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TOP266EG

器件型号:TOP266EG
器件类别:模拟器件
文件大小:32569.6KB,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

参数

TOP266EG功能数量 1
TOP266EG状态 ACTIVE
TOP266EG工艺 CMOS
TOP266EG端子间距 1.27 mm
TOP266EG模拟IC其它类型 ANALOG 电路

TOP266EG器件文档内容

TOP264-271
TOPSwitch-JX Family

Integrated Off-Line Switcher with EcoSmart Technology
for Highly Efficient Power Supplies

Product Highlights

EcoSmart - Energy Efficient                                        AC                                                                                +
                                                                                                                                                   DC

Energy efficient over entire load range                           IN                                                                             OUT
                                                                                                                                                       -
No-load consumption below 100 mW at 265 VAC

Up to 750 mW standby output power for 1 W input at 230 VAC

High Design Flexibility for Low System Cost                                                                       D  V
Multi-mode PWM control maximizes efficiency at all loads
132 kHz operation reduces transformer and power supply size           TOPSwitch-JX                                 CONTROL
                                                                                                                                      C
    66 kHz option for highest efficiency requirements
Accurate programmable current limit                                                                             S  XF
Optimized line feed-forward for line ripple rejection
Frequency jittering reduces EMI filter cost                                                                                                   PI-5578-090309
Fully integrated soft-start for minimum startup stress
725 V rated MOSFET                                                Figure 1. Typical Flyback Application.

    Simplifies meeting design derating requirements

Extensive Protection Features                                           Heat transfer to both PCB and heat sink
Auto-restart limits power delivery to <3% during overload faults      Optional external heat sink provides thermal impedance

    Output short-circuit protection (SCP)                                equivalent to a TO-220
    Output over-current protection (OCP)                            eSIP-7C package:
    Output overload protection (OPP)
Output overvoltage protection (OVP)                                  Vertical orientation for minimum PCB footprint
    User programmable for hysteretic/latching shutdown                Simple heat sink mounting using clip provides thermal
    Simple fast AC reset
    Primary or secondary sensed                                          impedance equivalent to a TO-220
Line undervoltage (UV) detection prevents turn-off glitches       Extended creepage to DRAIN pin
Line overvoltage (OV) shutdown extends line surge withstand       Heat sink is connected to SOURCE for low EMI
Accurate thermal shutdown with large hysteresis (OTP)
                                                                    Description
Advanced Package Options                                            TOPSwitch-JX cost effectively incorporates a 725 V power
eDIPTM-12 package:                                                MOSFET, high voltage switched current source, multi-mode
                                                                    PWM control, oscillator, thermal shutdown circuit, fault
    Low profile horizontal orientation for ultra-slim designs      protection and other control circuitry onto a monolithic device.

Output Power Table

                              PCB Copper Area1                                                                       Metal Heat Sink1

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

      Product5    Adapter2     Open        Adapter2   Open                Product5  Adapter2                          Open               Adapter2   Open
TOP264VG                      Frame3                 Frame3                                                          Frame3                        Frame3
                                                                    TOP264EG/VG
                    21 W      34 W         12 W      22.5 W         TOP265EG/VG     30 W                             62 W                20 W      43 W
                                                                    TOP266EG/VG
TOP265VG          22.5 W      36 W         15 W      25 W           TOP267EG/VG     40 W                             81 W                26 W      57 W
                                                                    TOP268EG/VG
TOP266VG            24 W      39 W         17 W      28.5 W         TOP269EG/VG     60 W                             119 W               40 W      86 W
                                                                    TOP270EG/VG
TOP267VG          27.5 W      44 W         19 W      32 W           TOP271EG/VG     85 W                             137 W               55 W      103 W

TOP268VG            30 W      48 W         21.5 W    36 W                           105 W                            148 W               70 W      112 W

TOP269VG            32 W      51 W         22.5 W    37.5 W                         128 W                            162 W               80 W      120 W

TOP270VG            34 W      55 W         24.5 W    41 W                           147 W                            190 W               93 W      140 W

TOP271VG            36 W      59 W         26 W      43 W                           177 W                            244 W               118 W     177 W

Table 1. Output Power Table.
Notes:
1. See Key Application Considerations section for more details.
2. Minimum continuous power in a typical non-ventilated enclosed adapter measured at +50 C ambient temperature.
3. Minimum continuous power in an open frame design at +50 C ambient temperature.
4. 230 VAC or 110/115 VAC with doubler.
5. Packages: E: eSIP-7C, V: eDIP-12. See Part Ordering Information section.

www.powerint.com                                                                                                                                   March 2010
           TOP264-271

                                         Section List

Functional Block Diagram ........................................................................................................................................ 3
Pin Functional Description ....................................................................................................................................... 3
TOP264-271 Functional Description ......................................................................................................................... 4

     CONTROL (C) Pin Operation..................................................................................................................................... 5
     Oscillator and Switching Frequency.......................................................................................................................... 5
     Pulse Width Modulator ............................................................................................................................................ 5
     Maximum Duty Cycle................................................................................................................................................ 6
     Error Amplifier........................................................................................................................................................... 6
     On-Chip Current Limit with External Programmability................................................................................................ 6
     Line Undervoltage Detection (UV).............................................................................................................................. 6
     Line Overvoltage Shutdown (OV).............................................................................................................................. 7
     Hysteretic or Latching Output Overvoltage Protection (OVP)..................................................................................... 7
     Line Feed-Forward with DCMAX Reduction................................................................................................................. 8
     Remote ON/OFF ...................................................................................................................................................... 8
     Soft-Start.................................................................................................................................................................. 9
     Shutdown/Auto-Restart (for OCP, SCP, OPP)......................................................................................................... 10
     Hysteretic Over-Temperature Protection (OTP)........................................................................................................ 10
     Bandgap Reference................................................................................................................................................ 10
     High-Voltage Bias Current Source........................................................................................................................... 10
Typical Uses of FREQUENCY (F) Pin ....................................................................................................................... 12
Typical Uses of VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pins .......................................... 13
Application Examples ............................................................................................................................................... 15
     Low No-load, High Efficiency, 65 W, Universal Input Adapter Power Supply...................................................................... 15
      Very low No-load, High Efficiency, 30 W, Universal Input, Open Frame, Power Supply............................................................... 17

Key Application Considerations .............................................................................................................................. 18
     TOPSwitch-JX vs.TOPSwitch-HX........................................................................................................................ . 18
     TOP264-271 Design Considerations ...................................................................................................................... 18
     TOP264-271 Layout Considerations....................................................................................................................... 20
     Quick Design Checklist........................................................................................................................................... 21
     Design Tools........................................................................................................................................................... 21

Product Specifications and Test Conditions .......................................................................................................... 23
Typical Performance Characteristics ..................................................................................................................... 30
Package Outlines ..................................................................................................................................................... 34
Part Ordering Information ........................................................................................................................................ 35

    2         www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                                                                           TOP264-271

                                  VC                                                                   0                                                                         DRAIN (D)

CONTROL (C)                                                                                                    INTERNAL            KPS(UPPER)

                     ZC                                                                                1       SUPPLY              KPS(LOWER)

                     SHUNT REGULATOR/                            +                                                                 CURRENT LIMIT                 +
                      ERROR AMPLIFIER                                                                                               COMPARATOR                   -
                                                     5.8 V                           SOFT START
                                                     4.8 V                                                                                               SOURCE (S)
                                                                 -                                                                  CONTROLLED

                            -                                                                                                          TURN-ON
                                                                                                                                    GATE DRIVER
                            +         5.8 V          INTERNAL UV                                                                                                 -
                                                                                                                                                            LEADING
                                                                      COMPARATOR                                                                               EDGE+
                     IFB
                                                                                                                                                           BLANKING
                                                     VI (LIMIT)

                         CURRENT

                         LIMIT

                         ADJUST                                                                   16                                                            +
                                             ON/OFF                                                                                                              -

EXTERNAL CURRENT              VBG + VT                                                            SHUTDOWN/
          LIMIT (X)                                                                              AUTO-RESTART

      VOLTAGE                                        STOP LOGIC                                  HYSTERETIC
    MONITOR (V)                1V                                                                  THERMAL

FREQUENCY (F)                                                                                    SHUTDOWN

                         V        OVP OV/

                            LINE         UV                         STOP SOFT
                                                                              START
                         SENSE DCMAX                 DCMAX
                                                                    OSCILLATOR
                                                                    WITH JITTER         DMAX                   SQ
                                                                                     CLOCK                     R

                                                     66k/132k
                                                                 F REDUCTION

                                                                 F REDUCTION

                                                     SOFT START

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

                                                                                                                                                                 PI-4511-012810 SOURCE (S)

Figure 2. Functional Block Diagram (E and V Package).                                         SOURCE (S) Pin:
                                                                                              Output MOSFET source connection for high voltage power return.
Pin Functional Description                                                                    Primary side control circuit common and reference point.

DRAIN (D) Pin:                                                                                NO CONNECTION (NC) Pin:
High-voltage power MOSFET DRAIN pin. The internal start-up                                    Internally not connected, floating potential pin.
bias current is drawn from this pin through a switched high-
voltage current source. Internal current limit sense point for
drain current.

CONTROL (C) Pin:                                                                              E Package (eSIP-7C)                                          V Package (eDIP-12)
Error amplifier and feedback current input pin for duty cycle
control. Internal shunt regulator connection to provide internal                                                                                           S 12        1V
bias current during normal operation. It is also used as the                                                                                                           2X
connection point for the supply bypass and auto-restart/                                                               Exposed Pad S 11                                3C
compensation capacitor.                                                                                                (Hidden)                                        4F
                                                                                                                       Internally                          S 10        5 NC
EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin:
Input pin for external current limit adjustment remote                                                                 Connected to S 9
ON/OFF and device reset. A connection to SOURCE pin                                                                    SOURCE Pin
disables all functions on this pin.
                                                                                                                                           S8
VOLTAGE MONITOR (V) Pin:
Input for OV, UV, line feed forward with DCMAX reduction, output                                                                                           S7          6D
overvoltage protection (OVP), remote ON/OFF. A connection to
the SOURCE pin disables all functions on this pin.                                               12345 7
                                                                                                 VXCFS D

FREQUENCY (F) Pin:                                                                                                                                                     PI-5568-083109
Input pin for selecting switching frequency 132 kHz if connected
to SOURCE pin and 66 kHz if connected to CONTROL pin.

                                                                                                                  Figure 3. Pin Configuration (Top View).

www.powerint.com                                                                                                                                                           3

                                                                                                                                                                       Rev. B 03/10
              TOP264-271

                +                    VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)     PI-5579-012210                                    Auto-Restart
                                     VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)                                     78
                 DC                                                                 Duty Cycle (%)
               Input      RLS     4 M For RLS = 4 M                                                                                                Slope = PWM Gain
              Voltage                          VUV = 102.8 VDC
                                                                                                                                                                                      CONTROL
                 -                            VOV = 451 VDC                                                                                                                             Current

                       D          V  DCMAX@100 VDC = 76%                                                100

                                     DCMAX@375 VDC = 41%

                          CONTROL
                                           C

                       S       X              For RIL = 12 k
                                                 ILIMIT = 61%

                               RIL            See Figure 35 for
                               12 k           other resistor values
                                              (RIL) to select different
                                              ILIMIT values.

Figure 4. Package Line Sense and Externally Set Current Limit.           Drain Peak Current
                                                                            To Current Limit Ratio (%)
TOP264-271 Functional Description                                                                       55

Like TOPSwitch-HX, TOP264-271 is an integrated switched                                                 25
mode power supply chip that converts a current at the control
input to a duty cycle at the open drain output of a high voltage                                                                                   CONTROL
power MOSFET. During normal operation the duty cycle of the                                                                                          Current
power MOSFET decreases linearly with increasing CONTROL
pin current as shown in Figure 5.                                                                            Full Frequency Mode

In addition to the three terminal TOPSwitch features, such as                                           132                                               Low
the high voltage start-up, the cycle-by-cycle current limiting,
loop compensation circuitry, auto-restart and thermal shut-              Frequency (kHz)                                           Variable        Frequency
down, the TOP264-271 incorporates many additional functions                                                                       Frequency           Mode
that reduce system cost, increase power supply performance
and design flexibility. A patented high voltage CMOS technology                                         66                        Mode
allows both the high-voltage power MOSFET and all the low
voltage control circuitry to be cost effectively integrated onto a                                                    Jitter                       Multi-Cycle
single monolithic chip.                                                                                                                            Modulation

Three terminals, FREQUENCY, VOLTAGE-MONITOR, and                                                        30
EXTERNAL CURRENT LIMIT have been used to implement
some of the new functions. These terminals can be connected                                                  ICD1 IB  IC01        IC02       IC03  ICOFF  CONTROL
to the SOURCE pin to operate the TOP264-271 in a TOPSwitch-                                                                                                Current
like three terminal mode. However, even in this three terminal
mode, the TOP264-271 offers many transparent features that do                                                                                      PI-5665-110609
not require any external components:
                                                                         Figure 5. Control Pin Characteristics (Multi-Mode Operation).
1. A fully integrated 17 ms soft-start significantly reduces or
    eliminates output overshoot in most applications by sweeping         6. Hysteretic over-temperature shutdown ensures thermal fault
    both current limit and frequency from low to high to limit the           protection.
    peak currents and voltages during start-up.
                                                                         7. Packages with omitted pins and lead forming provide large
2. A maximum duty cycle (DCMAX) of 78% allows smaller input                  drain creepage distance.
    storage capacitor, lower input voltage requirement and/or
    higher power capability.                                             8. Reduction of the auto-restart duty cycle and frequency to
                                                                             improve the protection of the power supply and load during
3. Multi-mode operation optimizes and improves the power                     open loop fault, short circuit, or loss of regulation.
    supply efficiency over the entire load range while maintaining
    good cross regulation in multi-output supplies.                      9. Tighter tolerances on I2f power coefficient, current limit
                                                                             reduction, PWM gain and thermal shutdown threshold.
4. Switching frequency of 132 kHz reduces the transformer size
    with no noticeable impact on EMI.                                    The VOLTAGE-MONITOR (V) pin is usually used for line sensing

5. Frequency jittering reduces EMI in the full frequency mode at         by connecting a 4 MW resistor from this pin to the rectified DC
    high load condition.                                                 high voltage bus to implement line overvoltage (OV), under-

