MC33363
High Voltage Switching
Regulator
The MC33363 is a monolithic high voltage switching regulator that is
specifically designed to operate from a rectified 240 Vac line source.
This integrated circuit features an on−chip 700 V/1.0 A SENSEFETt
power switch, 450 V active off−line startup FET, duty cycle controlled
oscillator, current limiting comparator with a programmable threshold
and leading edge blanking, latching pulse width modulator for double
pulse suppression, high gain error amplifier, and a trimmed internal
bandgap reference. Protective features include cycle−by−cycle current
limiting, input undervoltage lockout with hysteresis, output overvoltage
protection, and thermal shutdown. This device is available in a 16−lead
dual−in−line and wide body surface mount packages.
Features
16
1
SO−16W
DW SUFFIX
CASE 751N
1
A
WL
YY
WW
= Assembly Location
= Wafer Lot
= Year
= Work Week
MC33363DW
AWLYYWW
http://onsemi.com
MARKING
DIAGRAMS
PDIP−16
P SUFFIX
CASE 648E
MC33363P
AWLYYWW
•
•
•
•
•
•
•
•
•
On−Chip 700 V, 1.0 A SENSEFET Power Switch
Rectified 240 Vac Line Source Operation
On−Chip 450 V Active Off−Line Startup FET
Latching PWM for Double Pulse Suppression
Cycle−By−Cycle Current Limiting
Input Undervoltage Lockout with Hysteresis
Output Overvoltage Protection Comparator
Trimmed Internal Bandgap Reference
Internal Thermal Shutdown
16
PIN CONNECTIONS
Startup Input
1
16
Power Switch
Drain
AC Input
Startup Input
Regulator
Output
8
6
R
T
C
T
Osc
7
PWM Latch
S
Q
PWM
R
I
pk
Thermal
LEB
Compensation
9
EA
10
Voltage
Feedback
Input
Driver
OVP
Startup
Reg
UVLO
V
CC
3
Overvoltage
Protection
Input
11
16
Power Switch
Drain
DC Output
1
V
CC
Mirror
GND
3
4
5
13
GND
12
11
10
9
(Top View)
Overvoltage
Protection Input
Voltage Feedback
Input
Compensation
R
T
C
T
Regulator Output
6
7
8
ORDERING INFORMATION
Device
MC33363DW
MC33363DWR2
MC33363P
Package
SO−16W
SO−16W
PDIP−16
Shipping
†
47 Units/Rail
1000 Tape & Reel
25 Units/Rail
GND
4, 5, 12, 13
This device contains 221 active transistors.
Figure 1. Simplified Application
†For information on tape and reel specifications,
including part orientation and tape sizes, please
refer to our Tape and Reel Packaging Specifications
Brochure, BRD8011/D.
©
Semiconductor Components Industries, LLC, 2006
July, 2006
−
Rev. 7
1
Publication Order Number:
MC33363/D
MC33363
MAXIMUM RATINGS
(Note 1)
Rating
Power Switch (Pin 16)
Drain Voltage
Drain Current
Symbol
V
DS
I
DS
V
in
Value
700
1.0
400
500
40
Unit
V
A
V
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Startup Input Voltage (Pin 1, Note 2)
Pin 3 = GND
Pin 3
≤
1000
mF
to ground
Power Supply Voltage (Pin 3)
V
CC
V
IR
V
V
Input Voltage Range
Voltage Feedback Input (Pin 10)
Compensation (Pin 9)
Overvoltage Protection Input (Pin 11)
R
T
(Pin 6)
C
T
(Pin 7)
−1.0
to V
reg
Thermal Characteristics
P Suffix, Dual−In−Line Case 648E
Thermal Resistance, Junction−to−Air
Thermal Resistance, Junction−to−Case
(Pins 4, 5, 12, 13)
DW Suffix, Surface Mount Case 751N
Thermal Resistance, Junction−to−Air
Thermal Resistance, Junction−to−Case
(Pins 4, 5, 12, 13)
Refer to Figures 15 and 16 for additional thermal information.
Operating Junction Temperature
Storage Temperature
°C/W
R
qJA
R
qJC
R
qJA
R
qJC
80
15
95
15
T
J
−
25 to +150
−
55 to +150
°C
°C
T
stg
Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. Maximum Ratings are stress ratings only. Functional operation above the
Recommended Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the Recommended Operating Conditions may affect
device reliability.
1. This device series contains ESD protection and exceeds the following tests:
Human Body Model 2000 V per MIL−STD−883, Method 3015.
Machine Model Method 200 V.
2. Maximum power dissipation limits must be observed.
3. Tested junction temperature range for the MC33363:
T
high
= +125°C
T
low
=
−25°C
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(V
CC
= 20 V, R
T
= 10 k, C
T
= 390 pF, C
Pin 8
= 1.0
mF,
for typical values T
J
= 25°C,
for min/max values T
J
is the operating junction temperature range that applies (Note 3), unless otherwise noted.)
