Gauss and a peak flux
takes up little board space. For good efficiency, the clamp                                                           density of 4200 Gauss at maximum current limit. The turns
Zener should be selected to be at least 1.5 times the output                                                          ratio should be chosen for a reflected voltage (V ) no greater
reflected voltage VOR, as this keeps the leakage spike
conduction time short. When using a Zener clamp in a                                                                                                                                                                             OR
universal input application, a VOR of less than 135 V is
recommended to allow for the absolute tolerances and                                                                  than 135 V when using a Zener clamp or 150 V (max) when
temperature variations of the Zener. This will ensure efficient                                                       using an RCD clamp with current limit reduction with line
operation of the clamp circuit and will also keep the maximum                                                         voltage (overload protection). For designs where operating
drain voltage below the rated breakdown voltage of the                                                                current is significantly lower than the default current limit, it is
TOPSwitch-HX MOSFET. A high V is required to take full                                                                recommended to use an externally set current limit close to the
                                                                                                                      operating peak current to reduce peak flux density and peak
                                                                              OR                                      power (see Figures 22 and 35). In most applications, the tighter
                                                                                                                      current limit tolerance, higher switching frequency and soft-start
advantage of the wider DC of TOPSwitch-HX. An RCD                                                                     features of TOPSwitch-HX contribute to a smaller transformer
                                                            MAX                                                       when compared to TOPSwitch-GX.

clamp provides tighter clamp voltage tolerance than a Zener
clamp and allows a VOR as high as 150 V. RCD clamp
dissipation can be minimized by reducing the external current
limit as a function of input line voltage (see Figures 23 and 36).
The RCD clamp is more cost effective than the Zener clamp but
requires more careful design (see Quick Design Checklist).

Output Diode
The output diode is selected for peak inverse voltage, output
current, and thermal conditions in the application (including

   26                                                                                                                 www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                         TOP252-262

                  80                                                     PI-2576-010600  Primary Side Connections
                                                                                         Use a single point (Kelvin) connection at the negative terminal of
                  70                                                                     the input filter capacitor for the TOPSwitch-HX SOURCE pin
                                                                                         and bias winding return. This improves surge capabilities by
                  60                                                                     returning surge currents from the bias winding directly to the
                                                                                         input filter capacitor. The CONTROL pin bypass capacitor
Amplitude (dBMV)  50                                                                     should be located as close as possible to the SOURCE and
                                                                                         CONTROL pins, and its SOURCE connection trace should not
                  40                                                                     be shared by the main MOSFET switching currents. All
                                                                                         SOURCE pin referenced components connected to the MULTI-
                  30                                                                     FUNCTION (M-pin), VOLTAGE MONITOR (V-pin) or EXTERNAL
                                                                                         CURRENT LIMIT (X-pin) pins should also be located closely
                  20                                                                     between their respective pin and SOURCE. Once again, the
                                                                                         SOURCE connection trace of these components should not be
                  -10                                                                    shared by the main MOSFET switching currents. It is very
                                                                                         critical that SOURCE pin switching currents are returned to the
                  0                                                                      input capacitor negative terminal through a separate trace that
                                                                                         is not shared by the components connected to CONTROL,
                  -10                                  EN55022B (QP)                     MULTI-FUNCTION, VOLTAGE MONITOR or EXTERNAL
                                                       EN55022B (AV)                     CURRENT LIMIT pins. This is because the SOURCE pin is also
                                                                                         the controller ground reference pin. Any traces to the M, V or X
                  -20                                                                    pins should be kept as short as possible and away from the
                                                                                         DRAIN trace to prevent noise coupling. VOLTAGE MONITOR
                  0.15  1                              10                30              resistors (R1 and R2 in Figures 46, 47, 48, R3 and R4 in
                                                                                         Figure 49, and R14 in Figure 50) should be located close to the
                        Frequency (MHz)                                                  M or V pin to minimize the trace length on the M or V pin side.
                                                                                         Resistors connected to the M, V or X pin should be connected
Figure 45a. Fixed Frequency Operation Without Jitter.                                    as close to the bulk cap positive terminal as possible while
                                                                                         routing these connections away from the power switching
                  80                                                     PI-2577-010600  circuitry. In addition to the 47 F CONTROL pin capacitor, a
                                                                                         high frequency bypass capacitor in parallel may be used for
                  70    TOPSwitch-HX (with jitter)                                       better noise immunity. The feedback optocoupler output
                                                                                         should also be located close to the CONTROL and SOURCE
                  60                                                                     pins of TOPSwitch-HX.

Amplitude (dBMV)  50                                                                     Y-Capacitor
                                                                                         The Y-capacitor should be connected close to the secondary
                  40                                                                     output return pin(s) and the positive primary DC input pin of the
                                                                                         transformer.
                  30
                                                                                         Heat Sinking
                  20                                                                     The tab of the Y package (TO-220C) and E package (eSIP-7C)
                                                                                         and L package (eSIP-7F) are internally electrically tied to the
                  -10                                                                    SOURCE pin. To avoid circulating currents, a heat sink
                                                                                         attached to the tab should not be electrically tied to any primary
                  0                                                                      ground/source nodes on the PC board. When using a
                                                                                         P (DIP-8), G (SMD-8) or M (DIP-10) package, a copper area
                  -10                                  EN55022B (QP)                     underneath the package connected to the SOURCE pins will
                                                       EN55022B (AV)                     act as an effective heat sink. On double sided boards, topside
                                                                                         and bottom side areas connected with vias can be used to
                  -20                                                                    increase the effective heat sinking area. In addition, sufficient
                                                                                         copper area should be provided at the anode and cathode
                  0.15  1                              10                30              leads of the output diode(s) for heat sinking. In Figures 46 to 50
                                                                                         a narrow trace is shown between the output rectifier and output
                                 Frequency (MHz)                                         filter capacitor. This trace acts as a thermal relief between the
                                                                                         rectifier and filter capacitor to prevent excessive heating of the
Figure 45b. TOPSwitch-HX Full Range EMI Scan (132 kHz With Jitter) With                  capacitor.
               Identical Circuitry and Conditions.