                                                                         voltage (UV) and dual-slope line feed-forward with DCMAX
                                                                         reduction. In this mode, the value of the resistor determines the

                                                                         OV/UV thresholds and the DCMAX is reduced linearly with a dual
                                                                         slope to improve line ripple rejection. In addition, it also

                                                                         provides another threshold to implement the latched and

    4                                                                                                                                        www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                     TOP264-271

hysteretic output overvoltage protection (OVP). The pin can          MOSFET off and puts the control circuitry in a low current
also be used as a remote ON/OFF using the IUV threshold.             standby mode. The high-voltage current source turns on and
                                                                     charges the external capacitance again. A hysteretic internal
The EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) pin can be used to reduce             supply undervoltage comparator keeps VC within a window of
the current limit externally to a value close to the operating peak  typically 4.8 V to 5.8 V by turning the high-voltage current
current, by connecting the pin to SOURCE through a resistor.         source on and off as shown in Figure 7. The auto-restart circuit
This pin can also be used as a remote ON/OFF input.                  has a divide-by-sixteen counter, which prevents the output
                                                                     MOSFET from turning on again until sixteen discharge/charge
The FREQUENCY (F) pin sets the switching frequency in the full       cycles have elapsed. This is accomplished by enabling the
frequency PWM mode to the default value of 132 kHz when              output MOSFET only when the divide-by-sixteen counter
connected to SOURCE pin. A half frequency option of 66 kHz           reaches the full count (S15). The counter effectively limits
can be chosen by connecting this pin to the CONTROL pin              TOP264-271 power dissipation by reducing the auto-restart
instead. Leaving this pin open is not recommended.                   duty cycle to typically 2%. Auto-restart mode continues until
                                                                     output voltage regulation is again achieved through closure of
CONTROL (C) Pin Operation                                            the feedback loop.
The CONTROL pin is a low impedance node that is capable of
receiving a combined supply and feedback current. During             Oscillator and Switching Frequency
normal operation, a shunt regulator is used to separate the          The internal oscillator linearly charges and discharges an
feedback signal from the supply current. CONTROL pin voltage         internal capacitance between two voltage levels to create a
VC is the supply voltage for the control circuitry including the     triangular waveform for the timing of the pulse width modulator.
MOSFET gate driver. An external bypass capacitor closely             This oscillator sets the pulse width modulator/current limit latch
connected between the CONTROL and SOURCE pins is                     at the beginning of each cycle.
required to supply the instantaneous gate drive current. The
total amount of capacitance connected to this pin also sets the      The nominal full switching frequency of 132 kHz was chosen to
auto-restart timing as well as control loop compensation.            minimize transformer size while keeping the fundamental EMI
When rectified DC high voltage is applied to the DRAIN pin           frequency below 150 kHz. The FREQUENCY pin, when shorted
during start-up, the MOSFET is initially off, and the CONTROL        to the CONTROL pin, lowers the full switching frequency to
pin capacitor is charged through a switched high voltage             66 kHz (half frequency), which may be preferable in some cases
current source connected internally between the DRAIN and            such as noise sensitive video applications or a high efficiency
CONTROL pins. When the CONTROL pin voltage VC reaches                standby mode. Otherwise, the FREQUENCY pin should be
approximately 5.8 V, the control circuitry is activated and the      connected to the SOURCE pin for the default 132 kHz.
soft-start begins. The soft-start circuit gradually increases the
drain peak current and switching frequency from a low starting       To further reduce the EMI level, the switching frequency in the
value to the maximum drain peak current at the full frequency        full frequency PWM mode is jittered (frequency modulated) by
over approximately 17 ms. If no external feedback/supply             approximately 2.5 kHz for 66 kHz operation or 5 kHz for
current is fed into the CONTROL pin by the end of the soft-start,    132 kHz operation at a 250 Hz (typical) rate as shown in Figure 6.
the high voltage current source is turned off and the CONTROL        The jitter is turned off gradually as the system is entering the
pin will start discharging in response to the supply current         variable frequency mode with a fixed peak drain current.
drawn by the control circuitry. If the power supply is designed
properly, and no fault condition such as open loop or shorted        Pulse Width Modulator
output exists, the feedback loop will close, providing external      The pulse width modulator implements multi-mode control by
CONTROL pin current, before the CONTROL pin voltage has              driving the output MOSFET with a duty cycle inversely
had a chance to discharge to the lower threshold voltage of          proportional to the current into the CONTROL pin that is in
approximately 4.8 V (internal supply undervoltage lockout            excess of the internal supply current of the chip (see Figure 5).
threshold). When the externally fed current charges the CONTROL      The feedback error signal, in the form of the excess current, is
pin to the shunt regulator voltage of 5.8 V, current in excess of    filtered by an RC network with a typical corner frequency of
the consumption of the chip is shunted to SOURCE through an          7 kHz to reduce the effect of switching noise in the chip supply
NMOS current mirror as shown in Figure 2. The output current         current generated by the MOSFET gate driver.
of that NMOS current mirror controls the duty cycle of the
power MOSFET to provide closed loop regulation. The shunt            To optimize power supply efficiency, four different control
regulator has a finite low output impedance ZC that sets the gain    modes are implemented. At maximum load, the modulator
of the error amplifier when used in a primary feedback               operates in full frequency PWM mode; as load decreases, the
configuration. The dynamic impedance ZC of the CONTROL pin           modulator automatically transitions, first to variable frequency
together with the external CONTROL pin capacitance sets the          PWM mode, then to low frequency PWM mode. At light load,
dominant pole for the control loop.                                  the control operation switches from PWM control to multi-cycle-
                                                                     modulation control, and the modulator operates in multi-cycle-
When a fault condition such as an open loop or shorted output        modulation mode. Although different modes operate differently
prevents the flow of an external current into the CONTROL pin,       to make transitions between modes smooth, the simple
the capacitor on the CONTROL pin discharges towards 4.8 V.           relationship between duty cycle and excess CONTROL pin
At 4.8 V, auto-restart is activated, which turns the output          current shown in Figure 5 is maintained through all three PWM

www.powerint.com                                                                     5

                                                                                 Rev. B 03/10
              TOP264-271

Switching      fOSC +                 PI-4530-041107                         Maximum Duty Cycle
Frequency     fOSC -                                                         The maximum duty cycle, DCMAX, is set at a default maximum
                                                                             value of 78% (typical). However, by connecting the VOLTAGE-
                          4 ms                                               MONITOR to the rectified DC high voltage bus through a resistor
                                                                             with appropriate value (4 MW typical), the maximum duty cycle
VDRAIN                                                                       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.
                                Time
                                                                             Error Amplifier
Figure 6. Switching Frequency Jitter (Idealized VDRAIN Waveforms).          The shunt regulator can also perform the function of an error
                                                                             amplifier in primary side feedback applications. The shunt
modes. Please see the following sections for the details of the              regulator voltage is accurately derived from a temperature-
operation of each mode and the transitions between modes.                    compensated bandgap reference. The CONTROL pin dynamic
                                                                             impedance ZC sets the gain of the error amplifier. The CONTROL
Full Frequency PWM mode: The PWM modulator enters full                       pin clamps external circuit signals to the VC voltage level. The
frequency PWM mode when the CONTROL pin current (IC)                         CONTROL pin current in excess of the supply current is
reaches IB. In this mode, the average switching frequency is                 separated by the shunt regulator and becomes the feedback
kept constant at fOSC (pin selectable 132 kHz or 66 kHz). Duty               current IFB for the pulse width modulator.
cycle is reduced from DCMAX through the reduction of the on-time
when IC is increased beyond IB. This operation is identical to the           On-Chip Current Limit with External Programmability
PWM control of all other TOPSwitch families. TOP264-271 only                 The cycle-by-cycle peak drain current limit circuit uses the
operates in this mode if the cycle-by-cycle peak drain current               output MOSFET ON-resistance as a sense resistor. A current
stays above kPS(UPPER) ILIMIT(set), where kPS(UPPER) is 55% (typical)      limit comparator compares the output MOSFET on-state drain
and ILIMIT(set) is the current limit externally set via the X pin.           to source voltage VDS(ON) with a threshold voltage. High drain
                                                                             current causes VDS(ON) to exceed the threshold voltage and turns
Variable Frequency PWM mode: When peak drain current is                      the output MOSFET off until the start of the next clock cycle.
lowered to kPS(UPPER) ILIMIT(set) as a result of power supply load         The current limit comparator threshold voltage is temperature
reduction, the PWM modulator initiates the transition to variable            compensated to minimize the variation of the current limit due
frequency PWM mode, and gradually turns off frequency jitter.                to temperature related changes in RDS(ON) of the output MOSFET.
In this mode, peak drain current is held constant at kPS(UPPER)             The default current limit of TOP264-271 is preset internally.
ILIMIT(set) while switching frequency drops from the initial full            However, with a resistor connected between EXTERNAL
frequency of fOSC (132 kHz or 66 kHz) towards the minimum                    CURRENT LIMIT (X) pin and SOURCE pin, current limit can be
frequency of fMCM(MIN) (30 kHz typical). Duty cycle reduction is             programmed externally to a lower level between 30% and 100%
accomplished by extending the off-time.                                      of the default current limit. By setting current limit low, a larger
                                                                             TOP264-271 than necessary for the power required can be used
Low Frequency PWM mode: When switching frequency                             to take advantage of the lower RDS(ON) for higher efficiency/
reaches fMCM(MIN) (30 kHz typical), the PWM modulator starts to              smaller heat sinking requirements. With a second resistor
transition to low frequency mode. In this mode, switching                    connected between the EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) pin
frequency is held constant at fMCM(MIN) and duty cycle is reduced,           and the rectified DC high voltage bus, the current limit is
similar to the full frequency PWM mode, through the reduction                reduced with increasing line voltage, allowing a true power
of the on-time. Peak drain current decreases from the initial                limiting operation against line variation to be implemented. When
value of kPS(UPPER) ILIMIT(set) towards the minimum value of               using an RCD clamp, this power limiting technique reduces
kPS(LOWER) ILIMIT(set), where kPS(LOWER) is 25% (typical) and ILIMIT(set)  maximum clamp voltage at high line. This allows for higher
is the current limit externally set via the X pin.                           reflected voltage designs as well as reducing clamp dissipation.

Multi-Cycle-Modulation mode: When peak drain current is                      The leading edge blanking circuit inhibits the current limit
lowered to kPS(LOWER) ILIMIT(set), the modulator transitions to            comparator for a short time after the output MOSFET is turned
multi-cycle-modulation mode. In this mode, at each turn-on,                  on. The leading edge blanking time has been set so that, if a
the modulator enables output switching for a period of TMCM(MIN)             power supply is designed properly, current spikes caused by
at the switching frequency of fMCM(MIN) (4 or 5 consecutive pulses           primary-side capacitances and secondary-side rectifier reverse
at 30 kHz) with the peak drain current of kPS(LOWER) ILIMIT(set),          recovery time should not cause premature termination of the
and stays off until the CONTROL pin current falls below IC(OFF).             switching pulse. The current limit is lower for a short period
This mode of operation not only keeps peak drain current low                 after the leading edge blanking time. This is due to dynamic
but also minimizes harmonic frequencies between 6 kHz and                    characteristics of the MOSFET. During startup and fault
30 kHz. By avoiding transformer resonant frequency this way,                 conditions the controller prevents excessive drain currents by
all potential transformer audible noises are greatly suppressed.             reducing the switching frequency.

                                                                             Line Undervoltage Detection (UV)
                                                                             At power up, UV keeps TOP264-271 off until the input line
                                                                             voltage reaches the undervoltage threshold. At power down,

    6                                                                        www.powerint.com

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                                                                                                                TOP264-271

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

UV prevents auto-restart attempts after the output goes out of          In order to reduce the no-load input power of TOP264-271
regulation. This eliminates power down glitches caused by slow          designs, the V pin operates at very low currents. This requires
discharge of the large input storage capacitor present in               careful layout considerations when designing the PCB to avoid
applications such as standby supplies. A single resistor                noise coupling. Traces and components connected to the V pin
connected from the VOLTAGE-MONITOR pin to the rectified DC              should not be adjacent to any traces carrying switching currents.
high voltage bus sets UV threshold during power up. Once the            These include the drain, clamp network, bias winding return or
power supply is successfully turned on, the UV threshold is             power traces from other converters. If the line sensing features
lowered to 44% of the initial UV threshold to allow extended            are used, then the sense resistors must be placed within 10 mm
input voltage operating range (UV low threshold). If the UV low         of the V pin to minimize the V pin node area. The DC bus
threshold is reached during operation without the power supply          should then be routed to the line sense resistors. Note that
losing regulation, the device will turn off and stay off until UV       external capacitance must not be connected to the V pin as this
(high threshold) has been reached again. If the power supply            may cause misoperaton of the V pin related functions.
loses regulation before reaching the UV low threshold, the
device will enter auto-restart. At the end of each auto-restart         Hysteretic or Latching Output Overvoltage Protection (OVP)
cycle (S15), the UV comparator is enabled. If the UV high               The detection of the hysteretic or latching output overvoltage
threshold is not exceeded, the MOSFET will be disabled during           protection (OVP) is through the trigger of the line overvoltage
the next cycle (see Figure 7). The UV feature can be disabled           threshold. The V pin voltage will drop by 0.5 V, and the
independent of the OV feature.                                          controller measures the external attached impedance immediately
                                                                        after this voltage drops. If IV exceeds IOV(LS) (336 mA typical)
Line Overvoltage Shutdown (OV)                                          longer than 100 ms, TOP264-271 will latch into a permanent off
The same resistor used for UV also sets an overvoltage                  state for the latching OVP. It only can be reset if IX exceeds IX(TH)
threshold, which, once exceeded, will force TOP264-271 to               = -27 mA (typ) or VC goes below the power-up-reset threshold
stop switching instantaneously (after completion of the current         (VC(RESET)) and then back to normal. If IV does not exceed IOV(LS) or
switching cycle). If this condition lasts for at least 100 ms, the      exceeds no longer than 100 ms, TOP264-271 will initiate the line
TOP264-271 output will be forced into off state. When the line          overvoltage and the hysteretic OVP. Their behavior will be
voltage is back to normal with a small amount of hysteresis             identical to the line overvoltage shutdown (OV) that has been
provided on the OV threshold to prevent noise triggering, the           described in detail in the previous section. During a fault
state machine sets to S13 and forces TOP264-271 to go                   condition resulting from loss of feedback, output voltage will
through the entire auto-restart sequence before attempting to           rapidly rise above the nominal voltage. The increase in output
switch again. The ratio of OV and UV thresholds is preset at            voltage will also result in an increase in the voltage at the output
4.5, as can be seen in Figure 8. When the MOSFET is off, the            of the bias winding. A voltage at the output of the bias winding
rectified DC high voltage surge capability is increased to the          that exceeds of the sum of the voltage rating of the Zener diode
voltage rating of the MOSFET (725 V), due to the absence of the         connected from the bias winding output to the V pin and V pin
reflected voltage and leakage spikes on the drain. The OV               voltage, will cause a current in excess of IV to be injected into
feature can be disabled independent of the UV feature.                  the V pin, which will trigger the OVP feature.