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REGULATOR
(Pin 8)
Output Voltage (I
O
= 0 mA, T
J
= 25°C)
Line Regulation (V
CC
= 20 V to 40 V)
Load Regulation (I
O
= 0 mA to 10 mA)
V
reg
5.5
−
−
6.5
30
44
−
7.5
V
Reg
line
V
reg
500
200
8.0
mV
mV
V
Reg
load
Total Output Variation over Line, Load, and Temperature
Frequency
C
T
= 390 pF
T
J
= 25°C (V
CC
= 20 V)
T
J
= T
low
to T
high
(V
CC
= 20 V to 40 V)
C
T
= 2.0 nF
T
J
= 25°C (V
CC
= 20 V)
T
J
= T
low
to T
high
(V
CC
= 20 V to 40 V)
5.3
OSCILLATOR
(Pin 7)
f
OSC
kHz
260
255
60
59
−
285
−
310
315
75
76
67.5
−
0.1
Frequency Change with Voltage (V
CC
= 20 V to 40 V)
Df
OSC
/DV
2.0
kHz
Characteristic
Symbol
Min
Typ
Max
Unit
http://onsemi.com
2
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4. Tested junction temperature range for the MC33363:
T
high
= +125°C
T
low
=
−25°C
TOTAL DEVICE
(Pin 3)
UNDERVOLTAGE LOCKOUT
(Pin 3)
STARTUP CONTROL
(Pin 1)
OVERCURRENT COMPARATOR
(Pin 16)
POWER SWITCH
(Pin 16)
PWM COMPARATOR
(Pins 7, 9)
OVERVOLTAGE DETECTION
(Pin 11)
ERROR AMPLIFIER
(Pins 9, 10)
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(continued)
(V
CC
= 20 V, R
T
= 10 k, C
T
= 390 pF, C
Pin
= 1.0
mF,
for typical values
T
J
= 25°C, for min/max values T
J
is the operating junction temperature range that applies (Note 4), unless otherwise noted.)
Power Supply Current
Startup (V
CC
= 10 V, Pin 1 Open)
Operating
Minimum Operating Voltage After Turn−On
Startup Threshold (V
CC
Increasing)
Off−State Leakage Current (V
in
= 50 V, V
CC
= 20 V)
Peak Startup Current (V
in
= 400 V)
V
CC
= 0 V
V
CC
= (V
th(on)
−
0.2 V)
Current Limit Threshold (R
T
= 10 k)
Fall Time
Rise Time
Drain−Source Off−State Leakage Current (V
DS
= 700 V)
Drain−Source On−State Resistance (I
D
= 200 mA)
T
J
= 25°C
T
J
= T
low
to T
high
Duty Cycle
Maximum (V
FB
= 0 V)
Minimum (V
FB
= 2.7 V)
Input Bias Current (V
in
= 2.6 V)
Input Threshold Voltage
Output Voltage Swing
High State (I
Source
= 100
mA,
V
FB
< 2.0 V)
Low State (I
Sink
= 100
mA,
V
FB
> 3.0 V)
Gain Bandwidth Product (f = 100 kHz, T
J
= 25°C)
Open Loop Voltage Gain (T
J
= 25°C)
Input Bias Current (V
FB
= 2.6 V)
Line Regulation (V
CC
= 20 V to 40 V, T
J
= 25°C)
Voltage Feedback Input Threshold
Characteristic
http://onsemi.com
MC33363
3
V
CC(min)
Symbol
DC
(max)
DC
(min)
R
DS(on)
Reg
line
V
th(on)
GBW
I
D(off)
I
D(off)
A
VOL
V
OH
V
OL
I
start
V
FB
I
CC
V
th
I
lim
I
IB
I
IB
t
r
t
f
2.47
2.52
Min
7.5
0.5
4.0
−
48
−
11
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
0.25
3.2
15.2
0.72
8
Typ
100
9.5
0.2
2.6
5.3
0.2
1.0
0.6
2.6
20
6.0
40
50
50
14
−
50
0
82
20
2.73
−
0.35
2.68
Max
11.5
200
500
500
0.5
5.0
0.9
5.0
18
50
17
32
52
0
−
−
−
−
−
−
MHz
Unit
mA
mA
mV
nA
dB
nA
mA
mA
ns
ns
%
W
V
V
A
V
V
V
MC33363
I PK, POWER SWITCH PEAK DRAIN CURRENT (A)
1.0 M
f OSC , OSCILLATOR FREQUENCY (Hz)
C
T
= 100 pF
500 k
C = 200 pF
T
200 k
C
T
= 500 pF
100 k
50 k
20 k
C
T
= 1.0 nF
C
T
= 2.0 nF
V
CC
= 20 V
T
A
= 25°C
1.0
0.8
0.6
0.4
V
CC
= 20 V
C
T
= 1.0
mF
T
A
= 25°C
0.2
Inductor supply voltage and inductance value are
adjusted so that I
pk
turn−off is achieved at 5.0
ms.