Standby Consumption
Frequency reduction can significantly reduce power loss at light
or no load, especially when a Zener clamp is used. For very
low secondary power consumption, use a TL431 regulator for
feedback control. A typical TOPSwitch-HX circuit automatically
enters MCM mode at no load and the low frequency mode at
light load, which results in extremely low losses under no-load
or standby conditions.

High Power Designs
The TOPSwitch-HX family contains parts that can deliver up to
333 W. High power designs need special considerations.
Guidance for high power designs can be found in the Design
Guide for TOPSwitch-HX (AN-43).

TOPSwitch-HX Layout Considerations

The TOPSwitch-HX has multiple pins and may operate at
high power levels. The following guidelines should be
carefully followed.

www.powerint.com                                                                                        27

                                                                                                     Rev. F 01/09
              TOP252-262

Optional PCB slot for external                      C2                                                       Isolation Barrier           T1
    heatsink in contact with                                    R4                                                   Y1-
          SOURCE pins                                                                                                                         C10              R9
                                            R3                                                                   Capacitor
  Input Filter                                                                                                       C6
   Capacitor                                              D1
                                     VR1                                                                         Transformer                                                    Output
                                                  R6                                                                                                                           Rectifier
                                                             R7                                                C5
               J1                                                        R8                                                                   D3                           Output Filter
   +                                                                                                R13       JP2                                          C7               Capacitor
HV                                                                                                        R14        U2
   -                                        S                       D

                                            S   U1

                           C1               S                       C                                                                                                             L1
                   JP1
                                            S                       M

                            R1                    C3 C4                                                                                                                    C8
                                                      R8                                                                                                                      J2

                                     R2
                                                                    D2

                                                                                                                                                       R11

                                                                                                                                         U3            R10

                   Maximize hatched copper                                                                                               C9

                   areas (       ) for optimum VR2                                                                                   R12

                   heat sinking

                                                                                                                                                                   -  DC   +   PI-4753-070307
                                                                                                                                                                      Out

Figure 46. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using P-Package.

                                                                                  Isolation Barrier

Optional PCB slot for external                     C2                                                             Y1-
    heatsink in contact with                                    R6
          SOURCE pins                                                                                        Capacitor
                                            R5
           Input Filter                                                                                           C6                 T1
           Capacitor
                                     VR1                                                                                                                    R12                Output
                                                                 R10
                                                                             R11                                                                                               Rectifier

              J1                                                    D1

   +                                                                                                                                               D3                 Output Filter
HV                                                                                                           Transformer
                                                                                                                                                            C7             Capacitor
   -
                                                S                   D

                                                S                                                                                                                          L1
                                                S U1 C

                                 C1             S                   X

                                                S                   V

                   JP1                          R7                     C4                                    C5 C9                                     R13

                          R1                                        R8
                          R3
                                                    C3                                                                                   R14
                                                                    D2
                                                                                                                                U3                                    C8
                                     R2
                                                    R9

                                     R4                                                                      JP2                R15                                   J2

                   Maximize hatched copper VR2                                                                                      R16
                                                                                                                  U2
                   areas (       ) for optimum
                                                                                                                                    R17

                   heat sinking

                                                                                                                                                            - DC +             PI-4752-070307
                                                                                                                                                              Out

Figure 47. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using M-Package.

   28                                                                                                                                                                 www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                                TOP252-262

                                                                                           Isolation Barrier

                                                                 C2           R4                 Y1-
                                                         R3                            T1    Capacitor

                                                                                                 C6

        Input Filter                                 VR1                                                                                               R12                       Output
        Capacitor                                                    R8                                                                                 C10                     Rectifier
                                                                            R9
              J1                                                                     R11D1
   +                                                                                    R10
HV                                              HS1                                                                      R16                                         Output Filter
   -                                 C1                                                                                     R15
                                                                                                                                                    R14TransformerD3 Capacitor
                                JP1     R1
                                        R3                   U1               D                                                                              C7
                                                                                                                                                                              L1
                                                          SF

                                                                       C

                                                          X                   V

                                                                       C4

                                                     R7                   R10                                                                                R13

                                                     R2                                      C5                             C9                                          C8
                                                                                                                 U3                                                     J2
                                                                                   D2

                                                     R4                                      JP2

                                                                                                  U2                  R15

                                                                              VR2                                     R17

                                                                                                                 R12

                                                                                                                                                             - DC +         PI-4751-070307
                                                                                                                                                              Out

Figure 48. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using TOP254-258 Y-Package.

                                                                                             Isolation Barrier

                                                                   C6           R7               Y1-
                                                     VR1 R6                              T1  Capacitor

                                                                              D5                 C7

      Input Filter                                                                                                              C16 R12                              Output Filter
      Capacitor                                                                                                                                                       Capacitor

      J1               C4                   HS1                                                                                                      D8
                                                                                             Transformer
   +                                            R3
                                     R11                                D
HV                                                        S G U5
   -

                                                                       C

                                                          X                   V
                                                                               C8

                                                                                                                                                             C17            L3

                                                          R4                   C9

                  JP1                                        R22                             D6 C10                                                         R20
                                                                                                                                                         C18
                                                     R14                   R8                JP2                      U4 C21
                                                                                                             U2                     R21

                                                                          R9

                                                                       R5                                             R17
                                                          VR2
                                                                                                                      R13                                J2

                                                                                                                                                             - DC +         PI-4977-021408
                                                                                                                                                              Out

Figure 49. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using TOP259-261 Y-Package.

www.powerint.com                                                                                                                                                                     29

                                                                                                                                                                                  Rev. F 01/09
              TOP252-262

                                                                                    Isolation Barrier

     Input Filter                                           C6 R7                       Y1-
      Capacitor                                                               T1    Capacitor

             J1                                                                         C7

   +                                                                                                                   C16       R12
HV
                                    HS1           R6 D5
   -
                    C4

                                                                                                                       D8

                                                                                                                                                        Output
                                                                                                                                               H52 Rectifier

                                                  U1          VR1                   Transformer

                              C8        S      D                                                                                                    Output Filter
                                    C
                        R4                                  R8                                                             C17                      Capacitor
                        R3              V
                                               F

                                               X R22

                                                                                                                                         L3

                    R11                                                   C10                                              C18
                                R5                                 D6
                                                  R14 C9                                               U4
                                                   VR2                  R10                                       C21                     C19
                                                                                                                                 R20

                                                                    R9                                      R17                          J2

                                                                        JP2                   U2

                                                                                                            R13

                                                                                                       R15             R21

                                                                                                                                 - DC +             PI-4975-022108
                                                                                                                                  Out

Figure 50a. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using E-Package and Operating at 66 kHz.