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                                                                                                                                       Rev. B 03/10
              TOP264-271

If the power supply is operating under heavy load or low input         Remote ON/OFF
line conditions when an open loop occurs, the output voltage           TOP264-271 can be turned on or off by controlling the current
may not rise significantly. Under these conditions, a latching         into the VOLTAGE-MONITOR pin or out from the EXTERNAL
shutdown will not occur until load or line conditions change.          CURRENT LIMIT pin. In addition, the VOLTAGE-MONITOR pin
Nevertheless, the operation provides the desired protection by         has a 1 V threshold comparator connected at its input. This
preventing significant rise in the output voltage when the line or     voltage threshold can also be used to perform remote ON/OFF
load conditions do change. Primary side OVP protection with            control.
the TOP264-271 in a typical application will prevent a nominal
12 V output from rising above approximately 20 V under open            When a signal is received at the VOLTAGE-MONITOR pin or the
loop conditions. If greater accuracy is required, a secondary          EXTERNAL CURRENT LIMIT pin to disable the output through
sensed OVP circuit is recommended.                                     any of the pin functions such as OV, UV and remote ON/OFF,
                                                                       TOP264-271 always completes its current switching cycle before
Line Feed-Forward with DCMAX Reduction                                 the output is forced off.
The same resistor used for UV and OV also implements line voltage
feed-forward, which minimizes output line ripple and reduces           As seen above, the remote ON/OFF feature can also be used as
power supply output sensitivity to line transients. Note that for the  a standby or power switch to turn off the TOP264-271 and keep
same CONTROL pin current, higher line voltage results in smaller       it in a very low power consumption state for indefinitely long
operating duty cycle. As an added feature, the maximum duty            periods. If the TOP264-271 is held in remote off state for long
cycle DCMAX is also reduced from 78% (typical) at a voltage slightly   enough time to allow the CONTROL pin to discharge to the
lower than the UV threshold to 36% (typical) at the OV threshold.      internal supply undervoltage threshold of 4.8 V (approximately
DCMAX of 36% at high line was chosen to ensure that the power          32 ms for a 47 F CONTROL pin capacitance), the CONTROL
capability of the TOP264-271 is not restricted by this feature under   pin goes into the hysteretic mode of regulation. In this mode,
normal operation. TOP264-271 provides a better fit to the ideal        the CONTROL pin goes through alternate charge and discharge
feed-forward by using two reduction slopes: -1% per mA for all bus     cycles between 4.8 V and 5.8 V (see CONTROL pin operation
voltage less than 195 V (typical for 4 MW line impedance) and
-0.25% per mA for all bus voltage more than 195 V.

Voltage Monitor and External Current Limit Pin Table*

Figure Number                        12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Three Terminal Operation             3

Line Undervoltage (UV)                  333                                                                                  33

Line Overvoltage (OV)                   33                             3                                                     33

Line Feed-Forward (DCMAX)               33                                                                                   33
Output Overvoltage Protection (OVP)              3

Overload Power Limiting (OPP)                                                               3

External Current Limit                                                    33                   3333

Remote ON/OFF                                                                                  333

Device Reset                                                                                   333

Fast AC Reset                                                                                                                    3

AC Brownout                                                                                                                      3

*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.

    8                                                                                                                        www.powerint.com

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                                                                                               TOP264-271

                                    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 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-5528-060409

Figure 8. VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL CURRENT LIMIT (E and V package) Pin Characteristics.

section above) and runs entirely off the high voltage DC input,        Soft-Start
but with very low power consumption (<100 mW typical at                The 17 ms soft-start sweeps the peak drain current and switching
230 VAC with X pin open). When the TOP264-271 is remotely              frequency linearly from minimum to maximum value by operating
turned on after entering this mode, it will initiate a normal          through the low frequency PWM mode and the variable
start-up sequence with soft-start the next time the CONTROL            frequency mode before entering the full frequency mode. In
pin reaches 5.8 V. In the worst case, the delay from remote-on         addition to start-up, soft-start is also activated at each restart
to start-up can be equal to the full discharge/charge cycle time       attempt during auto-restart and when restarting after being in
of the CONTROL pin, which is approximately 125 ms for a                hysteretic regulation of CONTROL pin voltage (VC), due to
47 F CONTROL pin capacitor. This reduced consumption                  remote OFF or thermal shutdown conditions. This effectively
remote off mode can eliminate expensive and unreliable in-line         minimizes current and voltage stresses on the output MOSFET,
mechanical switches. It also allows for microprocessor                 the clamp circuit and the output rectifier during start-up. This
controlled turn-on and turn-off sequences that may be required         feature also helps minimize output overshoot and prevents
in certain applications such as inkjet and laser printers.
                                                                       saturation of the transformer during start-up.

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                                                                                                           Rev. B 03/10
              TOP264-271

Shutdown/Auto-Restart (for OCP, SCP, OPP)                           Bandgap Reference
To minimize TOP264-271 power dissipation under fault                All critical TOP264-271 internal voltages are derived from a
conditions such as over current (OC), short circuit (SC) or over    temperature-compensated bandgap reference. This voltage
power (OP), the shutdown/auto-restart circuit turns the power       reference is used to generate all other internal current references,
supply on and off at an auto-restart duty cycle of typically 2% if  which are trimmed to accurately set the switching frequency,
an out of regulation condition persists. Loss of regulation         MOSFET gate drive current, current limit, and the line OV/UV/
interrupts the external current into the CONTROL pin. VC            OVP thresholds. TOP264-271 has improved circuitry to
regulation changes from shunt mode to the hysteretic auto-          maintain all of the above critical parameters within very tight
restart mode as described in CONTROL pin operation section.         absolute and temperature tolerances.
When the fault condition is removed, the power supply output
becomes regulated, VC regulation returns to shunt mode, and         High-Voltage Bias Current Source
normal operation of the power supply resumes.                       This high-voltage current source biases TOP264-271 from the
                                                                    DRAIN pin and charges the CONTROL pin external capacitance
Hysteretic Over-Temperature Protection (OTP)                        during start-up or hysteretic operation. Hysteretic operation
Temperature protection is provided by a precision analog circuit    occurs during auto-restart, remote OFF and over-temperature
that turns the output MOSFET off when the junction temperature      shutdown. In this mode of operation, the current source is
exceeds the thermal shutdown temperature (142 C typical).          switched on and off, with an effective duty cycle of approxi-
When the junction temperature cools to below the lower              mately 35%. This duty cycle is determined by the ratio of
hysteretic temperature point, normal operation resumes, thus        CONTROL pin charge (IC) and discharge currents (ICD1 and ICD2).
providing automatic recovery. A large hysteresis of 75 C           This current source is turned off during normal operation when
(typical) is provided to prevent overheating of the PC board due    the output MOSFET is switching. The effect of the current
to a continuous fault condition. VC is regulated in hysteretic      source switching will be seen on the DRAIN voltage waveform
mode, and a 4.8 V to 5.8 V (typical) triangular waveform is         as small disturbances and is normal.
present on the CONTROL pin while in thermal shutdown.

   10                                                               www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                              TOP264-271

                  CONTROL (C)

                               200 A

                                            (Negative Current Sense - ON/OFF,
                                      Current Limit Adjustment, OVP Latch Reset)
                               VBG + VT

EXTERNAL CURRENT LIMIT (X)                               (Voltage Sense, ON/OFF)
          VOLTAGE MONITOR (V)                1V

                                       VREF   (Positive Current Sense - Undervoltage,
                                               Overvoltage, ON/OFF, Maximum Duty

                                                    Cycle Reduction, Output Over-
                                                            voltage Protection)

                                       400 A

                                                                                                          PI-5567-030910

Figure 9. VOLTAGE MONITOR (V) and EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) Pin Input Simplified Schematic.

www.powerint.com                                                                                             11

                                                                                                          Rev. B 03/10
           TOP264-271

Typical Uses of FREQUENCY (F) Pin

              +                                                   +

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

                 -     S  F                                          -     S  F

                                                  PI-2654-071700                                                 PI-2655-071700

Figure 10. Full Frequency Operation (132 kHz).                    Figure 11. Half Frequency Operation (66 kHz).

   12                                                                                                            www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                    TOP264-271

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

  +                                V Package               E Package             +                                              VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)
                                    (eDIP-12)              (eSIP-7C)                                                            VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
   DC                                                                             DC
Input                    S 12                       1V                         Input                                           For RLS = 4 M
Voltage                   S 11                       2X                        Voltage                                                     VUV = 102.8 VDC
                          S 10                       3C                                                                RLS 4 M             VOV = 451 VDC
                                                     4F
                           S9                        5 NC  VXC FS D
                           S8
                                                     6D                                                                         DCMAX@100 VDC = 76%
                           S7                                                                                                   DCMAX@375 VDC = 41%

                                         S

                  D       V                      DC        C SD                                   D                       V

                     CONTROL                                                                                           CONTROL
                                      C                                                                                                 C

-                 S     XF                                                        -               S

                                                           PI-5562-082809                                                                      PI-4717-120307

Figure 12. Three Terminal Operation (VOLTAGE MONITOR and EXTERNAL              Figure 13. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage and Line Feed-Forward.
               CURRENT LIMIT Features Disabled. FREQUENCY Pin Tied to
               SOURCE or CONTROL Pin.)

     +                                      VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)      +                                              VUV = RLS IUV + VV (IV = IUV)
                                            VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)
      DC                                                                          DC                                              For Values Shown
    Input                                   For RLS = 4 M                       Input                                     4 M       VUV = 103.8 VDC
   Voltage                                       VUV = 102.8 VDC               Voltage
                                                 VOV = 451 VDC                                                                  RLS
                                                                                        6.2 V
                          RLS 4 M                Sense Output Voltage

                                VROVP            ROVP                                                                     40 k
                                                 DCMAX @ 100 VDC = 76%
                                                 DCMAX @ 375 VDC = 41%

                     D          V                                                              D                       V

                          CONTROL                    ROVP >3k                                        CONTROL
                                           C                                                                          C

         -           S                                                         -               S

                                                           PI-4719-120307                                                                  PI-4720-120307

Figure 14. Line-Sensing for Undervoltage, Overvoltage, Line Feed-Forward and   Figure 15. Line Sensing for Undervoltage Only (Overvoltage Disabled).
               Hysteretic Output Overvoltage Protection.

     +                                      VOV = IOV RLS + VV (IV = IOV)      +                                                         For RIL = 12 k
                                   4 M                                                                                                        ILIMIT = 61%
      DC                                                                          DC
    Input            RLS                  For Values Shown                      Input                                                      For RIL = 19 k
   Voltage                                                                     Voltage                                                        ILIMIT = 37%
                                            VOV = 457.2 VDC

                                                                                                                                           See Figure 35 for other

                                   55 k                                                        D                                           resistor values (RIL).

                     D          V                1N4148                                                                CONTROL
                                                                                                                                        C

                             CONTROL                                                           S                       X
                                              C

         -           S                                                                                              RIL

                                                                               -

                                                           PI-4721-120307                                                                  PI-5580-012210

Figure 16. Line-Sensing for Overvoltage Only (Undervoltage Disabled). Maximum  Figure 17. External Set Current Limit.
               Duty Cycle Reduced at Low Line and Further Reduction with
               Increasing Line Voltage.

www.powerint.com                                                                                                                                               13

                                                                                                                                                            Rev. B 03/10
           TOP264-271

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

              +                                        ILIMIT = 100% @ 100 VDC                          +                      QR can be an optocoupler
                                                                                                                               output or can be replaced by
                                                       ILIMIT = 53% @ 300 VDC                                                  a manual switch.

                 RLS 2.5 M

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

                                       RIL                                                                          QR                     ON/OFF
                                       6 k                                                                                     47 K
                                                                                                        -

                                                           PI-5465-061009                                                                          PI-5466-061009

Figure 18. Current Limit Reduction with Line Voltage.                                                   Figure 19. Active-on (Fail Safe) Remote ON/OFF, and Latch Reset.

  +                                                    QR can be an optocoupler                           +                      VUV = IUV RLS + VV (IV = IUV)
                                                       output or can be replaced                                                 VOV = IOV RLS + VV (IV = IoV)
   DC                                                  by a manual switch.                                 DC
Input                                                                                                   Input                   DCMAX@100 VDC = 76%
Voltage                                                                                                 Voltage     RLS     4 M  DCMAX@375 VDC = 41%

                                                           For RIL = 12 k                                  -                                QR can be an optocoupler
                                                              ILIMIT = 61%                                                                  output or can be replaced
                            D                                                                                    D          V               by a manual switch.
                                                           For RIL = 19 k
                                   CONTROL                    ILIMIT = 37%                                          CONTROL
                                                    C                                                                                C
                                                                                                                                            For RIL = 12 k

                                                                                                                                                   ILIMIT = 61%

                            S       X                                                                            S       X

              -                           RIL QR                       ON/OFF                                                  RIL QR                   ON/OFF
                                                           16 k                                                                             16 k

                                                           PI-5531-072309                                                                                                 PI-5467-061009

Figure 20. Active-on Remote ON/OFF with Externally Set Current Limit,                                   Figure 21. Active-on Remote ON/OFF with Line Sense and External
               and Latch Reset                                                                                         Current Limit, and Latch Reset.

