MC33365
High Voltage Switching
Regulator
The MC33365 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, bulk capacitor
voltage sensing, and thermal shutdown. This device is available in a
16−lead dual−in−line package.
•
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
•
Bulk Capacitor Voltage Comparator
•
Trimmed Internal Bandgap Reference
•
Internal Thermal Shutdown
http://onsemi.com
MARKING
DIAGRAM
16
PDIP−16
P SUFFIX
CASE 648E
16
1
A
WL
YY
WW
1
MC33365P
AWLYYWW
= Assembly Location
= Wafer Lot
= Year
= Work Week
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
BOK
Startup
Reg
UVLO
BOK
11
16
Power Switch
Drain
V
CC
3
DC Output
1
V
CC
Gnd
R
T
C
T
Regulator Output
3
4
5
6
7
8
(Top View)
13
12
11
10
9
Gnd
BOK
Voltage Feedback
Input
Compensation
Mirror
ORDERING INFORMATION
Device
MC33365P
Package
PDIP−16
Shipping
25 Units/Rail
Gnd
4, 5, 12, 13
Figure 1. Simplified Application
©
Semiconductor Components Industries, LLC, 2006
July, 2006− Rev. 4
1
Publication Order Number:
MC33365/D
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1. Maximum power dissipation limits must be observed.
NOTE: ESD data available upon request.
= 1.0
μF,
for typical values T
J
= 25°C,
for min/max values T
J
is the operating junction temperature range that applies, unless otherwise noted.)
ERROR AMPLIFIER
(Pins 9, 10)
OSCILLATOR
(Pin 7)
REGULATOR
(Pin 8)
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ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(V
CC
= 20 V, R
T
= 10 k, C
T
= 390 pF, C
Pin
MAXIMUM RATINGS
Storage Temperature
Operating Junction Temperature
Thermal Characteristics
P Suffix, Dual−In−Line Case 648E
Thermal Resistance, Junction−to−Air
Thermal Resistance, Junction−to−Case
Input Voltage Range
Voltage Feedback Input (Pin 10)
Compensation (Pin 9)
Bulk OK Input (Pin 11)
R
T
(Pin 6)
C
T
(Pin 7)
Power Supply Voltage (Pin 3)
Startup Input Voltage (Pin 1, Note 1)
Pin 3 = Gnd
Pin 3
≤
1000
μF
to ground
Power Switch (Pin 16)
Drain Voltage
Drain Current
Rating
Output Voltage Swing
High State (I
Source
= 100
μA,
V
FB
< 2.0 V)
Low State (I
Sink
= 100
μA,
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, T
J
= 0
−
125°C)
Line Regulation (V
CC
= 20 V to 40 V, T
J
= 25°C)
Voltage Feedback Input Threshold
Frequency Change with Voltage (V
CC
= 20 V to 40 V)
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)
Total Output Variation over Line, Load, and Temperature
Load Regulation (I
O
= 0 mA to 10 mA)
Line Regulation (V
CC
= 20 V to 40 V)
Output Voltage (I
O
= 0 mA, T
J
= 25°C)
Characteristic
http://onsemi.com
MC33365
2
Δf
OSC
/ΔV
Symbol
Reg
load
Reg
line
Reg
line
GBW
A
VOL
f
OSC
V
reg
V
reg
V
FB
I
IB
V
OH
V
OL
0.85
2.52
8
Min
260
255
4.0
−
5.3
5.5
70
60
59
−
−
−
−
−
Symbol
R
θJA
R
θJC
V
CC
V
DS
I
DS
T
stg
V
IR
V
in
T
J
67.5
−
Typ
285
−
5.3
0.2
1.0
0.6
2.6
0.1
6.5
82
20
44
30
−
−55
to +150
−25
to +125
−1.0
to V
reg
Value
−
0.35
1.15
2.68
Max
500
310
315
200
500
5.0
2.0
8.0
7.5
94
75
76
80
15
40
400
500
700
1.0
MHz
Unit
kHz
kHz
mV
mV
mV
dB
nA
V
V
V
V
V
V
V
A
°C/W
Unit
V
°C
°C
MC33365
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
(V
CC
= 20 V, R
T
= 10 k, C
T
= 390 pF, C
Pin
Characteristic
BULK OK
(Pin 11)
Input Threshold Voltage
Symbol
V
th
I
IB
Min
1.18
−
= 1.0
μF,
for typical values
T
J
= 25°C, for min/max values T
J
is the operating junction temperature range that applies, unless otherwise noted.)