                                                                                    Isolation Barrier

      Input Filter                                            C6 R7                     Y1-
       Capacitor                                                                T1  Capacitor

             J1                                                                         C7

   +                                                                                                                   C16       R12
HV
                                    HS1           R6
   -                                                    D5

                    C4                                                                                                 D8
                                                                                                                            C17
                                                                                                                                               H52  Output

                                                                                                                                                    Rectifier

                                                  U1        VR1                     Transformer                                                Output Filter
                                               D                                                                                                Capacitor
                          C8        S                 C9
                                               F               R22
                                        C      X
                    R4                                                                                                           L3

                                            V             R8              C10                                          C18
                     R3                               R14          D6
                                                                                                       U4
                    R11                                                 R10                                       C21

                                R5

                                                                                                                                         C19
                                                                                                                                 R20

                                                      VR2                                                   R17                          J2
                                                                     R9
                                                                                               U2           R13
                                                                            JP2

                                                                                                       R15             R21

                                                                                                                                 - DC +             PI-4976-091608
                                                                                                                                  Out

Figure 50b. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using E-Package and Operating at 132 kHz.

   30                                                                                                                                        www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                                                        TOP252-262

                                                                                                                Isolation Barrier

                                                                                 C6                                 Y1-                                      R12
                                                                                                                Capacitor                        C16
                                                                                                            T1                               D8
                                                                                                                    C7
                                                                                                                                                  C17
Input Filter                 C4                     R6                                     R7

Capacitor                                               VR1

                    J1                                                                                          Transformer                                              HS2

   +                                                                                                                                                                            Output
HV                                                                                                                                                                            Rectifier

   -                                                                                                                                                                     Output Filter
                                                                                                                                                                          Capacitor
                                               R22                                         D5

                        JP1                    X FD

                                               Y CS

                                          R14         U1 C8                                                                                                       L3
                                     R5                     R8
                                 R4                                          C9
                            R3
                        R11                    HS1

                                                                                                    C10                                            C18
                                                                                               D6
                                                                                                                                   U4                               C19
                                                                                                   R10                                        C21       R20

                                                                                      VR2      R9                                       R17                     J2
                                                                                                       JP2
                        Note: Components U1, R8, C8, C9 and R22                                                 U2                      R13
                                are under heat sink HS1.

                                                                                                                                   R15             R21

                                                                                                                                                        - DC +           PI-5216-091508
                                                                                                                                                         Out

Figure 50c. Layout Considerations for TOPSwitch-HX Using L-Package and Operating at 132 kHz.

Quick Design Checklist                                                                                      2. Maximum drain current At maximum ambient temperature,
                                                                                                                maximum input voltage and maximum output load, verify
In order to reduce the no-load input power of TOPSwitch-HX                                                      drain current waveforms at start-up for any signs of trans-
designs, the V-pin (or M-pin for P Package) operates at very                                                    former saturation and excessive leading edge current spikes.
low current. This requires careful layout considerations when                                                   TOPSwitch-HX has a leading edge blanking time of 220 ns
designing the PCB to avoid noise coupling. Traces and                                                           to prevent premature termination of the ON-cycle. Verify that
components connected to the V-pin should not be adjacent to                                                     the leading edge current spike is below the allowed current
any traces carrying switching currents. These include the drain,                                                limit envelope (see Figure 53) for the drain current waveform
clamp network, bias winding return or power traces from other                                                   at the end of the 220 ns blanking period.
converters. If the line sensing features are used, then the sense
resistors must be placed within 10 mm of the V-pin to minimize                                              3. Thermal check At maximum output power, both minimum
the V pin node area. The DC bus should then be routed to the                                                    and maximum voltage and ambient temperature; verify that
line sense resistors. Note that external capacitance must not                                                   temperature specifications are not exceeded for
be connected to the V-pin as this may cause misoperaton of the                                                  TOPSwitch-HX, transformer, output diodes and output
V pin related functions.                                                                                        capacitors. Enough thermal margin should be allowed for
                                                                                                                the part-to-part variation of the R of TOPSwitch-HX, as
As with any power supply design, all TOPSwitch-HX designs
should be verified on the bench to make sure that components                                                                                                                                 DS(ON)
specifications are not exceeded under worst-case conditions.
The following minimum set of tests is strongly recommended:                                                     specified in the data sheet. The margin required can either
                                                                                                                be calculated from the values in the parameter table or it can
1. Maximum drain voltage Verify that peak V does not                                                          be accounted for by connecting an external resistance in
                                                                                                        DS      series with the DRAIN pin and attached to the same heat
    exceed 675 V at highest input voltage and maximum                                                           sink, having a resistance value that is equal to the difference
    overload output power. Maximum overload output power                                                        between the measured RDS(ON) of the device under test and
    occurs when the output is overloaded to a level just before                                                 the worst case maximum specification.
    the power supply goes into auto-restart (loss of regulation).
                                                                                                            Design Tools

                                                                                                            Up-to-date information on design tools can be found at the
                                                                                                            Power Integrations website: www.powerint.com

www.powerint.com                                                                                                                                                            31

                                                                                                                                                                         Rev. F 01/09
              TOP252-262

Absolute Maximum Ratings(2)