                +                                      VUV = IUV x RLS + VV (IV = IUV)  PI-5565-012210    +                 Typ. 65 VAC brownout threshold.
                                                       VOV = IOV x RLS + VV (IV = IoV)                                      <3 s AC latch reset time.
                 DC                                                                                        DC               Higher gain QR allows increasing R1/
               Input           RLS     4 M For RLS = 4 M                                                 Input              decreasing C1 for lower no-load input
              Voltage                                VUV = 102.8 VDC                                    Voltage             power.
                                                       VOV = 451 VDC
                 -                                                                                         -     D
                            D          V               DCMAX @ 100 VDC = 76%
                                                       DCMAX @ 375 VDC = 41%                                            CONTROL
                                                                                                                                         C

                               CONTROL                                                                           S       X
                                                C

                            S       X                  For RIL = 12 k                                                          RIL QR        R1
                                                          ILIMIT = 61%                                                                      4 M 1N4007

                                      RIL              See Figure 35 for                                                                      R2                                   AC
                                    12 k               other resistor values                                                                39 k                           C1 Input
                                                       (RIL) to select different                                                                                          47 nF
                                                       ILIMIT values.
                                                                                                                                                   PI-5652-110609

Figure 22. Line Sensing and Externally Set Current Limit.                                               Figure 23. Externally Set Current Limit, Fast AC Latch Reset and Brownout.

   14                                                                                                                                       www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                                                                          TOP264-271

Application Example                                                                                     device size often results in the same or lower efficiency due to
                                                                                                        the larger switching losses associated with a larger MOSFET.
Low No-load, High Efficiency, 65 W, Universal Input
Adapter Power Supply                                                                                    Line Sense Resistor Values
                                                                                                         Increasing line sensing resistance from 4 M to 10.2 M to
The circuit shown in Figure 24 shows a 90 VAC to 265 VAC
input, 19 V, 3.42 A output power supply, designed for operation                                            reduce no-load input power dissipation by 16 mW
inside a sealed adapter case type. The goals of the design were
highest full load efficiency, highest average efficiency (average of                                    Line sensing is provided by resistors R3 and R4 and sets the
25%, 50%, 75% and 100% load points), and very low no-load                                               line undervoltage and overvoltage thresholds. The combined
consumption. Additional requirements included latching output                                           value of these resistors was increased from the standard 4 M
overvoltage shutdown and compliance to safety agency limited                                            to 10.2 M. This reduced the resistor dissipation, and therefore
power source (LPS) limits. Measured efficiency and no-load                                              contribution to no-load input power, from ~26 mW to ~10 mW. To
performance is summarized in the table shown in the schematic                                           compensate the resultant change in the UV (turn-on) threshold
which easily exceed current energy efficiency requirements.                                             resistor R20 was added between the CONTROL and VOLTAGE-
                                                                                                        MONITOR pins. This adds a DC current equal to ~16 A into the
In order to meet these design goals the following key design                                            V pin, requiring only 9 A to be provided via R3 and R4 to reach
decisions were made.                                                                                    the V pin UV (turn-on) threshold current of 25 A and setting the
                                                                                                        UV threshold to 95 VDC.
PI Part Selection
One device size larger selected than required for power                                               This technique does effectively disable the line OV feature as
                                                                                                        the resultant OV threshold is raised from ~450 VDC to ~980 VDC.
   delivery to increase efficiency                                                                      However in this design there was no impact as the value of
                                                                                                        input capacitance (C2) was sufficient to allow the design to
The current limit programming feature of TOPSwitch-JX allows                                            withstand differential line surges greater than 2 kV without the
the selection of a larger device than needed for power delivery.                                        peak drain voltage reaching the BVDSS rating of U1.
This gives higher full load, low line efficiency by reducing the
MOSFET conduction losses (IRMS2 RDS(ON)) but maintains the                                            Specific guidelines and detailed calculations for the value of
overload power, transformer and other components size as if a                                           R20 may be found in the TOPSwitch-JX Application Note (AN-47).
smaller device had been used.
                                                                                                        Clamp Configuration RZCD vs RCD
For this design one device size larger than required for power                                           An RZCD (Zener bleed) was selected over an RCD clamp to
delivery (as recommended by the power table) was selected.
This typically gives the highest efficiency. Further increases in                                          give higher light load efficiency and lower no-load consumption

Input Voltage (VAC)                  90 115 230                                                               C11              C12
                                                                                                              1 nF            1 nF R15
Full Power Efficiency (%) 86.6 88.4 89.1                                                                   250 VAC            100 V 33

Average Efficiency (%)               89.8 89.5

No-load Input Power (mW) 57.7 59.7 86.7                          VR2                                          T1                                   C13 C14
                                                             SMAJ250A                                   3 RM10 FL1                                470 F 470 F
                                                                                                                                                                                                                 19 V, 3.42 A
  D1                                                           R5                     C4                        FL2                 D5             25 V 25 V
GBU8J                                                        300                   1000 pF                                      V30100C                                                              C21
600 V                                                                                                                                                               R16                             10 nF
                                                                                    630 V                                          C10                             20 k                              50 V
                                                                                                                                  56 F
                                                                                   R6       R28                                    35 V                      U3A                                                      RTN
                                                                                                                                                          PS2501-
                                                      R11                          150  300                                                                                       R22
                                                     300                                                                                                    1-H-A               1.6 k
                                                                                                        1       5
                                                                                                                                                                                   C19
                                     R3          R7                                                                  D4                                                          6.8 nF
                                                                                                                                                                                  50 V
                                     5.1 M 10 M        C5     R29                                                   BAV21WS-
                                                     2.2 nF  300                                                                                                                   R17
                                                      1 kV                           D2                         4 7-F                                                            147 k
                                                                                   RS1K
                                                                                                                                                                                    1%
           L3                                        R24                                         Q1                 R14   C15                                                    R27
         12 mH                                       2.2                                    MMBT4403                20   470 pF                                                 10 k

                  R1 R2              R4          R8                                                                       50 V
               2.2 M 2.2 M
                               C2    5.1 M 10 M                                                                                  R10
                        C1   120 F                                                                                             100
                     330 nF  400 V                                                            D3
                    275 VAC                                                              BAV19WS                      R12
                                                                                                                     4.7 k         U3B
           L4                                                                                           C9                       PS2501-
        200 H                                                                                        220 nF
                                                                                                                                  1-H-A
        F1                                                                                             25 V
        4A                                                                                    R20                    VR1
L                                                                                           191 k
   90 - 265                                                                                    1%                   ZMM5244B-7
     VAC                                                                                                                                      Q2
N
                                                                                D         V                              R25 MMBT3904                                     C16
                                                                                   CONTROL                                                                               22 nF
                                                     TOPSwitch-JX                                                        20                                              50 V
                                                             U1                                      C                   1/8 W

                                                       TOP269EG                        XF                 C6              R13                                                    R19
                                                                                                        100 nF           6.8                                                    20 k
                                                                                S                                        1/8 W
                                                                                                         50 V
                                       R9                                                                                  C7                      C22
                                     11 k                                                                                47 F                    100 nF                        U2     R18
                                                                                                                          16 V                                           LMV431AIMF   10 k
                                      1%                                                                                                           50 V
                                                                                                                                                                                1%     1%

                                                                                                                                                                                PI-5667-030810

Figure 24. Schematic of High Efficiency 19 V, 65 W, Universal Input Flyback Supply With Low No-load.

www.powerint.com                                                                                                                                                                                   15

                                                                                                                                                                                                Rev. B 03/10
              TOP264-271

The clamp network is formed by VR2, C4, R5, R6, R11, R28,          To minimize the dissipation from the bias winding under no-load
R29 and D2. It limits the peak drain voltage spike caused by       conditions the number of bias winding turns and value of C10
leakage inductance to below the BVDSS rating of the internal       was adjusted to give a minimum voltage across C10 of ~9 V.
TOPSwitch-JX MOSFET. This arrangement was selected over a          This is the minimum required to keep the optocoupler biased.
standard RCD clamp to improve light load efficiency and            To minimize the dissipation of the secondary side feedback
no-load input power.                                               circuit Q2 was added to form a Darlington connection with U3B.
                                                                   This reduced the feedback current on the secondary to ~1 mA.
In a standard RCD clamp C4 would be discharged by a parallel       The increased loop gain (due to the hFE of the transistor) was
resistor rather than a resistor and series Zener. In an RCD clamp  compensated by increasing the value of R16 and the addition of
the resistor value is selected to limit the peak drain voltage     R25. A standard 2.5 V TL431 voltage reference was replaced
under full load and overload conditions. However under light or    with the 1.24 V LMV431 to reduce the supply current requirement
no-load conditions this resistor value now causes the capacitor    from 1 mA to 100 A.
voltage to discharge significantly as both the leakage inductance
energy and switching frequency are lower. As the capacitor has     Output Rectifier Choice
to be recharged to above the reflected output voltage each          Higher current rating, low VF Schottky rectifier diode selected
switching cycle the lower capacitor voltage represents wasted
energy. It has the effect of making the clamp dissipation             for output rectifier
appear as a significant load just as if it were connected to the
output of the power supply.                                        A dual 15 A, 100 V Schottky rectifier diode with a VF of 0.455 V
                                                                   at 5 A was selected for D5. This is a higher current rating than
The RZCD arrangement solves this problem by preventing the         required to reduce resistive and forward voltage losses to improve
voltage across the capacitor discharging below a minimum           both full load and average efficiency. The use of a 100 V Schottky
value (defined by the voltage rating of VR2) and therefore         was possible due to the high transformer primary to secondary
minimizing clamp dissipation under light and no-load conditions.   turns ratio (VOR = 110 V) which was in turn possible due to the high
                                                                   voltage rating of the TOPSwitch-JX internal MOSFET.
Resistors R6 and R28 provide damping of high frequency
ringing to reduce EMI. Due to the resistance in series with VR2,   Increased Output Overvoltage Shutdown Sensitivity
limiting the peak current, standard power Zeners vs a TVS type      Transistor Q1 and VR1 added to improve the output over-
may be used for lower cost (although a TVS type was selected
due to availability of a SMD version). Diode D2 was selected to       voltage shutdown sensitivity
have an 800 V vs the typical 600 V rating due to its longer
reverse recovery time of 500 ns. This allows some recovery of      During an open loop condition the output and therefore bias
the clamp energy during the reverse recovery time of the diode     winding voltage will rise. When this exceeds the voltage of VR1
improving efficiency. Multiple resistors were used in parallel to  plus a VBE voltage drop Q1 turns on and current is fed into the
share dissipation as SMD components were used.                     V pin. The addition of Q1 ensures that the current into the V pin
                                                                   is sufficient to exceed the latching shutdown threshold even
Feedback Configuration                                             when the output is fully loaded while the supply is operating at
A Darlington connection formed together with optocoupler         low line as under this condition the output voltage overshoot is
                                                                   relatively small
   transistor to reduce secondary side feedback current and
   therefore no-load input power                                   Output overload power limitation is provided via the current limit
Low voltage, low current voltage reference IC used on            programming feature of the X pin and R7, R8 and R9. Resistors
   secondary side to reduce secondary side feedback current        R8 and R9 reduce the device current limit as a function of
   and therefore no-load input power                               increasing line voltage to provide a roughly flat overload power
Bias winding voltage tuned to ~9 V at no-load, high line to      characteristic, below the 100 VA limited power source (LPS)
   reduce no-load input power                                      requirement. In order to still meet this under a single fault condition
                                                                   (such as open circuit of R8) the rise in the bias voltage that occurs
Typically the feedback current into the CONTROL pin at high        during an overload condition is also used to trigger a latching
line is ~3 mA. This current is both sourced from the bias          shutdown.
winding (voltage across C10) and directly from the output. Both
of these represent a load on the output of the power supply.

   16                                                              www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                                                                                              TOP264-271

Very Low No-load, High Efficiency, 30 W, Universal Input,                                                                     The size of the magnetic core is a function of the switching
Open Frame, Power Supply                                                                                                      frequency. The choice of the higher switching frequency of
                                                                                                                              132 kHz allowed for the use of a smaller core size. The higher
The circuit shown in Figure 25 below shows an 85 VAC to                                                                       switching frequency does not negatively impact the efficiency in
265 VAC input, 12 V, 2.5 A output power supply. The goals of                                                                  TOPSwitch-JX designs due its small drain to source capacitance
the design were highest full load efficiency, average efficiency                                                              (COSS) as compared to that of discrete MOSFETs.
(average of 25%, 50%, 75% and 100% load points), very low no-
load consumption. Additional requirements included latching                                                                   Line Sense Resistor Values
output overvoltage shutdown and compliance to safety agency                                                                   Increasing line sensing resistance from 4 M to 10.2 M to
limited power source (LPS) limits. Actual efficiency and no-load
performance is summarized in the table shown in the schematic                                                                    reduce no-load input power dissipation by 16 mW
which easily exceed current energy efficiency requirements.
                                                                                                                              Line sensing is provided by resistors R1 and R2 and sets the
In order to meet these design goals the following key design                                                                  line undervoltage and overvoltage thresholds. The combined
decisions were made.                                                                                                          value of these resistors was increased from the standard 4 MW
                                                                                                                              to 10.2 MW. This reduced the resistor, and therefore contribution
PI part selection                                                                                                             to no-load input power, from ~26 mW to ~10 mW. To compensate
Ambient of 40 C allowed one device size smaller than                                                                       the resultant change in the UV threshold resistor R12 was
                                                                                                                              added between the CONTROL and VOLTAGE-MONITOR pins.
   indicated by the power table                                                                                               This adds a DC current equal to ~16 mA into the V pin, requiring
                                                                                                                              only 9 mA to be provided via R1 and R2 to reach the V pin UV
The device selected for this design was based on the 85-265 VAC,                                                              threshold current of 25 mA and setting the UV threshold to
Open Frame, PCB heat sinking column of power table (Table 1).                                                                 approximately 95 VDC.
One device size smaller was selected (TOP266V vs TOP267V)
due to the ambient specification of 40 C (vs the 50C assumed                                                                This technique does effectively disable the line OV feature as
in the power table) and the optimum PCB area and layout for                                                                   the resultant OV threshold is raised from ~450 VDC to ~980
the device heatsink. The subsequent thermal and efficiency                                                                    VDC. However in this design there was no impact as the value
data confirmed this choice. The maximum device temperature                                                                    of input capacitance (C3) was sufficient to allow the design to
was 107C at full load, 40 C, 85 VAC, 47 Hz (worst case                                                                      withstand differential line surges greater than 1 kV without the
conditions) and average efficiency exceeded 83% ENERGY                                                                        peak drain voltage reaching the BVDSS rating of U1.
STAR and EuP Tier 2 requirements.
                                                                                                                              Specific guidelines and detailed calculations for the value of R12
Transformer Core Selection                                                                                                    may be found in the TOPSwitch-JX Application Note.
132 kHz switching frequency allowed the selection of smaller

   core for lower cost

             Input Voltage (VAC)     85 115 230

             Full Load Efficiency (%) 81.25 83.94 86.21                                                                          C11          C12
                                                                                                                                 1 nF        1 nF R17
             Average Efficiency (%)      84.97 85.13                                                                          250 VAC        200 V 22