10
15
20
30
40
50
70
R
T
, TIMING RESISTOR (kW)
C
T
= 5.0 nF
C
T
= 10 nF
10 k
7.0
10
15
20
30
50
70
0.1
7.0
R
T
, TIMING RESISTOR (kW)
Figure 1. Oscillator Frequency
versus Timing Resistor
Figure 2. Power Switch Peak Drain Current
versus Timing Resistor
Dmax, MAXIMUM OUTPUT DUTY CYCLE (%)
0.8
I chg /I dscg , OSCILLATOR
CHARGE/DISCHARGE CURRENT (mA)
0.5
V
CC
= 20 V
T
A
= 25°C
70
R
D
/R
T
Ratio
Discharge Resistor
Pin 6 to GND
V
CC
= 20 V
C
T
= 2.0 nF
T
A
= 25°C
60
0.3
0.2
0.15
0.1
0.08
7.0
10
15
20
30
50
70
50
40
30
1.0
R
C
/R
T
Ratio
Charge Resistor
Pin 6 to V
reg
2.0
3.0
5.0
7.0
10
TIMING RESISTOR RATIO
R
T
, TIMING RESISTOR (kW)
Figure 3. Oscillator Charge/Discharge
Current versus Timing Resistor
Figure 4. Maximum Output Duty Cycle
versus Timing Resistor Ratio
θ,
EXCESS PHASE (DEGREES)
80
Gain
60
Phase
40
20
0
V
CC
= 20 V
V
O
= 1.0 to 4.0 V
R
L
= 5.0 MW
C
L
= 2.0 pF
T
A
= 25°C
Vsat , OUTPUT SATURATION VOLTAGE (V)
A VOL, OPEN LOOP VOLTAGE GAIN (dB)
100
0
30
60
90
120
150
180
10 M
0
−1.0
Source Saturation
(Load to Ground)
V
ref
− 2.0
2.0
1.0
0
Sink Saturation
(Load to V
ref
)
GN
D
0
0.2
0.4
0.6
V
CC
= 20 V
T
A
= 25°C
− 20
10
100
1.0 k
10 k
100 k
1.0 M
0.8
1.0
f, FREQUENCY (Hz)
I
O
, OUTPUT LOAD CURRENT (mA)
Figure 5. Error Amp Open Loop Gain and
Phase versus Frequency
Figure 6. Error Amp Output Saturation
Voltage versus Load Current
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4
MC33363
V
CC
= 20 V
A
V
= −1.0
C
L
= 10 pF
T
A
= 25°C
20 mV/DIV
V
CC
= 20 V
A
V
= −1.0
C
L
= 10 pF
T
A
= 25°C
0.5 V/DIV
1.0
ms/DIV
1.80 V
3.00 V
1.75 V
1.75 V
1.70 V
0.50 V
1.0
ms/DIV
Figure 7. Error Amplifier Small Signal
Transient Response
Figure 8. Error Amplifier Large Signal
Transient Response
Δ
V reg, REGULATOR VOLTAGE CHANGE (mV)
0
I pk , PEAK STARTUP CURRENT (mA)
V
CC
= 20 V
R
T
= 10 k
C
PIN 8
= 1.0
mF
T
A
= 25°C
20
V
Pin 1
= 400 V
T
A
= 25°C
− 20
− 40
10
− 60
Pulse tested with an on−time of 20
ms
to 300
ms
at < 1.0% duty cycle. The on−time is adjusted at
Pin 1 for a maximum peak current out of Pin 3.
0
0
2.0
4.0
6.0
8.0
10
12
14
− 80
0
4.0
8.0
12
16
20
I
reg
, REGULATOR SOURCE CURRENT (mA)
V
CC
, POWER SUPPLY VOLTAGE (V)
Figure 9. Regulator Output Voltage
Change versus Source Current
Figure 10. Peak Startup Current
versus Power Supply Voltage
R DS(on), DRAIN−SOURCE ON−RESISTANCE (
Ω
)
32
COSS, DRAIN−SOURCE CAPACITANCE (pF)
I
D
= 200 mA
160
V
CC
= 20 V
T
A
= 25°C
120
24
16
80
8.0
Pulse tested at 5.0 ms with < 1.0% duty cycle
so that T
J
is as close to T
A
as possible.
0
−50
−25
0
25
50
75
100
125
150
40
C
OSS
measured at 1.0 MHz with 50 mVpp.
10
100
1000
V
DS
, DRAIN−SOURCE VOLTAGE (V)
0
1.0
T
A
, AMBIENT TEMPERATURE (°C)
Figure 11. Power Switch Drain−Source
On−Resistance versus Temperature
Figure 12. Power Switch
Drain−Source Capacitance versus Voltage
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