DRAIN Peak Voltage .................................................................. -0.3 V to 700 V           VOLTAGE MONITOR Pin Voltage............................................-0.3 V to 9 V
DRAIN Peak Current: TOP252................................................................ 0.68 A               CURRENT LIMIT Pin Voltage ................................................-0.3 V to 4.5 V
DRAIN Peak Current: TOP253................................................................. 1.37 A              MULTI-FUNCTION Pin Voltage .................................................-0.3 V to 9 V
DRAIN Peak Current: TOP254................................................................ 2.08 A               FREQUENCY Pin Voltage ...........................................................-0.3 V to 9 V
DRAIN Peak Current: TOP255.................................................................2.72 A               Storage Temperature ...........................................................-65 C to 150 C
DRAIN Peak Current: TOP256................................................................ 4.08 A               Operating Junction Temperature................................... -40 C to 150 C
DRAIN Peak Current: TOP257 ................................................................ 5.44 A              Lead Temperature(1)......................................................................................260 C
DRAIN Peak Current: TOP258................................................................ 6.88 A
DRAIN Peak Current: TOP259................................................................. 7.73 A              Notes:
DRAIN Peak Current: TOP260................................................................ 9.00 A               1. 1/16 in. from case for 5 seconds.
DRAIN Peak Current: TOP261 ............................................................... 11.10 A              2. Maximum ratings specified may be applied one at a time
DRAIN Peak Current: TOP262............................................................... 11.10 A
CONTROL Voltage............................................................................-0.3 V to 9 V            without causing permanent damage to the product. Exposure
                                                                                                                    to Absolute Maximum Rating conditions for extended periods
CONTROL Current...................................................................................... 100 mA        of time may affect product reliability.

Thermal Impedance

Thermal Impedance: Y Package:                                                                                   Notes:
                                                                                                                1. Free standing with no heatsink.
                           ( ) .................................................................. 80 C/W(1)    2. Measured at the back surface of tab.
                                                   JA                                                           3. Soldered to 0.36 sq. in. (232 mm2), 2 oz. (610 g/m2) copper clad.
                                                                                                                4. Soldered to 1 sq. in. (645 mm2), 2 oz. (610 g/m2) copper clad.
                           (JC) ............................................... .....................2 C/W(2)
                           P, G and M Packages:                                                                 5. Measured on the SOURCE pin close to plastic interface.

                           (JA) .........................................70 C/W(3); 60 C/W(4)
                           (JC) ............................................... .................. 11 C/W(5)
                           E/L Package:

                           (JA) ................................................................105 C/W(1)
                           (JC) ............................................... .....................2 C/W(2)

                                                  Conditions

                                      SOURCE = 0 V; T = -40 to 125 C
Parameter              Symbol                                      J                                                        Min   Typ    Max Units

                                                  See Figure 54

                                      (Unless Otherwise Specified)

Control Functions

                                                      FREQUENCY Pin
                                                  Connected to SOURCE

                                                        TOP252-258Y                                                         119   132    145

                                                        TOP255-262L                                                                66

Switching Frequency                                     TOP252-262E                                                                66
                                                                                                                                   5
in Full Frequency         fOSC        TJ = 25 C       FREQUENCY Pin                                                              2.5                  kHz
                                                  Connected to CONTROL                                                            250    72.6
Mode (average)
                                                        TOP252-258Y                                                         59.4   78

                                                        TOP255-262L                                                                17
                                                                                                                                   -25
                                                        TOP252-262E                                                                -22
                                                                                                                                   -20
                                                        TOP252-258P/G/M                                                     59.4  -0.01  72.6
                                                           TOP259-261Y                                                             1.5                  kHz
                                                                                                                                   1.6
Frequency Jitter          f                             132 kHz Operation                                                          1.7                   Hz

                                                        66 kHz Operation                                                                  83
                                                                                                                                                         %
Frequency Jitter          f
Modulation Rate
                           M

                                                  I  I or I  I or
                                                        V V(DC)                                                 M M(DC)     75

Maximum Duty Cycle        DC          I =I              VV, VM = 0 V
                                 MAX
                                       C CD1

                                                        IV or IM = 95 A                                                     30

Soft-Start Time           tSOFT                   TJ = 25 C                                                                                  ms
                          DC
PWM Gain                                                                                                        TOP252-255  -31          -20
PWM Gain                         reg
Temperature Drift                     T = 25 C                                                                 TOP256-258  -27          -17  %/mA
External Bias Current       I           J

                               B                                                                                TOP259-262  -25          -15

                                                  See Note A                                                                                  %/mA/C

                                                                                                                TOP252-255  0.9          2.1

                                      66 kHz Operation                                                          TOP256-258  1.0          2.2  mA

                                                                                                                TOP259-262  1.1          2.4

   32                                                                                                                                    www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                      TOP252-262

                                                     Conditions

Parameter                  Symbol SOURCE = 0 V; T = -40 to 125 C               Min   Typ   Max Units
                                                            J
                                                                                      1.6
                                         (Unless Otherwise Specified)                 1.9
                                                                                      2.2
Control Functions (cont.)                                                             4.4
                                                                                      4.7
                                                               TOP252-255       1.0   5.1   2.2
                                                                                      4.6
External Bias Current      I  B          132 kHz Operation     TOP256-258       1.3   5.1   2.5   mA
                                                                                      6.0
                                                               TOP259-262       1.6    18   2.9
                                                                                      0.18
                                                               TOP252-255               7   5.8
                                                                                       55
                                         66 kHz Operation      TOP256-258              25   6.1

CONTROL Current at         I                                   TOP259-262              30   6.5
0% Duty Cycle                                                  TOP252-255                                  mA
                            C(OFF)                                                    135
                                                                                            6.0
                                                                                      -3.5
                                         132 kHz Operation     TOP256-258             -1.8  6.5
                                                                                      0.5
                                                               TOP259-262                   7.4
                                                                                      5.8
Dynamic Impedance          Z  C          I = 4 mA; T = 25 C, See Figure 52     10          22   
                                         C           J                                4.8