No-load Input Power (mW) 60.8 61.98 74.74                                   VR1                                                                                 C14 C15         L2             C16
                                                                                                                                                               680 F 680 F  3.3 H          100 F
                                                                     P6KE180A                         6                                7,8                                                                    12 V, 2.5 A
                                                                                                                                                                25 V 25 V                      25 V               RTN

                                                                                                                  C4                                 D8,9
                                                                                                                4.7 nF                              SB560
                                                                                                                 1 kV
                                                                       R5                                                             11,12
                                                                     10 k                                                  4
                                     D1  D2                          1/2 W                                                                          C7
                                                                                                        D5
                                     1N4007 1N4007                                                    FR107                                  47 F
                                                                                                                                                    25 V
                                                                                                                                      1

                                                         R1  R3                                                               NC NC            D7
                                                                                                                                         BAV21WS-
                                                         5.1 M 10 M                                                                   2 7-F

                                                                                                                               T1             R9                 R18
                                                                                                                              EF25           10                110

                                           C3            R2  R4                                                                     VR3                         C18            R19
                                         82 F                                                                                ZMM5245B-7                       47 nF          470
                                         400 V           5.1 M 10 M                                                                                            50 V
                                                                                                                                                         U2B                       D10
                                                                                                           D6                                         LTV817D                    LL4148                 R21
                                                                                                      BAV19WS                                                                                         86.6 k
                                                                                                                                                                                   U2A
                                                                                                           R12                                                                  LTV817D                  1%
                                                                                                        191 k
  L1
14 mH                                                                                                      1%

                                     D3  D4

                                     1N4007 1N4007

      F1         C1                                                                                D         V                                R16
    3.15 A    100 nF                                                                                  CONTROL                                6.8
             275 VAC                                                  TOPSwitch-JX                                                           1/8 W
L                                                                              U1                                       C
                                                                                                                                C9             C10                                      C20
   85 - 264                                                              TOP266VG                         XF                  100 nF         47 F                                     33 nF
     VAC                                                                                                                                      25 V                                      50 V
                                                                                                   S                           50 V
N                                                                                                                                                                                 U3
                                                           R15                                                                                                                LMV431A              R23
                                                         14.3 k                                                                                                                                   10 k
                                                                                                                                                                                  1%
                                                            1%                                                                                                                                      1%
                                                                                                                                                                                              PI-5775-030810

Figure 25. Schematic of High Efficiency 12 V, 30 W, Universal Input Flyback Supply With Very Low No-load.

www.powerint.com                                                                                                                                                                                                 17

                                                                                                                                                                                                              Rev. B 03/10
              TOP264-271

Clamp Configuration RZCD vs RCD                                   1.24 V LMV431 to reduce the supply current requirement of this
An RZCD (Zener bleed) was selected over RCD to give higher        component from 1 mA to 100 mA.

   light load efficiency and lower no-load consumption              Output Rectifier Choice
                                                                     Use of high VOR allows the use of a 60 V Schottky diode for
The clamp network is formed by VR1, C4, R5 and D5. It limits
the peak drain voltage spike caused by leakage inductance to           high efficiency and lower cost
below the BVDSS rating of the internal TOPSwitch-JX MOSFET.
This arrangement was selected over a standard RCD clamp to          The higher BVDSS rating of the TOPSwitch-JX of 725 V
improve light load efficiency and no-load input power.              (compared to 600 V or 650 V rating of typical power MOSFETs)
                                                                    allowed a higher transformer primary to secondary turns ratio
In a standard RCD clamp C4 would be discharged by a parallel        (reflected output voltage or VOR). This reduced the output diode
resistor rather than a resistor and series Zener. In an RCD         voltage stress and allowed the use of cheaper and more efficient
clamp the resistor value of R5 is selected to limit the peak drain  60 V (vs 80 V or 100 V) Schottky diodes. The efficiency
voltage under full load and over-load conditions. However           improvement occurs due the lower forward voltage drop of the
under light or no-load conditions this resistor value now causes    lower voltage diodes. Two parallel connected axial 5 A, 60 V
the capacitor voltage to discharge significantly as both the        Schottky rectifier diodes were selected for both low cost and
leakage inductance energy and switching frequency are lower.        high efficiency. This allowed PCB heat sinking of the diode for
As the capacitor has to be recharged to above the reflected         low cost while maintaining efficiency compared to a single
output voltage each switching cycle the lower capacitor voltage     higher current TO-220 packaged diode mounted on a heatsink.
represents wasted energy. It has the effect of making the           For this configuration the recommendation is that each diode is
clamp dissipation appear as a significant load just as if it were   rated at twice the output current and that the diodes share a
connected to the output of the power supply.                        common cathode PCB area for heat sinking so that their
                                                                    temperatures track. In practice the diodes current share quite
The RZCD arrangement solves this problem by preventing the          effectively as can be demonstrated by monitoring their
voltage across the capacitor discharging below a minimum            individual temperatures.
value (defined by the voltage rating of VR1) and therefore
minimizing clamp dissipation under light and no-load conditions.    Output Inductor Post Filter Soft-Finish
Zener VR1 is shown as a high peak dissipation capable TVS            Inductor L2 used to provide an output soft-finish and eliminate
however a standard lower cost Zener may also be used due to
the low peak current that component experiences.                       a capacitor

In many designs a resistor value of less than 50 W may be used      To prevent output overshoot during start-up the voltage
in series with C4 to damp out high frequency ringing and            appearing across L2 is used to provide a soft-finish function.
improve EMI but this was not necessary in this case.                When the voltage across L2 exceeds the forward drop of U2A
                                                                    and D10 current flows though the optocoupler LED and
Feedback Configuration                                              provides feedback to the primary. This arrangement acts to
A high CTR optocoupler was used to reduce secondary bias          limit the rate of rise of the output voltage until it reaches
                                                                    regulation and eliminates the capacitor that is typically placed
   currents and no-load input power                                 across U3 to provide the same function.
Low voltage, low current voltage reference IC used on
                                                                    Key Application Considerations
   secondary side to reduce secondary side feedback current
   and no-load input power                                          TOPSwitch-JX vs. TOPSwitch-HX
Bias winding voltage tuned to ~9 V at no-load, high line to
   reduce no-load input power                                       Table 4 compares the features and performance differences
                                                                    between TOPSwitch-JX and TOPSwitch-HX. Many of the new
Typically the feedback current into the CONTROL pin at high         features eliminate the need for additional discrete components.
line is ~3 mA. This current is both sourced from the bias           Other features increase the robustness of design, allowing cost
winding (voltage across C10) and directly from the output. Both     savings in the transformer and other power components.
of these represent a load on the output of the power supply.
                                                                    TOP264-271 Design Considerations
To minimize the dissipation from the bias winding under no-load
conditions the number of bias winding turns and value of C7         Power Table
was adjusted to give a minimum voltage across C7 of ~9 V.           The data sheet power table (Table 1) represents the maximum
This is the minimum required to keep the optocoupler biased         practical continuous output power based on the following
and the output in regulation.                                       conditions:
                                                                    1. 12 V output.
To minimize the dissipation of the secondary side feedback          2. Schottky or high efficiency output diode.
circuit a high CTR (CTR of 300 600%) optocoupler type was         3. 135 V reflected voltage (VOR) and efficiency estimates.
used. This reduces the secondary side opto-led current from         4. A 100 VDC minimum DC bus for 85-265 VAC and 250 VDC
~3 mA to <~1 mA and therefore the effective load on the output.
A standard 2.5 V TL431 voltage reference was replaced with the          minimum for 230 VAC.
                                                                    5. Sufficient heat sinking to keep device temperature 110 C.

   18                                                               www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                          TOP264-271

TOPSwitch-HX vs. TOPSwitch-JX

Function                    TOPSwitch-HX                    TOPSwitch-JX                  TOPSwitch-JX Advantages

CONTROL current IC(OFF) at  IC(OFF) = IB + 3.4 mA           IC(OFF) = IB + 1.6 mA          Reduced CONTROL current
0% duty cycle               (TOP256-258)                    (TOP266-268)                   Better no-load performance (<0.1 W)
                            IB = External bias current      Available                      Better standby performance
eDIP-12 package
                            Not available                   Min. 725 V at TJ = 25 C       66/132 kHz frequency option for DIP style heatsink
                                                                                             less designs
Breakdown voltage BVDSS     Min. 700 V at TJ = 25 C
                                                                                           Better thermal performance for increased power
                                                                                             capability over DIP-8 package

                                                                                           Simplifies meeting customer derating requirements
                                                                                             (e.g. 80%)

                                                                                           Extended line surge withstand

Fast AC reset               3 External transistor circuits 1 External transistor circuit   Saves 5 components

                            using the V pin                 using the X pin

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

6. Power levels shown in the power table for the V package          Zener clamp and allows a VOR as high as 150 V. RCD clamp
    device assume 6.45 cm2 of 610 g/m2 copper heat sink area        dissipation can be minimized by reducing the external current
    in an enclosed adapter, or 19.4 cm2 in an open frame.           limit as a function of input line voltage (see Figure 18). The RCD
                                                                    clamp is more cost effective than the Zener clamp but requires
The provided peak power depends on the current limit for the        more careful design (see Quick Design Checklist).
respective device.
                                                                    Output Diode
TOP264-271 Selection                                                The output diode is selected for peak inverse voltage, output
Selecting the optimum TOP264-271 depends upon required              current, and thermal conditions in the application (including heat
maximum output power, efficiency, heat sinking constraints,         sinking, air circulation, etc.). The higher DCMAX of TOP264-271,
system requirements and cost goals. With the option to              along with an appropriate transformer turns ratio, can allow the
externally reduce current limit, TOP264-271 may be used for         use of a 80 V Schottky diode for higher efficiency on output
lower power applications where higher efficiency is needed or       voltages as high as 15 V.
minimal heat sinking is available.
                                                                    Bias Winding Capacitor
Input Capacitor                                                     Due to the low frequency operation at no-load, a bias winding
The input capacitor must be chosen to provide the minimum           capacitance of 10 mF minimum is recommended. Ensure a
DC voltage required for the TOP264-271 converter to maintain        minimum bias winding voltage of >9 V at zero load for correct
regulation at the lowest specified input voltage and maximum        operation and output voltage regulation.
output power. Since TOP264-271 has a high DCMAX limit and an
optimized dual slope line feed forward for ripple rejection, it is  Soft-Start
possible to use a smaller input capacitor. For TOP264-271, a        Generally, a power supply experiences maximum stress at
capacitance of 2 mF per watt is possible for universal input with   start-up before the feedback loop achieves regulation. For a
an appropriately designed transformer.                              period of 17 ms, the on-chip soft-start linearly increases the
                                                                    drain peak current and switching frequency from their low
Primary Clamp and Output Reflected Voltage VOR                      starting values to their respective maximum values. This
A primary clamp is necessary to limit the peak TOP264-271 drain     causes the output voltage to rise in an orderly manner, allowing
to source voltage. A Zener clamp requires few parts and takes       time for the feedback loop to take control of the duty cycle.
up little board space. For good efficiency, the clamp Zener         This reduces the stress on the TOP264-271 MOSFET, clamp
should be selected to be at least 1.5 times the output reflected    circuit and output diode(s), and helps prevent transformer
voltage VOR, as this keeps the leakage spike conduction time        saturation during start-up. Also, soft-start limits the amount of
short. When using a Zener clamp in a universal input application,   output voltage overshoot and, in many applications, eliminates
a VOR of less than 135 V is recommended to allow for the absolute   the need for a soft-finish capacitor. Note that as soon as the
tolerances and temperature variations of the Zener. This will       loop closes the soft-start function ceases even if this is prior to
ensure efficient operation of the clamp circuit and will also keep  the end of the 17 ms soft-start period.
the maximum drain voltage below the rated breakdown voltage
of the TOP264-271 MOSFET. A high VOR is required to take full       EMI
advantage of the wider DCMAX of TOP264-271. An RCD (or              The frequency jitter feature modulates the switching frequency
RCDZ) clamp provides tighter clamp voltage tolerance than a         over a narrow band as a means to reduce conducted EMI peaks
                                                                    associated with the harmonics of the fundamental switching

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                                                                                                                   Rev. B 03/10
              TOP264-271

frequency. This is particularly beneficial for average detection     be located closely between their respective pin and SOURCE.
mode. As can be seen in Figures 26 and 27, the benefits of jitter    Once again, the SOURCE connection trace of these components
increase with the order of the switching harmonic due to an          should not be shared by the main MOSFET switching currents.
increase in frequency deviation. The FREQUENCY pin offers a          It is very critical that SOURCE pin switching currents are returned
switching frequency option of 132 kHz or 66 kHz. In applications     to the input capacitor negative terminal through a separate trace
that require heavy snubber on the drain node for reducing high       that is not shared by the components connected to CONTROL,
frequency radiated noise (for example, video noise sensitive         VOLTAGE MONITOR or EXTERNAL CURRENT LIMIT pins. This
applications such as VCRs, DVDs, monitors, TVs, etc.), operating     is because the SOURCE pin is also the controller ground
at 66 kHz will reduce snubber loss, resulting in better efficiency.  reference pin. Any traces to the V, X or C pins should be kept
Also, in applications where transformer size is not a concern, use   as short as possible and away from the DRAIN trace to prevent
of the 66 kHz option will provide lower EMI and higher efficiency.   noise coupling. VOLTAGE MONITOR resistors (RLS in Figures
Note that the second harmonic of 66 kHz is still below 150 kHz,      13, 14, 18, 21, 22, 25, 29) and primary side OVP circuit
above which the conducted EMI specifications get much tighter.       components VZOV/ROV in Figures (28, 29) should be located close
For 10 W or below, it is possible to use a simple inductor in place  to the V pin to minimize the trace length on the V pin side.
of a more costly AC input common mode choke to meet                  Resistors connected to the V or X pin should be connected as
worldwide conducted EMI limits.                                      close to the bulk cap positive terminal as possible while routing
                                                                     these connections away from the power switching circuitry. In
Transformer Design                                                   addition to the 47 F CONTROL pin capacitor, a high frequency
It is recommended that the transformer be designed for               bypass capacitor (CBP) in parallel should be used for better noise
maximum operating flux density of 3000 Gauss and a peak flux         immunity. The feedback optocoupler output should also be
density of 4200 Gauss at maximum current limit. The turns ratio
should be chosen for a reflected voltage (VOR) no greater than                         80                                                    PI-2576-010600
135 V when using a Zener clamp or 150 V (max) when using an                            70
RCD clamp with current limit reduction with line voltage (overload
protection). For designs where operating current is significantly                      60
lower than the default current limit, it is recommended to use an
externally set current limit close to the operating peak current to  Amplitude (dBV)  50
reduce peak flux density and peak power (see Figure 17).                               40