8
Typ
1.25
100
−
Max
1.32
500
53
Unit
V
f OSC , OSCILLATOR FREQUENCY (Hz)
C
T
= 100 pF
I PK, POWER SWITCH PEAK DRAIN CURRENT (A)
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Input Bias Current (V
BK
< V
th
, T
J
= 0
−
125°C)
nA
Source Current (Turn on after V
BK
> V
th
, T
J
= 25°C
−
125°C)
Duty Cycle
Maximum (V
FB
= 0 V)
Minimum (V
FB
= 2.7 V)
I
SC
39
μA
%
PWM COMPARATOR
(Pins 7, 9)
DC
(max)
DC
(min)
R
DS(on)
48
−
50
0
52
0
POWER SWITCH
(Pin 16)
Drain−Source On−State Resistance (I
D
= 200 mA)
T
J
= 25°C
T
J
=
−25°C
to +125°C
Drain−Source Off−State Leakage Current
V
DS
= 650 V
Rise Time
Fall Time
−
−
−
−
−
15
−
17
39
Ω
I
D(off)
t
r
t
f
0.2
50
50
100
−
−
μA
ns
ns
A
OVERCURRENT COMPARATOR
(Pin 16)
Current Limit Threshold (R
T
= 10 k)
STARTUP CONTROL
(Pin 1)
I
lim
0.5
0.72
0.9
Peak Startup Current (V
in
= 400 V) (Note 2)
V
CC
= 0 V
V
CC
= (V
th(on)
−
0.2 V)
I
start
mA
−
−
−
2.0
2.0
40
4.0
4.0
Off−State Leakage Current (V
in
= 50 V, V
CC
= 20 V)
Startup Threshold (V
CC
Increasing)
I
D(off)
200
18
μA
V
V
UNDERVOLTAGE LOCKOUT
(Pin 3)
V
th(on)
11
15.2
9.5
Minimum Operating Voltage After Turn−On
Power Supply Current
Startup (V
CC
= 10 V, Pin 1 Open)
Operating
V
CC(min)
I
CC
7.5
11.5
TOTAL DEVICE
(Pin 3)
mA
−
−
0.25
3.2
0.5
5.0
2. The device can only guarantee to start up at high temperature below +115°C.
1.0 M
1.0
0.8
0.6
0.4
0.3
0.2
0.15
0.1
7.0
Inductor supply voltage and inductance value are
adjusted so that I
pk
turn−off is achieved at 5.0
μs.
10
15
20
30
40
50
70
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
V
CC
= 20 V
C
T
= 1.0
μF
T
A
= 25°C
C
T
= 5.0 nF
C
T
= 10 nF
10 k
7.0
10
15
20
30
50
70
R
T
, TIMING RESISTOR (kΩ)
R
T
, TIMING RESISTOR (kΩ)
Figure 2. Oscillator Frequency
versus Timing Resistor
Figure 3. Power Switch Peak Drain Current
versus Timing Resistor
http://onsemi.com
3
MC33365
0.8
I chg /I dscg , OSCILLATOR
CHARGE/DISCHARGE CURRENT (mA)
0.5
V
CC
= 20 V
T
A
= 25°C
Dmax, MAXIMUM OUTPUT DUTY CYCLE (%)
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 (kΩ)
Figure 4. Oscillator Charge/Discharge
Current versus Timing Resistor
Figure 5. Maximum Output Duty Cycle
versus Timing Resistor Ratio
θ,
EXCESS PHASE (DEGREES)
80
Gain
60
Phase
40
20
0
−20
10
V
CC
= 20 V
V
O
= 1.0 to 4.0 V
R
L
= 5.0 MΩ
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
Source Saturation
(Load to Ground)
V
ref
−1.0
− 2.0
2.0
1.0
Sink Saturation
(Load to V
ref
)
Gnd
V
CC
= 20 V
T
A
= 25°C
100
1.0 k
10 k
100 k
1.0 M
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
f, FREQUENCY (Hz)
I
O
, OUTPUT LOAD CURRENT (mA)
Figure 6. Error Amp Open Loop Gain and
Phase versus Frequency
Figure 7. Error Amp Output Saturation
Voltage versus Load Current
1.80 V
V
CC
= 20 V
A
V
= −1.0
C
L
= 10 pF
T
A
= 25°C
20 mV/DIV
3.00 V
V
CC
= 20 V
A
V
= −1.0
C
L
= 10 pF
T
A
= 25°C
1.75 V
1.75 V
1.70 V
0.50 V
1.0
μs/DIV
1.0
μs/DIV
Figure 8. Error Amplifier Small Signal
Transient Response
Figure 9. Error Amplifier Large Signal
Transient Response
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4
MC33365
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
μF
T
A
= 25°C
2.0
V
Pin 1
= 400 V
T
A
= 25°C
−20
−40
1.0
−60
Pulse tested with an on−time of 20
μs
to 300
μs
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 10. Regulator Output Voltage
Change versus Source Current
Figure 11. 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 12. Power Switch Drain−Source
On−Resistance versus Temperature
Figure 13. Power Switch
Drain−Source Capacitance versus Voltage
3.2
C
T
= 390 pF
I CC, SUPPLY CURRENT (mA)
2.4
C
T
= 2.0 nF
100
R
θ
JA , THERMAL RESISTANCE
JUNCTION−TO−AIR (
°
C/W)
L = 12.7 mm of 2.0 oz. copper.
Refer to Figure 15.
1.6
R
T
= 10 k
Pin 1 = Open
Pin 4, 5, 10, 11,
12, 13 = Gnd
T
A
= 25°C
0
10
20
V
CC
, SUPPLY VOLTAGE (V)
30
40
10
0.8
0
1.0
0.01
0.1
1.0
t, TIME (s)
10
100
Figure 14. Supply Current versus Supply Voltage
Figure 15. P Suffix Transient Thermal
Resistance
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