Dynamic Impedance                                                                     1.0         %/C
                                                                                        2
Temperature Drift                                                                     0.5
                                                                                       25
CONTROL Pin Internal                                                                   14         kHz
Filter Pole                                                                           112
                                                                                        4
Upper Peak Current to      kPS(UPPER)                TJ = 25 C                 50          60    %
Set Current Limit Ratio                              See Note B

Lower Peak Current to      kPS(LOWER)                TJ = 25 C                                   %
Set Current Limit Ratio                              See Note B

Multi-Cycle-               fMCM(MIN)                    TJ = 25 C                                kHz
Modulation Switching
Frequency

Minimum Multi-Cycle-       TMCM(MIN)                    TJ = 25 C                                s
Modulation On Period

Shutdown/Auto-Restart

Control Pin                IC(CH)        TJ = 25 C                 V =0V       -5.0        -1.0
Charging Current                                                       C                                   mA

                                                                    VC = 5 V    -3.0        -0.6
                                                                                                          %/C
Charging Current                                     See Note A
Temperature Drift

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

Auto-Restart Lower         V                                                    4.5         5.1   V
Threshold Voltage             C(AR)L

Multi-Function (M), Voltage Monitor (V) and External Current Limit (X) Inputs

Auto-Restart               V                                                    0.8               V
Hysteresis Voltage            C(AR)hyst

Auto-Restart Duty          DC                                                               4     %
Cycle                             (AR)

Auto-Restart               f                                                                      Hz
Frequency
                            (AR)

Line Undervoltage                                                   Threshold   22          27    A

Threshold Current and      I  UV         T = 25 C
                                           J
                                                                    Hysteresis                    A
Hysteresis (M or V Pin)

Line Overvoltage                                                    Threshold   107         117   A

Threshold Current and      I  OV         T = 25 C
                                           J
                                                                    Hysteresis                    A
Hysteresis (M or V Pin)

www.powerint.com                                                                                     33

                                                                                                  Rev. F 01/09
              TOP252-262

              Parameter   Symbol                      Conditions                       Min   Typ    Max Units
                                       SOURCE = 0 V; T = -40 to 125 C
                                                                                       269   336
                                                                                J      0.8
                                                                                       -35    1.0
                                         (Unless Otherwise Specified)                  300    -27
                                                                                       -260    5
Multi-Function (M), Voltage Monitor (V) and External Current Limit (X) Inputs          -95   400
                                                                                       2.10  -200
Output Overvoltage        IOV(LS)                      TJ = 25 C                      2.79   -75   403   A
Latching Shutdown                                                                      2.83   2.8
Threshold Current                                                                      0.2    3.0
                                                                                       1.23   3.0
V or M Pin Reset Voltage  V or                         T = 25 C                       1.15   0.5   1.6   V
                             V(TH)                       J                             18.9  1.30
Remote ON/OFF              V                                                                 1.22
Negative Threshold             M(TH)   T = 25 C               Threshold                10   22.0   -20
Current and Hysteresis                   J                     Hysteresis                                          A
(M or X Pin)               I                                                                 -1.0
                                                                                             -0.25
                            REM (N)                                                           0.6
                                                                                              1.0
V or M Pin Short Circuit  I or         T = 25 C               V,V =V                         3.0   500   A
Current                                    J                       VM           C             1.5
                           V(SC)                                                              3.0
X or M Pin Short Circuit               V,V =0V             Normal Mode                        1.5   -140
Current                    IM(SC)         XM                                                                        A
                                                       Auto-Restart Mode                      2.9
                          IX(SC) or                                                           55    -55
                           I

                             M(SC)

                                                           I or I = I                               3.20
                                                               V       M UV
V or M Pin Voltage
(Positive Current)        V or V                       TOP252-TOP257                                3.21  V
                          V        M   I or I = I

                                       V  M OV         TOP258-TOP262                                3.25

V or M Pin Voltage        VV(hyst) or                      IV or IM = IOV                                 V
Hysteresis (Positive       VM(hyst)
Current)

X or M Pin Voltage        V or V                       I   or      I   =   -50  A                   1.37
(Negative Current)                                                                                                   V
                                                        X           M
Maximum Duty Cycle                                                                                  1.29
Reduction Onset           X        M                   I   or      I   =   -150    A
Threshold Current
                                                        X           M

                          I or            I  I , T = 25 C                                          24.2  A

                           V(DC)           C BJ

                           I

                             M(DC)

                                                       I       <   I   <48  A      or

                                                        V(DC)       V

Maximum Duty Cycle                                     I           <   I   <48   A
Reduction Slope
                                       T = 25 C        M(DC)           M                                        %/A
                                         J
                                                                                                    1.0
                                                           IV or IM 48 A                                           mA

Remote OFF DRAIN          ID(RMT)      VDRAIN = 150 V       X, V or M Pin                           1.6
Supply Current            t                                     Floating
                                                                                                                   s
Remote ON Delay             R(ON)                      V or M Pin Shorted to
                                                              CONTROL                                              s

                                       From Remote ON to Drain             66 kHz
                                                  Turn-On                  132 kHz

                                                See Note B

Remote OFF Setup Time     tR(OFF)      Minimum Time Before Drain           66 kHz
                           VF           Turn-On to Disable Cycle           132 kHz
Frequency Input                                  See Note B
FREQUENCY Pin
Threshold Voltage                                    See Note B                                           V

FREQUENCY Pin Input          I            T = 25 C                V =V                             90    A
Current                                     J                          F    C
                              F

   34                                                                                               www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                TOP252-262

                             Conditions

       Parameter     Symbol  SOURCE = 0 V; T = -40 to 125 C             Min    Typ   Max Units
Circuit Protection                                                   J

Self Protection              (Unless Otherwise Specified)
Current Limit
(See Note C)                 TOP252PN/GN/MN    di/dt = 45 mA/s           0.400  0.43  0.460
                                   TJ = 25 C
www.powerint.com
                             TOP252EN          di/dt = 90 mA/s 0.400            0.43  0.460
                             TJ = 25 C

                             TOP253PN/GN       di/dt = 80 mA/s 0.697            0.75  0.803
                                T = 25 C

                                     J

                             TOP253MN          di/dt = 90 mA/s 0.790            0.85  0.910
                             T = 25 C