Standby Consumption                                                                    30
Frequency reduction can significantly reduce power loss at light
or no load, especially when a Zener clamp is used. For very low                         20
secondary power consumption, use a TL431 regulator for                                 -10
feedback control. A typical TOP264-271 circuit automatically
enters MCM mode at no load and the low frequency mode at                                 0                                 EN55022B (QP)
light load, which results in extremely low losses under no-load                        -10                                 EN55022B (AV)
or standby conditions.
                                                                                       -20
High Power Designs
The TOP264-271 family contains parts that can deliver up to                            0.15  1                             10                30
162 W. High power designs need special considerations.
Guidance for high power designs can be found in the Design                                   Frequency (MHz)
Guide for TOP264-271 (AN-47).
                                                                     Figure 26. Fixed Frequency Operation Without Jitter.
TOP264-271 Layout Considerations
                                                                                       80                                                    PI-5583-090309
The TOP264-271 has multiple pins and may operate at high
power levels. The following guidelines should be carefully                             70    TOPSwitch-JX (with jitter)
followed.
                                                                     Amplitude (dBV)  60
Primary Side Connections
Use a single point (Kelvin) connection at the negative terminal of                     50
the input filter capacitor for the SOURCE pin and bias winding
return. This improves surge capabilities by returning surge                            40
currents from the bias winding directly to the input filter
capacitor. The CONTROL pin bypass capacitor should be                                  30
located as close as possible to the SOURCE and CONTROL
pins, and its SOURCE connection trace should not be shared                             20
by the main MOSFET switching currents. All SOURCE pin
referenced components connected to the VOLTAGE MONITOR                                 -10
(V pin) or EXTERNAL CURRENT LIMIT (X pin) pins should also
                                                                                       0

                                                                                       -10                                 EN55022B (QP)
                                                                                                                           EN55022B (AV)

                                                                                       -20

                                                                                       0.15  1                             10                30

                                                                                             Frequency (MHz)

                                                                     Figure 27. TOPSwitch-JX Full Range EMI Scan (132 kHz With Jitter) With
                                                                                    Identical Circuitry and Conditions.

   20                                                                                                                      www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                      TOP264-271

located close to the CONTROL and SOURCE pins of TOP264-271            of the V pin to minimize the V pin node area. The DC bus
and away from the drain and clamp component traces. The               should then be routed to the line sense resistors. Note that
primary side clamp circuit should be positioned such that the loop    external capacitance must not be connected to the V pin as this
area from the transformer end (shared with DRAIN) and the clamp       may cause misoperaton of the V pin related functions. As with
capacitor is minimized. The bias winding return node should be        any power supply design, all TOP264-271 designs should be
connected via a dedicated trace directly to the bulk capacitor        verified on the bench to make sure that components specifi-
and not to the SOURCE pins. This ensures that surge currents          cations are not exceeded under worst-case conditions. The
are routed away from the SOURCE pins of the TOPSwitch-JX.             following minimum set of tests is strongly recommended:

Y Capacitor                                                           1. Maximum drain voltage Verify that peak VDS does not
The Y capacitor should be connected close to the secondary                exceed 675 V at highest input voltage and maximum
output return pin(s) and the positive primary DC input pin of the         overload output power. Maximum overload output power
transformer. If the Y capacitor is returned to the negative end of        occurs when the output is overloaded to a level just before
the input bulk capacitor (rather than the positive end) a dedicated       the power supply goes into auto-restart (loss of regulation).
trace must be used to make this connection. This is to "steer"
leakage currents away from the SOURCE pins in case of a               2. Maximum drain current At maximum ambient temperature,
common-mode surge event.                                                  maximum input voltage and maximum output load, verify
                                                                          drain current waveforms at start-up for any signs of trans-
Heat Sinking                                                              former saturation and excessive leading edge current spikes.
The exposed pad of the E package (eSIP-7C) and the V package              TOP264-271 has a leading edge blanking time of 220 ns to
(eDIP-12) is internally electrically tied to the SOURCE pin. To           prevent premature termination of the ON-cycle. Verify that
avoid circulating currents, a heat sink attached to the exposed           the leading edge current spike is below the allowed current
pad should not be electrically tied to any primary ground/source          limit envelope (see Figure 32) for the drain current waveform
nodes on the PC board. On double sided boards, topside and                at the end of the 220 ns blanking period.
bottom side areas connected with vias can be used to increase
the effective heat sinking area. In addition, sufficient copper       3. Thermal check At maximum output power, both minimum
area should be provided at the anode and cathode leads of the             and maximum voltage and ambient temperature; verify that
output diode(s) for heat sinking. In Figure 28, a narrow trace is         temperature specifications are not exceeded for TOP264-
shown between the output rectifier and output filter capacitor.           271, transformer, output diodes and output capacitors.
This trace acts as a thermal relief between the rectifier and filter      Enough thermal margin should be allowed for the part-to-
capacitor to prevent excessive heating of the capacitor.                  part variation of the RDS(ON) of TOP264-271, as specified in
                                                                          the data sheet. The margin required can either be calculated
Quick Design Checklist                                                    from the values in the parameter table or it can be accounted
                                                                          for by connecting an external resistance in series with the
In order to reduce the no-load input power of TOP264-271                  DRAIN pin and attached to the same heat sink, having a
designs, the V pin operates at very low current. This requires            resistance value that is equal to the difference between the
careful layout considerations when designing the PCB to avoid             measured RDS(ON) of the device under test and the worst case
noise coupling. Traces and components connected to the V pin              maximum specification.
should not be adjacent to any traces carrying switching currents.
These include the drain, clamp network, bias winding return or        Design Tools
power traces from other converters. If the line sensing features
are used, then the sense resistors must be placed within 10 mm        Up-to-date information on design tools can be found at the
                                                                      Power Integrations website: www.powerint.com

www.powerint.com                                                                     21

                                                                                  Rev. B 03/10
              TOP264-271

Maximize Copper Area                                                                                                                                      DC  +
for Optimum Heat Sinking                                                                                                                                  OUT
                                                                                                                                                  J2
                                                    RLS1
                                               RPL1

                                                                                       CB       U2
                                                                       ROV                                               U3

                                                    RPL2               DB                            T1                                                                HF LC
                                                          RLS2                                                                                                       Post-Filter
                                                                                                      Output Filter                                       C16
                                                                   VZOV                                Capacitors                                    C18
                                                                     R12
                              U1                                                                Transformer
                                      RIL                              R16
                                                                                                         Output
                                       CBP                                                             Rectifiers

                                                                C10                                                                                        L2
                                                                                                                                                  C17
                    J1
                                                                                                                                                       D8
              
                                                                                                                                                       D9
              DC                                                     D5 R5
              IN
              +                                                      C3                    VR1                    Y-
                                           C4                                                                Capacitor

                           Input Filter                                                            C11
                           Capacitor
                                                                       Clamp Circuit

                                                                                                                                                                     PI-5752-012510

Figure 28. Layout Considerations for TOPSwitch-JX Using V-Package and Operating at 132 kHz.

                                                          Clamp                                    Isolation Barrier
                                                          Circuit

      Input Filter                                                           C6 R7                      Y-
       Capacitor                                                                                   Capacitor

             J1                                                                            T1                                                C16     R12
   +
HV                                                        HS1      R6
   -                                                                     D5

                        C4                                                                                                        D8

                                                                                                                                                                HS2  Output

                                                                                                                                                                     Rectifier

                                                                   U1          VR1                 Transformer                                                       Output Filter
                                                                D                                                                                                     Capacitors
                            CBP                           S              C9                                                                  C17
                                                                F                 RIL                                                                       L3           HF LC
                                                    C           X                                                                                                      Post-Filter
                        RLS2                           V

                        RLS1                                                           CB                                                    C18
                        RPL1                                                   DB

                                               ROV                       R8         R10                                      U4
                                                                   RPL2                                                                 C21
                                                                                                                                                          C19
                                                                                                                                                  R20

                                                                         VZOV

                                                                                       R9          U2                        R17                           J2
                                                                                              JP2
                                                                                                                             R13

                                                                                                                        R15                  R21

                                                                                                                                                  -ODUCT+            PI-5793-030910

Figure 29. Layout Considerations for TOPSwitch-JX Using E-Package and Operating at 132 kHz.

   22                                                                                                                                                           www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                                                    TOP264-271

Absolute Maximum Ratings(2)                                                                                      FREQUENCY Pin Voltage ............................................................-0.3 V to 9 V
                                                                                                                 Storage Temperature ...........................................................-65 C to 150 C
DRAIN Pin Peak Voltage.......................................................... -0.3 V to 725 V                 Operating Junction Temperature................................... -40 C to 150 C
DRAIN Pin Peak Current: TOP264........................................................ 2.08 A                    Lead Temperature(1)......................................................................................260 C
DRAIN Pin Peak Current: TOP265.........................................................2.72 A
DRAIN Pin Peak Current: TOP266........................................................ 4.08 A                    Notes:
DRAIN Pin Peak Current: TOP267........................................................ 5.44 A                    1. 1/16 in. from case for 5 seconds.
DRAIN Pin Peak Current: TOP268........................................................ 6.88 A                    2. Maximum ratings specified may be applied one at a time
DRAIN Pin Peak Current: TOP269......................................................... 7.73 A
DRAIN Pin Peak Current: TOP270........................................................ 9.00 A                        without causing permanent damage to the product. Exposure
DRAIN Pin Peak Current: TOP271........................................................ 11.10 A                       to Absolute Maximum Rating conditions for extended periods
CONTROL Pin Voltage....................................................................-0.3 V to 9 V                 of time may affect product reliability.
CONTROL Pin Current.............................................................................. 100 mA
VOLTAGE MONITOR Pin Voltage............................................-0.3 V to 9 V
CURRENT LIMIT Pin Voltage.................................................-0.3 V to 4.5 V

Thermal Resistance

Thermal Resistance: E Package                                                                                    Notes:
                           (qJA) ................................................................105 C/W(1)     1. Free standing with no heatsink.
                           (qJC) .....................................................................2 C/W(2)  2. Measured at the back surface of tab.
                           V Package                                                                             3. Soldered to 0.36 sq. in. (232 mm2), 2 oz. (610 g/m2) copper clad.
                           (qJA) ........................................ 68 C/W(3), 58 C/W(4)                 4. Soldered to 1 sq. in. (645 mm2), 2 oz. (610 g/m2) copper clad.
                           (qJC) .....................................................................2 C/W(2)

Parameter              Symbol                Conditions                                                                       Min   Typ    Max Units

                               SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 C                                                               119   132
                                            See Figure 32                                                                     59.4   66
                                                                                                                                     5
                                   (Unless Otherwise Specified)                                                                75   2.5
                                                                                                                               30   250
Control Functions                                                                                                                    78
                                                                                                                              -62
Switching Frequency                                 FREQUENCY Pin                                                             -54    17    145
                                               Connected to SOURCE                                                            -50    -50                  kHz
in Full Frequency      fOSC    TJ = 25 C                                                                                     -61    -44
                                                    FREQUENCY Pin                                                             -60    -40   72.6
Mode (average)                                 Connected to CONTROL                                                           -57    -51
                                                                                                                                     -50                  kHz
Frequency Jitter       Df                          132 kHz Operation                                                          0.8    -48
Deviation                                                                                                                     0.9   -0.01                  Hz
                                                   66 kHz Operation                                                           1.0    1.4
                                                                                                                                     1.5    83
Frequency Jitter       fM                                                                                                            1.6                   %
Modulation Rate

Maximum Duty Cycle     DCMAX   IC = ICD1                                                                          IV  IV(DC)
                                                                                                                  VV = 0 V

                                                                                                                 IV = 95 mA

Soft-Start Time        tSOFT                   TJ = 25 C                                                                                                 ms

                               TJ = 25 C                                                                        TOP264-265                -40
                               IB < IC < IC01                                                                    TOP266-268
                               See Note C                                                                        TOP269-271                -34

PWM Gain               DCreg                                                                                                               -30
                                                                                                                                                        %/mA
                               TJ = 25 C                                                                        TOP264-265
                                 IC  IC01                                                                        TOP266-268                -41
                                                                                                                 TOP269-271
                               See Note A                                                                                                  -40

                                                                                                                                           -38

PWM Gain                                   See Note B                                                                                           %/mA/C
Temperature Drift

                                                                                                                 TOP264-265                2.0
                                                                                                                 TOP266-268
External Bias Current  IB      66 kHz Operation                                                                  TOP269-271                2.1  mA

                                                                                                                                           2.2

www.powerint.com                                                                                                                                   23

                                                                                                                                                Rev. B 03/10
              TOP264-271

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

                                           (Unless Otherwise Specified)

Control Functions (cont.)