                                 J

                             TOP253EN          di/dt = 180 mA/s 0.790           0.85  0.910
                             T = 25 C

                                J

                             TOP254PN/GN       di/dt = 105 mA/s 0.93            1.00  1.07
                                TJ = 25 C

                             TOP254MN          di/dt = 135 mA/s 1.209           1.30  1.391
                             TJ = 25 C

                             TOP254YN/EN       di/dt = 270 mA/s 1.209           1.30  1.391
                                T = 25 C

                                     J

                             TOP255PN/GN       di/dt = 120 mA/s 1.069           1.15  1.231
                                T = 25 C

                                     J

                             TOP255MN          di/dt = 175 mA/s 1.581           1.70  1.819
                             T = 25 C

                                 J

                             TOP255LN          di/dt = 350 mA/s 1.581           1.70  1.819
                             TJ = 25 C

                     ILIMIT  TOP255YN/EN       di/dt = 350 mA/s 1.581           1.70  1.819  A
                                TJ = 25 C

                             TOP256PN/GN       di/dt = 140 mA/s 1.255           1.35  1.445
                                T = 25 C

                                     J

                             TOP256MN          di/dt = 220 mA/s 1.953           2.10  2.247
                             T = 25 C

                                 J

                             TOP256LN          di/dt = 435 mA/s 1.953           2.10  2.247
                             T = 25 C

                                J

                             TOP256YN/EN       di/dt = 530 mA/s 2.371           2.55  2.729
                                TJ = 25 C

                             TOP257PN/GN       di/dt = 155 mA/s 1.395           1.50  1.605
                                TJ = 25 C

                             TOP257MN          di/dt = 265 mA/s 2.371           2.55  2.729
                             T = 25 C

                                 J

                             TOP257LN          di/dt = 530 mA/s 2.371           2.55  2.729
                             T = 25 C

                                J

                             TOP257YN/EN       di/dt = 705 mA/s 3.162           3.40  3.638
                                T = 25 C

                                     J

                             TOP258PN/GN       di/dt = 170 mA/s 1.534           1.65  1.766
                                T = 25 C

                                     J

                             TOP258MN          di/dt = 310 mA/s 2.790           3.00  3.210
                             TJ = 25 C

                             TOP258LN          di/dt = 620 mA/s 2.790           3.00  3.210
                             T = 25 C

                                J

                                                                                                35

                                                                                             Rev. F 01/09
              TOP252-262

                                                      Conditions

Parameter              Symbol            SOURCE = 0 V; T = -40 to 125 C             Min           Typ   Max Units
                                                                                  J
                                                                                                   4.30
                                         (Unless Otherwise Specified)                              3.48
                                                                                                   5.15
Circuit Protection (cont.)                                                                         4.20
                                                                                                   6.00
Self Protection                          TOP258YN/EN        di/dt = 890 mA/s          3.999        5.17   4.601
                                            T = 25 C       di/dt = 720 mA/s          3.236        7.40   3.724
Current Limit               ILIMIT                          di/dt = 1065 mA/s         4.790        5.17   5.511        A
                                                 J          di/dt = 870 mA/s          3.906        7.40   4.494
(See Note C)                                                di/dt = 1240 mA/s         5.580               6.420        A
                                           TOP259LN         di/dt = 1065 mA/s         4.808         I2f   5.532     A2kHz
                                            T = 25 C       di/dt = 1530 mA/s         6.882         I2f   7.918
                                                            di/dt = 1065 mA/s         4.808        220    5.532       ns
                                                 J          di/dt = 1530 mA/s         6.882        100    7.918       ns
                                                                                     0.70         142                C
                                         TOP259YN/EN                                 I                   1.2 I2f
                                            TJ = 25 C                                              75   1.2 I2f
                                                                                       LIMIT(MIN)
                                           TOP260LN                                                3.0     150
                                            T = 25 C                                0.9 I2f
                                                                                     0.9 I2f     19.1
                                                 J                                                 28.8
                                                                                                   8.8
                                         TOP260YN/EN                                               13.1
                                            TJ = 25 C                                             5.4
                                                                                                   8.35
                                           TOP261LN                                                4.1
                                            T = 25 C                                              6.3
                                                                                                   2.8
                                                 J                                                 4.1
                                                                                                   2.0
                                         TOP261YN/EN                                               3.1
                                            TJ = 25 C                                             1.7
                                                                                                   2.5
                                           TOP262LN
                                            T = 25 C

                                                 J

                                           TOP262EN
                                            T = 25 C

                                                 J

Initial Current Limit         IINIT                   See Note B
                            PCOEFF
Power Coefficient                        TJ = 25 C,    I   or  I     -  165  A
                              tLEB       See Note D
Leading Edge                  tIL(D)                     X       M
Blanking Time
Current Limit Delay         V                           I   or  I     -  117  A
Thermal Shutdown               C(RESET)
Temperature                                              X       M
Thermal Shutdown
Hysteresis                               TJ = 25 C, See Figure 53
Power-Up Reset
Threshold Voltage                                                                    135
Output
                                                                                                                    C

                                         Figure 54 (S1 Open Condition)               1.75                4.25       V

ON-State                    R              TOP252                   T = 25 C                            22.00
Resistance                     DS(ON)    I = 50 mA                      J                                33.40
                                                                                                         10.10
                                           D                        TJ = 100 C                          15.20
                                                                    TJ = 25 C                           6.25
                                           TOP253                   TJ = 100 C                          9.70
                                         ID = 100 mA                T = 25 C                            4.70

                                           TOP254                       J                                                
                                         ID = 150 mA                                                     7.30
                                                                    T = 100 C                           3.20
                                           TOP255                     J                                  4.75
                                         I = 200 mA                                                      2.30
                                                                    T = 25 C                            3.60
                                          D                             J                                1.95
                                                                                                         2.90
                                           TOP256                   T = 100 C
                                         I = 300 mA                   J