                                                           TOP264-265          0.9   1.5   2.1

External Bias Current      IB          132 kHz Operation   TOP266-268          1.2   1.8   2.4   mA

                                                           TOP269-271          1.5   2.1   2.8

                                                           TOP264-265                2.9   3.9

                                       66 kHz Operation    TOP266-268                3.1   4.1

CONTROL Current at         IC(OFF)                         TOP269-271                3.3   4.3   mA
0% Duty Cycle
                                                           TOP264-265                3.1   4.1

                                       132 kHz Operation   TOP266-268                3.4   4.4

                                                           TOP269-271                3.8   4.8

Dynamic Impedance             ZC       IC = 2.5 mA; TJ = 25 C, See Figure 31  13    21    25    W

Dynamic Impedance          kPS(UPPER)                                                0.18        %/C
Temperature Drift          kPS(LOWER)
                                                                                     7           kHz
CONTROL Pin Internal
Filter Pole                                        TJ = 25 C                  50    55    60    %
                                                   See Note C
Upper Peak Current to                                                                25          %
Set Current Limit Ratio                            TJ = 25 C
                                                   See Note C
Lower Peak Current to
Set Current Limit Ratio

Multi-Cycle-               fMCM(MIN)               TJ = 25 C                        30          kHz
Modulation Switching
Frequency

Minimum Multi-Cycle-       TMCM(MIN)               TJ = 25 C                        135         ms
Modulation On Period

Shutdown/Auto-Restart

CONTROL Pin                IC(CH)      TJ = 25 C              VC = 0 V        -5.0  -3.5  -1.0  mA
Charging Current                                               VC = 5 V
                                                                               -3.0  -1.8  -0.6

Charging Current                                   See Note B                        0.5         %/C
Temperature Drift

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

Auto-Restart Lower         VC(AR)L                                             4.5   4.8   5.1   V
Threshold Voltage

Voltage Monitor (V) and External Current Limit (X) Inputs

Auto-Restart               VC(AR)hyst                                          0.8   1.0         V
Hysteresis Voltage

Auto-Restart Duty          DC(AR)                                                    2     4     %
Cycle

Auto-Restart               f(AR)                                                     0.5         Hz
Frequency

Line Undervoltage                                              Threshold       22    25    27    mA
                                                               Hysteresis
Threshold Current and      IUV         TJ = 25 C

Hysteresis (V Pin)                                                                   14          mA

Line Overvoltage                                               Threshold       107   112   117   mA
                                                               Hysteresis
Threshold Current and      IOV         TJ = 25 C

Hysteresis (V Pin)                                                                   4           mA

   24                                                                                      www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                   TOP264-271

Parameter                 Symbol                  Conditions                 Min   Typ    Max   Units
                                    SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 C
                                                                             269   336    403     mA
                                        (Unless Otherwise Specified)         0.8           1.6     V
                                                                             -35    1.0   -20     mA
Voltage Monitor (V) and External Current Limit (X) Inputs (cont.)            300    -27   500     mA
                                                                             -260    5    -140    mA
Output Overvoltage        IOV(LS)                   TJ = 25 C               -95   400    -55      V
Latching Shutdown                                                            2.83  -200   3.25     V
Threshold Current                                                            0.2    -75   1.37     V
                                                                             1.23   3.0   1.29    mA
V Pin Remote              VV(TH)                    TJ = 25 C               1.15   0.5   24.2  %/mA
ON/OFF Voltage                                                               18.9  1.30          mA
                                                                                   1.22    1.0    ms
X Pin Remote ON/OFF       IREM (N)  TJ = 25 C      Threshold                 10   22.0    1.6    ms
and Latch Reset                                     Hysteresis
Negative Threshold                                                                 -1.0    90      V
Current and Hysteresis                                                             -0.25          mA
                                                                                    0.6
V Pin Short Circuit       IV(SC)    TJ = 25 C                     VV = VC          1.0
Current                                                                             3.0
                                                                                    1.5
X Pin Short Circuit                                 Normal Mode                     3.0
Current                                                                             1.5
                          IX(SC)    VX = 0 V        Auto-Restart Mode
                                                                                    2.9
V Pin Voltage             VV        IV = IOV        TOP264-TOP271                   55
(Positive Current)

V Pin Voltage Hysteresis  VV(hyst)                                 IV = IOV
(Positive Current)

X Pin Voltage             VX                                   IX = -50 mA
(Negative Current)                                            IX = -150 mA

Maximum Duty Cycle                            IC  IB, TJ = 25 C

Reduction Onset           IV(DC)

Threshold Current

Maximum Duty Cycle                  TJ = 25 C      IV(DC) < IV <48 mA
Reduction Slope                                         IV 48 mA

Remote-OFF DRAIN          ID(RMT)   VDRAIN = 150 V  X or V Pin Floating
Supply Current            tR(ON)
                          tR(OFF)                    V Pin Shorted to
Remote-ON Delay                                         CONTROL

Remote-OFF                          From Remote-ON to Drain        66 kHz
Set-up Time                                    Turn-On             132 kHz
Frequency Input
FREQUENCY Pin                                See Note C
Threshold Voltage
FREQUENCY Pin                       Minimum Time Before Drain      66 kHz
Input Current                        Turn-On to Disable Cycle      132 kHz
                                              See Note C

                          VF                    See Note B

                          IF        TJ = 25 C                     VF = VC

www.powerint.com                                                                                   25

                                                                                                Rev. B 03/10
              TOP264-271

       Parameter       Symbol                   Conditions          Min          Typ   Max Units
                                  SOURCE = 0 V; TJ = -40 to 125 C
Circuit Protection
                                      (Unless Otherwise Specified)
Self Protection
Current Limit                     TOP264E/V    di/dt = 270 mA/ms     1.209       1.30  1.391
(See Note C)                      TJ = 25 C   di/dt = 350 mA/ms                 1.70
                                               di/dt = 530 mA/ms     1.581       2.55  1.819
Initial Current Limit             TOP265E/V    di/dt = 625 mA/ms                 3.01
Power Coefficient                 TJ = 25 C   di/dt = 675 mA/ms     2.371       3.25  2.728
Leading Edge                                   di/dt = 720 mA/ms                 3.48
Blanking Time            ILIMIT   TOP266E/V    di/dt = 870 mA/ms     2.800       4.20  3.222
Current Limit Delay               TJ = 25 C   di/dt = 1065 mA/ms                5.17                    A
Thermal Shutdown         IINIT                                       3.023
Temperature            PCOEFF     TOP267E/V                                       I2f  3.478
Thermal Shutdown                  TJ = 25 C                         3.236        I2f
Hysteresis               tLEB                                                    220   3.723
Power-Up Reset           tIL(D)   TOP268E/V                          3.906       100
Threshold Voltage                 TJ = 25 C                         4.808       142   4.494
                       VC(RESET)                                    0.70         75
                                  TOP269E/V                         ILIMIT(MIN)  3.0   5.532
                                  TJ = 25 C                        0.9 I2f
                                                                    0.9 I2f
                                  TOP270E/V
                                  TJ = 25 C
                                  TOP271E/V
                                  TJ = 25 C

                                               See Note C                                            A
                                                                                                  A2kHz
                                  TJ = 25 C,  IX  - 165 mA                            1.2 I2f
                                  See Note E   IX  - 117 mA                            1.2 I2f    ns
                                                                                                    ns
                                  TJ = 25 C, See Figure 32                              150        C

                                                                    135

                                                                                                  C

                                  Figure 33 (S1 Open Condition)     1.75               4.25       V

   26                                                                                  www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                           TOP264-271

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

                                    (Unless Otherwise Specified)

Output

                                  TOP264             TJ = 25 C            5.4   6.25
                                ID = 150 mA          TJ = 100 C
                                                                           8.35  9.70

                                  TOP265             TJ = 25 C            4.1   4.70
                                ID = 200 mA          TJ = 100 C
                                                                           6.3   7.30

                                  TOP266             TJ = 25 C            2.8   3.20
                                ID = 300 mA          TJ = 100 C
                                                                           4.1   4.75

                                  TOP267             TJ = 25 C            2.0   2.30
                                ID = 400 mA          TJ = 100 C
ON-State              RDS(ON)                        TJ = 25 C            3.1   3.60  W
Resistance                        TOP268             TJ = 100 C
                                ID = 500 mA                                1.7   1.95

                                                                           2.5   2.90

                                  TOP269             TJ = 25 C            1.45  1.70
                                ID = 600 mA          TJ = 100 C
                                                                           2.25  2.60

                                  TOP270             TJ = 25 C            1.20  1.40
                                ID = 700 mA          TJ = 100 C
                                                                           1.80  2.10

                                  TOP271             TJ = 25 C            1.05  1.20
                                ID = 800 mA          TJ = 100 C
                                                                           1.55  1.80

                                          TJ  85 C, See Note F       18

DRAIN Supply Voltage                                                                   V

                                                                      36

OFF-State Drain       IDSS      VV = Floating, Device Not Switching,             470   mA
Leakage Current                        VDS = 580 V, TJ = 125 C

Breakdown             BVDSS     VV = Floating, Device Not Switching,  725              V
Voltage                                 TJ = 25 C, See Note G

Rise Time             tR        Measured in a Typical Flyback              100         ns
                                     Converter Application
Fall Time             tF                                                   50          ns

Supply Voltage Characteristics

                                                     TOP264-265       0.6  1.2   2.0

                                Output     66 kHz    TOP266-268       0.9  1.4   2.3
                                          Operation
                                MOSFET
                                                     TOP269-271       1.1  1.6   2.5
                      ICD1      Enabled
Control Supply/                                      TOP264-265       0.8  1.4   2.1
Discharge Current               VX, VV =  132 kHz    TOP266-268       1.2  1.7   2.4   mA
                                   0V     Operation

                                                     TOP269-271       1.5  2.1   2.9

                      ICD2      Output MOSFET Disabled                0.3  0.5   1.2
                                         VX, VV = 0 V

www.powerint.com                                                                          27

                                                                                       Rev. B 03/10
              TOP264-271

NOTES:
A. Derived during test from the parameters DCMAX, IB and IC(OFF) at 132 kHz.

B. 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.

C. Guaranteed by characterization. Not tested in production.

D. For externally adjusted current limit values, please refer to Figures 34 and 35 (Current Limit vs. External Current Limit Resistance)
    in the Typical Performance Characteristics section. The tolerance specified is only valid at full current limit.

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

                                                                                     LIMIT(TYP)

    connection. See fOSC specification for detail.

F. The device will start up at 18 VDC drain voltage. The capacitance of electrolytic capacitors drops significantly at temperatures
    below 0 C. For reliable start up at 18 V in sub zero temperatures, designers must ensure that circuit capacitors meet recom-

    mended capacitance values.

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

   28                                                                                                                                             www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                                          TOP264-271

                                                                                            t2

                                                                     t1

                                                  HV  90%                                                90%

                                                 DRAIN                                          D=   t1
                                               VOLTAGE                                               t2

                                                                                       10%

                                                        0V

                                                                                                     PI-2039-033001

                                    Figure 30. Duty Cycle Measurement.

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

                                                                                            PI-4737-0612071.2

                                                                                     DRAIN Current (normalized)1001.1
                                                                                                                                                                                                                            PI-4758-061407
                                                                                                1.0

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                 6          7                    8         9                                   0
     5                                                                                               0 1 23 45 678

                  CONTROL Pin Voltage (V)                                                                            Time (s)

Figure 31. CONTROL Pin I-V Characteristic.                                                  Figure 32. Drain Current Operating Envelope.

                                                                     (X and V Pins)

                     S1                               470

                                                      5W                     0-300 k

                                                                     5-50 V

                  40 V                                                                                               V                                                        D
                     0-15 V
                                               470                                                                   CONTROL   C
                                                                 S2
                                                                                                              C

                                                                                                         S4               F XS

                                                            47 F        0.1 F                                      S3

                                                                                                              0-60 k

                  NOTES: 1. This test circuit is not applicable for current limit or output characteristic measurements.
                                                                                                                                                              PI-5534-072409

Figure 33. TOPSwitch-JX General Test Circuit.

www.powerint.com                                                                                                                                                                                                                               29

                                                                                                                                                                                                                                            Rev. B 03/10
                               TOP264-271

Typical Performance Characteristics

                          1.1                                                                                                                                             PI-5581-090309

                          1                                                                                                                                                                    1.1
                                                                                                                                                                                               1
                          0.9                                                                                     Maximum                                                                      0.9
                                                                                                                                             Typical                                           0.8
Normalized Current Limit  0.8                                                                                                                                                                  0.7
                                                                                                                                                                                               0.6
                          0.7                                                                                                                                                                  0.5  Normalized di/dt
                                                                                                                                                                                               0.4 t
                          0.6                                                                                                                                                                  0.3
                                                                                                                                                                                               0.2
                          0.5                                                                                                                                                                  0.1
                                                                                         Minimum                                                                                               0
                                                                                                                                                                                           0
                          0.4

                        N0o.r3malized Current Limit
                                            Notes:

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

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

                          0                              -150                                                     -100                                -50
                          -200

                                                                                                                  IX ( A )

                               Figure 34. Normalized Current Limit vs. X Pin Current.

                                                                                                                                                                          PI-5582-090309

                          1.1                                                                                                                                                             1.1

                                                                                                                             Notes:

                          1                                                                                                  1. Maximum and Minimum levels are                            1

                                                                                                                                 based on characterization.

                          0.9                                                                                                2. T J = 0 OC to 125 OC.                                     0.9

                                                                                                                             3. Includes the variation of X pin voltage.

Normalized Current Limit  0.8                                                                                                                                                             0.8
                                                                                                Maximum                                                                                             s)

                          0.7                                                                                                                                                             0.7
                                                                                                                                                                                               Normalized di/dt
                          0.6                                                                            Typical                                                                          0.6

                          0.5                                                                                                                                                             0.5

                          0.4                                  Minimum                                                                                                                    0.4
                        N0o.r3malized Current Limit (A)                                                                                                                                   0.3 Normalized di
                                                                                                                                                                                          0.2
                          0.2                                                                                                                                                             0.1
                          0.1

                          0                                                                                                                                                               0

                               0  5                  10        15                                        20                  25      30                35       40        45

                                                                                                                  RIL ( k )

                               Figure 35. Normalized Current Limit vs. External Current Limit Resistance.