                                          D                         T = 25 C
                                                                        J
                                           TOP257
                                         I = 400 mA                 T = 100 C
                                                                      J
                                          D
                                                                    T = 25 C
                                           TOP258                       J
                                         I = 500 mA
                                                                    T = 100 C
                                          D                           J

                                                                    T = 25 C
                                                                        J

                                                                    T = 100 C
                                                                      J

   36                                                                                                    www.powerint.com

Rev. F 01/09
                                                                                                                                        TOP252-262

                                                                       Conditions

         Parameter                   Symbol           SOURCE = 0 V; T = -40 to 125 C                                      Min          Typ       Max Units
                                                                                               J

                                                          (Unless Otherwise Specified)

Output (cont.)                                              TOP259                               T = 25 C                              1.45      1.70
                                                          I = 600 mA                                 J
ON-State                                                                                                                                2.25      2.60
Resistance                                                 D                                     T = 100 C
                                                                                                   J

                                                            TOP260                               T = 25 C                              1.20      1.40
                                                          I = 700 mA                                 J
                                     R                                                                                                  1.80      2.10           
                                        DS(ON)             D                                     T = 100 C
                                                                                                   J

                                                            TOP261                               T = 25 C                              1.05      1.20
                                                          I = 800 mA                                 J
                                                                                                                                        1.55      1.80
                                                           D                                     T = 100 C
                                                                                                   J

                                                            TOP262                               TJ = 25 C                             0.90      1.05
                                                          I = 900 mA                             TJ = 100 C
                                                                                                                                        1.35      1.55
                                                           D

DRAIN Supply Voltage                                              T  85 C, See Note E                                     18
                                                                    J                                                                                                    V

                                                                                                                           36

OFF-State Drain                       IDSS                        VV, VM = Floating, IC = 4 mA,                                                   470            A
Leakage Current                      BV                             VDS = 560 V, TJ = 125 C

Breakdown                                  DSS                    V , V = Floating, I = 4 mA,
Voltage                                                           VM                      C

                                                                              T    =  25  C                               700                                   V
                                                                                J

                                                                              See Note F

Rise Time                               t  R              Measured in a Typical Flyback                                                 100                      ns
                                                               Converter Application
Fall Time                               t                                                                                               50                       ns
                                           F

Supply Voltage Characteristics

                                                                                                 TOP252-255                0.6          1.2       2.0

                                                      Output           66 kHz                    TOP256-258                0.9          1.4       2.3
                                                                                                 TOP259-262                1.1          1.6       2.5
                                                      MOSFET Operation

                                     I  CD1           Enabled                                    TOP252-255                0.8          1.3       2.2
                                                                                                 TOP256-258                1.1          1.6       2.5
Control Supply/                                 V,V,V =                132 kHz                                                                                   mA
Discharge Current                                  X VM

                                                          0V           Operation

                                                                                                 TOP259-262                1.5          2.2       2.9

                                     ICD2                         Output MOSFET Disabled                                   0.3          0.6       1.3
                                                                        VX, VV, VM = 0 V

NOTES:
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 55a and 55b (Current Limit vs. External Current Limit Resis-
    tance) in the Typical Performance Characteristics section. The tolerance specified is only valid at full current limit.

D.  I2f  calculation  is  based  on  typical  values  of  ILIMIT  and  fOSC,  i.e.  I2             fOSC,  where  fOSC  =  66  kHz  or  132  kHz  depending  on  package

                                                                                     LIMIT(TYP)

    / F pin connection. See f specification for detail.
                                                            OSC

E. The TOPSwitch-HX will start up at 18 V drain voltage. The capacitance of electrolytic capacitors drops significantly at tempera-
                                                                                               DC
    tures below 0 C. For reliable start up at 18 V in sub zero temperatures, designers must ensure that circuit capacitors meet

    recommended capacitance values.

F. Breakdown voltage may be checked against minimum BV specification by ramping the DRAIN pin voltage up to but not
                                                                                                                                         DSS
    exceeding minimum BV .
                                                            DSS

www.powerint.com                                                                                                                                                    37

                                                                                                                                                                 Rev. F 01/09
TOP252-262

                                                                                t2

                                                                   t1

                                                  HV   90%                                                  90%

                                     DRAIN                                             D=               t1
                                   VOLTAGE                                                              t2

                                                                           10%

                                            0V

                                                                                                        PI-2039-033001

                                    Figure 51. Duty Cycle Measurement.

120
100
CONTROL Pin Current (mA)                                                               1.3                     tLEB (Blanking Time)

                                                                                            PI-4737-0612071.2

                                                                                      DRAIN Current (normalized)1.1

                                                                                                                                                                                                                              PI-4758-0614071.0

80                                                                                     0.9

                                                                                       0.8

60                                                                                     0.7                       IINIT(MIN)

                                                                                       0.6

40                                                                                     0.5

                        Dynamic                           1                            0.4
                       Impedance                       Slope
                                               =                                       0.3

20                                                                                     0.2

                                                                                       0.1

0                                                                                      0
                                                                                            0 1 23 45 678
           5  6                    7              8             9

              CONTROL Pin Voltage (V)                                                                                   Time (Ms)

Figure 52. CONTROL Pin I-V Characteristic.                                          Figure 53. Drain Current Operating Envelope.

              TOP254-258 Y, all E, L or M Packages (X and V Pins)                                                                P or G Package (M Pin)
                                                                                                                        0-300 k

S1               470                                                                                                                 S5

                 5W                                    0-300 k                                                                                        M
                                                                                                                                     0-60 k
                                                                                                                             5-50 V

                                               5-50 V

40 V                                                                    TOPSwitch-HX V                      D              TOP259-261 Y (X and V Pins)
   0-15 V                                                                                                               0-300 k
              470                                                                      CONTROL
                               S2
                                                                                    C                       C

                                                                        S4             F XS                                                   D

                                                                                       S3                                    5-50 V  CONTROL

                       47 F                       0.1 F                                                                                       C

                                                                                    0-60 k

                                                                                                                                     G XS

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

Figure 54. TOPSwitch-HX General Test Circuit.                                                                                                     PI-4738-071408
                                                                                                                                     www.powerint.com
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Rev. F 01/09
                                                                                                                                                                                 TOP252-262

Typical Performance Characteristics

                                            1.1                                                                                                                                      PI-4754-120307

                                            1                                                                                                                                                             1.1
                                                                                                                                                                                                          1
                                            0.9                                                                                          Maximum                                                          0.9
                                                                                                                                                                                                          0.8
Normalized Current Limit                    0.8                                                                                     -100                                                                  0.7
                                                                                                                             IX or IM ( A )                                                               0.6
                                            0.7                                                                                                   Typical                                                 0.5               Normalized di/dt
                                                                                                                                                                    -50                                   0.4
                                            0.6                                                                                                                                                           0.3
                                                                                                                                                                                                          0.2
                                            0.5                                                                                                                                                           0.1
                                                                                                           Minimum                                                                                        0
                                                                                                                                                                                                      0
                                            0.4

                                            0.3
                                                             Notes:

                                            0.2      1. Maximum and Minimum levels are
                                                         based on characterization.

                                            0.1      2. T J = 0 OC to 125 OC.

                                            0                            -150
                                            -200

Figure 55a. Normalized Current Limit vs. X or M Pin Current.

                                                                                                                                                                                     PI-4755-120307

                                            1.1                                                                                                                                                      1.1
                                               1
                                                                                                                                        Notes:                                                       1
                                            0.9                                                                                         1. Maximum and Minimum levels are
                                            0.8                                                                                                                                                      0.9
                                            0.7                                                                                             based on characterization.
                                            0.6                                                                                                                                                      0.8
                                            0.5                                                                                         2. T J = 0 OC to 125 OC.
                                            0.4                                                                                         3. Includes the variation of X or M pin
                                            0.3
                                            0.2                                                                                            voltage.
                                            0.1
                  Normalized Current Limit                                     Maximum
                                               0
                                                  0                                                                                                                                                  0.7  Normalized di/dt

                                                                                                                    Typical                                                                          0.6

                                                                                                                                                                                                     0.5

                                                                                                                                                                                                     0.4

                                                                                                                                                                                                     0.3

                                                                                                                                                                                                     0.2

                                                                               Minimum                                                                                                               0.1

                                                                                                                                                                                                     0

                                                     5               10        15                                   20                  25        30  35                         40  45

                                                                                                                             RIL ( k )

Figure 55b. Normalized Current Limit vs. External Current Limit Resistance.

www.powerint.com                                                                                                                                                                                                               39

                                                                                                                                                                                                                            Rev. F 01/09
           TOP252-262Breakdown Voltage                       PI-176B-033001                                         1.2                                                               PI-4759-061407
  (Normalized to 25 oC)
Typical Performance Characteristics (cont.)                                          Output Frequency               1.0
                                                                                        (Normalized to 25 oC)
                 1.1                                                                                                0.8

                 1.0                                                                                                0.6

                 0.9                                                                                                0.4
                      -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                           Junction Temperature (oC)                                                                0.2
                                                                                                                     0
           Figure 56. Breakdown Voltage vs. Temperature.
                                                                                                                          -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                 1.2                                                                                                              Junction Temperature (oC)
                 1.0
                 0.8                                                                                         Figure 57. Frequency vs. Temperature.
                 0.6
                 0.4Current Limit                            PI-4760-061407                                     1.2                                                                   PI-4739-061507
                 0.2(Normalized to 25 oC)                                                                       1.0
                  0                                                                   Current Limit             0.8
                                                                                         (Normalized to 25 C)  0.6
                      -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                                            0.4
                           Junction Temperature (oC)                                                            0.2

           Figure 58. Internal Current Limit vs. Temperature.                                                   0
                                                                                                                 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                  1.2
                  1.0                                                                                                      Junction Temperature (C)
                  0.8
                  0.6                                                                                         Figure 59.  External  Current  Limit  vs.  Temperature  with  R      =  10.5                            k.
                  0.4                                                                                                                                                          IL
                  0.2
                    0Overvoltage Threshold                   PI-4761-061407                                           1.2                                                                             PI-4762-061407
  (Normalized to 25 oC)
                       -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                 Under-Voltage Threshold         1.0
                            Junction Temperature (oC)                                    (Normalized to 25 oC)
                                                                                                                      0.8
            Figure 60. Overvoltage Threshold vs. Temperature.
                                                                                                                      0.6
   40                                                                                                                 0.4

Rev. F 01/09                                                                                                          0.2
                                                                                                                       0

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

                                                                                                              Figure 61. Undervoltage Threshold vs. Temperature.

                                                                                                                                                         www.powerint.com
                                                                                                                               TOP252-262

Typical Performance Characteristics (cont.)

VOLTAGE MONITOR Pin Voltage (V)    6                    PI-4740-060607                                                 1.6                                                PI-4741-110907
                                 5.5
                                                                                 EXTERNAL CURRENT LIMIT                        VX = 1.354 -1147.5 |IX|1.759 106
                                   5                                                Pin Voltage (V)
                                 4.5                                                                                   1.4 (IX)2 with -180 MA IX  -25 MA
                                                                                                                       1.2
                                   4
                                 3.5                                                                                   1.0

                                                                                                                       0.8
                                                                                                                       0.6

                                   3                                                                                   0.4
                                 2.5                                                                                   0.2

                                    2                                                                                       0

                                       0  100 200 300 400 500                                                               -200 -150 -100  -50                        0

                                    VOLTAGE-MONITOR Pin Current (MA)  EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Current (MA)

Figure 62a. VOLTAGE-MONITOR Pin vs. Current.                          Figure 62b. EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Voltage vs. Current.

MULTI-FUNCTION Pin Voltage (V)   6                      PI-4742-021308                                                 1.6                                                PI-4743-061407

                                 5                                               MULTI-FUNCTION Pin Voltage (V)        1.4     VM = 1.354 -1147.5 |IM|1.759 106
                                                                                                                               (IM)2 with -180 MA IM  -25 MA

                                                                                                                       1.2

                                 4

                                                                                                                       1.0

                                 3