   30                                                                                                                                                                     www.powerint.com

Rev. B 03/10
Typical Performance Characteristics (cont.)Breakdown Voltage PI-176B-033001                                                            TOP264-271                                                                              PI-4759-061407
   (Normalized to 25 C)
                 1.1                                                                Output Frequency                1.2
                                                                                       (Normalized to 25 C)        1.0
                 1.0                                                                                                0.8
Current Limit                                                PI-4760-061407                                         0.6                                                                                                        PI-4739-061507
                 0.9(Normalized to 25 C)                                                                           0.4
                      -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                Current Limit                   0.2
                           Junction Temperature (C)                                   (Normalized to 25 C)         0

           Figure 36. Breakdown Voltage vs. Temperature.Overvoltage ThresholdPI-4761-061407                              -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                                                                        PI-4762-061407
   (Normalized to 25 C)                                                                                                         Junction Temperature (C)
                 1.2                                                                Under-Voltage Threshold
                 1.0                                                                   (Normalized to 25 C)Figure 37. Frequency vs. Temperature.
                 0.8
                 0.6                                                                                                 1.2
                 0.4                                                                                                 1.0
                 0.2                                                                                                 0.8
                   0                                                                                                 0.6
                                                                                                                     0.4
                      -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                                                 0.2
                           Junction Temperature (C)
                                                                                                                       0
           Figure 38. Internal Current Limit vs. Temperature.                                                            -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                                                                                                                                 Junction Temperature (C)
                  1.2
                  1.0                                                                                        Figure 39. External Current Limit vs. Temperature with RIL = 10.5 kW.
                  0.8
                  0.6                                                                                                 1.2
                  0.4                                                                                                 1.0
                  0.2                                                                                                 0.8
                    0                                                                                                 0.6
                                                                                                                      0.4
                       -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                                                 0.2
                             Junction Temperature (C)                                                                 0

            Figure 40. Overvoltage Threshold vs. Temperature.                                                              -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
                                                                                                                                   Junction Temperature (C)
www.powerint.com
                                                                                                             Figure 41. Undervoltage Threshold vs. Temperature.

                                                                                                                                                                                 31

                                                                                                                                                                                                                   Rev. B 03/10
                                 TOP264-271

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)
                                                                                                                                      1.4 (IX)2 with -180 A < IX < -25 A
                                               4.5                                                                                    1.2

                                                 4                                                                                    1.0
                                               3.5
                                                                                                                                      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 (A)  EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Current (A)

              Figure 42. VOLTAGE-MONITOR Pin vs. Current.                           Figure 43. EXTERNAL CURRENT LIMIT Pin Voltage vs. Current.

          1.2 CONTROL Current                                                       PI-4763-072208                                    1.2                                                  PI-4764-061407
                 (Normalized to 25 C)                                                                                                1.0
          1.0                                                                                            Onset Threshold Current      0.8
                                                                                                            (Normalized to 25 C)     0.6
          0.8                                                                                                                         0.4
                                                                                                                                      0.2
          0.6
                                                                                           0
          0.4                                                                                 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150

          0.2                                                                                        Junction Temperature (C)

            0                                                                       Figure 45. Maximum Duty Cycle Reduction Onset Threshold
               -50 -25 0 25 50 75 100 125 150                                                      Current vs. Temperature.
                     Junction Temperature (C)

Figure 44. Control Current Out at 0% Duty Cycle vs. Temperature.

              DRAIN Current (A)                5                                   PI-5569-110409                                       1                                                  PI-4744-072208
                                               4                                                                                                 VC = 5 V
                                                                                                            CONTROL Pin Current (mA)
                                                                                                                                      0.5

                                                                                                                                        0

                                               3                                                                                      -0.5

                                                        Scaling Factors:

                                                        TOP271 1.62

                                               2        TOP270 1.42                                                                     -1
                                                        TOP269 1.17                                                                   -1.5

                                                        TOP268 1.00                                                                     -2

                                                        TOP267 0.85

                                               1        TOP266 0.61

                                                        TOP265 0.42

                                                        TCASE = 25 C TOP264 0.32
                                                        TCASE = 100 C

                                               0                                                                                      -2.5
                                                                                                                                            0
                                                     0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20                                                               20 40 60 80 100

                                                        Drain Voltage (V)                                                                      Drain Pin Voltage (V)

              Figure 46. Output Characteristics.                                    Figure 47. IC vs. DRAIN Voltage.

   32                                                                                                                                                      www.powerint.com

Rev. B 03/10
                                                                                                                                                                           TOP264-271

Typical Performance Characteristics (cont.)

                      10000                     PI-5570-090309                       500                                                                                                    PI-5571-090309
                       1000
                         100  Scaling Factors:                           Power (mW)       Scaling Factors:

                              TOP271 1.62                                                 TOP271 1.62
                              TOP270 1.42
DRAIN Capacitance (pF)        TOP269 1.17                                            400  TOP270 1.42
                              TOP268 1.00                                                 TOP269 1.17
                              TOP267 0.85
                              TOP266 0.61                                                 TOP268 1.00                                                                      132 kHz
                              TOP265 0.42                                                                                                                                           66 kHz
                                                                                          TOP267 0.85
                              TOP264 0.32
                                                                                     300  TOP266 0.61
                                                                                          TOP265 0.42

                                                                                          TOP264 0.32

                                                                                     200

                                                                                     100

      10                                                           0
          0 100 200 300 400 500 600                                   0 100 200 300 400 500 600 700
                   Drain Pin Voltage (V)
                                                                               Drain Pin Voltage (V)
Figure 48. COSS vs. DRAIN Voltage.
                                                            Figure 49. DRAIN Capacitance Power.
                                                       1.2

                                                       1.0
                              Remote OFF DRAIN Supply Current
                                 (Normalized to 25 C)0.8
                              0.6
                                                                                                                                                           PI-4745-0614070.4
                              0.2

                                         0
                                          -50 -25 0 25 50 75 100 125 150

                                                Junction Temperature (C)

                              Figure 50. Remote OFF DRAIN Supply Current vs. Temperature.

www.powerint.com                                                                                                                                                                                               33

                                                                                                                                                                                                            Rev. B 03/10
              TOP264-271

                                                    eSIP-7C (E Package)

    A                  2                                           C                                                   0.264 (6.70)
B                                                                                                                           Ref.
              0.403 (10.24)                                         0.081 (2.06)
              0.397 (10.08)                                         0.077 (1.96)

   2                                             Detail A

0.325 (8.25)                                                       0.290 (7.37)                                                      0.198 (5.04) Ref.
0.320 (8.13)                                                            Ref.

                                                                                 0.519 (13.18)
                                                                                       Ref.

Pin #1                                    0.140 (3.56)                       0.016 (0.41)                0.207 (5.26)
  I.D.                                    0.120 (3.05)                             Ref.                  0.187 (4.75)
                                                                                  0.047 (1.19)
                             0.070 (1.78) Ref.                                                                                       34
                                                                           0.118 (3.00)
0.050 (1.27)                              0.016  (0.41)                                                  0.100 (2.54)                0.033  (0.84)  6
               FRONT VIEW                 0.011  (0.28)            SIDE VIEW                                                         0.028  (0.71)
                                       3                 6

                                                                                                                                     0.010 M 0.25 M C A B

                                          0.020 M 0.51 M C

                                                                                                                       BACK VIEW

                10 Ref.                                                                                 0.100 (2.54)
              All Around

                             0.021 (0.53) 0.060 (1.52)             0.020 (0.50)                                                      0.050 (1.27)
                                                                                  PIN 1                                              0.050 (1.27)
                             0.019 (0.48)           Ref.                                        0.059 (1.50)
                                                                                                                                      0.155 (3.93)
                             0.048 (1.22)
              0.378 (9.60)   0.046 (1.17)
                   Ref.
                                 0.019 (0.48) Ref.

                             END VIEW                                                      0.023 (0.58)                                                    PIN 7
                                                                                   0.027 (0.70)
Notes:                                                                                                                                               0.059 (1.50)
1. Dimensioning and tolerancing per ASME Y14.5M-1994.              DETAIL A
                                                                                                           0.100 (2.54) 0.100 (2.54)
2. Dimensions noted are determined at the outermost                                                      MOUNTING HOLE PATTERN
    extremes of the plastic body exclusive of mold flash,
    tie bar burrs, gate burrs, and interlead flash, but including                                                   (not to scale)
    any mismatch between the top and bottom of the plastic
    body. Maximum mold protrusion is 0.010 [0.25] per side.

3. Dimensions noted are inclusive of plating thickness.

4. Does not include inter-lead flash or protrusions.

5. Controlling dimensions in inches [mm].

                                                                                                                                     PI-4917-042010

   34                                                                                                                                www.powerint.com

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                                                                                                            TOP264-271

                                                    eDIP-12 (V Package)

                                                                                       0.004 [0.10] C A

   Pin #1 I.D.    0.316 [8.03]                          Seating Plane C       0.016 [0.41]                                   2
(Laser Marked)         Ref.                           0.010 [0.25] Ref.       0.011 [0.28]                  0.400 [10.16]

                                                                                            12                                     A

2X                1 234 5 6                                                                              6                      1    0.059 [1.50]
                                                                                                                                       Ref, typ.

0.004 [0.10] C B

               2                                    0.412 [10.46]                           7
0.350 [8.89]
                                      0.213 [5.41]    Ref.                    0.400 [10.16]      8
                                           Ref.                 0.306 [7.77]
                                                                                       0.436 [11.08]                                0.059 [1.50]
                                                                     Ref.                                                             Ref, typ.
                                                                                       0.406 [10.32]

B                 12 11 10 9 8 7                                                                         7                      12     3  4
                                                                                                                                    12
                                                        Detail A              5 4                       0.023  [0.58]
                                                      0.104 [2.65] Ref.                                     0.018  [0.46]
                  TOP VIEW

                                                                                                            0.010 (0.25) M C A B

                                                                   END VIEW                                 BOTTOM VIEW

                  0.356 [9.04]                              0.092 [2.34]                         Notes:
                       Ref.                                 0.086 [2.18]                         1. Dimensioning and tolerancing

  0.019 [0.48]                        0.049 [1.23]    0.022 [0.56]                                   per ASME Y14.5M-1994.
       Ref.                           0.046 [1.16]         Ref.                                  2. Dimensions noted are determined

          H                             0.192 [4.87]  0.020 [0.51]                                   at the outermost extremes of the plastic
                                             Ref.          Ref.                                      body exclusive of mold flash, tie bar
0.031 [0.80]                                                                                         burrs, gate burrs, and interlead flash,
0.028 [0.72]      0.070 [1.78]                                                                       but including any mismatch between the
                                                                                                     top and bottom of the plastic body.
                                                                              0.028 [0.71]       3. Dimensions noted are inclusive of
                                                                                   Ref.              plating thickness.
                                                                                                 4. Does not include inter-lead flash or
                  SIDE VIEW                           DETAIL A (Not drawn to scale)                  protrusions.
                                                                                                 5. Controlling dimensions in inches (mm).
                                                                                                 6. Datums A & B to be determined at Datum H.

                                                                                                 7. Measured with the leads constrained to be
                                                                                                     perpendicular to Datum C.

                                                                                                 8. Measured with the leads unconstrained.
                                                                                                 9. Lead numbering per JEDEC SPP-012.

                                                                                                                                                          PI-5556-122109

Part Ordering Information             TOPSwitch Product Family
                    TOP 264 E G - TL
                                       JX Series Number

                                       Package Identifier

                                      E               Plastic eSIP-7C

                                      V               Plastic eDIP-12

                                       Pin Finish

                                      G               Halogen Free and RoHS Compliant

                                       Tape & Reel and Other Options

                                      Blank Standard Configurations

www.powerint.com                                                                                                                             35

                                                                                                                                          Rev. B 03/10
Revision  Notes                                                                                                           Date
      A   Release data sheet.                                                                                             01/10
      B   Added eDIP parts.                                                                                               01/10
      B   Page 4 "latching" changed to "hysteretic". Table 4 updated.                                                     03/10

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Integrations does not assume any liability arising from the use of any device or circuit described herein. POWER INTEGRATIONS MAKES
NO WARRANTY HEREIN AND SPECIFICALLY DISCLAIMS ALL WARRANTIES INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED
WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, AND NON-INFRINGEMENT OF THIRD PARTY RIGHTS.

Patent Information
The products and applications illustrated herein (including transformer construction and circuits external to the products) may be covered
by one or more U.S. and foreign patents, or potentially by pending U.S. and foreign patent applications assigned to Power Integrations. A
complete list of Power Integrations patents may be found at www.powerint.com. Power Integrations grants its customers a license under
certain patent rights as set forth at http://www.powerint.com/ip.htm.

Life Support Policy
POWER INTEGRATIONS PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR
SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF POWER INTEGRATIONS. As used herein:

1. A Life support device or system is one which, (i) is intended for surgical implant into the body, or (ii) supports or sustains life, and (iii)
    whose failure to perform, when properly used in accordance with instructions for use, can be reasonably expected to result in significant
    injury or death to the user.

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

The PI logo, TOPSwitch, TinySwitch, LinkSwitch, DPA-Switch, PeakSwitch, EcoSmart, Clampless, E-Shield, Filterfuse, StakFET, PI Expert
and PI FACTS are trademarks of Power Integrations, Inc. Other trademarks are property of their respective companies.
2010, Power Integrations, Inc.

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World Headquarters               Germany..                             Japan                     Taiwan
5245 Hellyer Avenue              Rueckertstrasse 3
San Jose, CA 95138, USA.         D-80336, Munich                       Kosei Dai-3 Bldg.         5F, No. 318, Nei Hu Rd., Sec. 1
Main: +1-408-414-9200            Germany
Customer Service:                Phone: +49-89-5527-3910               2-12-11, Shin-Yokomana,   Nei Hu Dist.
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China (Shanghai)                 #1, 14th Main Road
Room 1601/1610, Tower 1          Vasanthanagar                         222-0033 Japan            Fax: +886-2-2659-4550
Kerry Everbright City            Bangalore-560052 India
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                                                                       Fax: +82-2-2016-6630

                                                                       e-mail: koreasales@powerint.com Applications Hotline

                                                                                                 World Wide +1-408-414-9660

                                                                       Singapore

                                                                       51 Newton Road            Applications Fax

                                                                       #15-08/10 Goldhill Plaza  World Wide +1-408-414-9760

                                                                       Singapore, 308900

                                                                       Phone: +65-6358-2160

                                                                       Fax: +65-6358-2015

                                                                       e-mail: singaporesales@powerint.com
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