A型漏电保护器专用控制芯片的优化设计

发布时间：2023-05-20 10:05

　　随着经济的发展、社会的进步,用电设备趋于大型化和复杂化,节能环保意识深入人心,整流、变频和开关电源设备得到广泛应用,电网中出现越来越多的非正弦剩余漏电电流和谐波电流,传统的AC型剩余漏电保护器经常出现误触发或者漏电拒动的现象,造成大量的财产损失和人员伤亡,已经满足不了市场需求。因此,对交流和脉动直流漏电都能确保脱扣的A型漏电保护器得到大力推广。为了满足市场应用的需求,本文主要解决A型漏电保护器专用控制芯片漏电跳闸阈值离散大的问题。本文主要的研究工作和创新点为：1.分析了A型漏电保护器专用控制芯片的工作原理、系统结构和工作流程,以及芯片各个组成模块对漏电跳闸阈值离散带来的影响。结合市场应用需求和性能指标,给出了系统解决方案。2.对芯片的模拟电路部分进行了优化设计。分析了集成电路设计过程中的不匹配因素,包括系统失调和随机失调；介绍了减小运放输入失调电压的方法,并完成了斩波稳定运算放大器的设计；分析了振荡电路的振荡频率PVT离散因素和补偿方案,提出了创新的振荡频率PVT补偿的尾电流型环形振荡电路。3.对芯片的数字部分进行优化设计。根据电流互感器感应出的漏电波形的特征,优化设计了数字判别算法,...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩略词表
1 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 A型漏电保护器的发展历程和国内外研究现状
        1.2.1 已往的研究
        1.2.2 最新的研究成果
    1.3 本论文的主要工作和组织结构
        1.3.1 本论文的主要研究内容
        1.3.2 本论文的组织结构
2 芯片的系统设计
    2.1 A型漏电保护器的工作原理
    2.2 A型漏电保护器专用集成电路芯片ZDAB的系统结构
    2.3 ZDAB实现漏电保护的过程
    2.4 ZDAB电路各模块对漏电脱扣阈值离散的影响
    2.5 ZDAB的设计指标
    2.6 本章小结
3 芯片的电路设计与实现
    3.1 低输入失调电压运放的设计
        3.1.1 集成电路设计中的不匹配因素
        3.1.2 运放的输入失调电压
        3.1.3 减小运放输入失调电压的技术
        3.1.4 ZDAB斩波稳定运放的设计
    3.2 参考电压产生电路设计
    3.3 PVT补偿的振荡电路
        3.3.1 片上振荡电路频率PVT补偿方法
        3.3.2 抗PVT变化的尾电流型环形振荡电路
        3.3.3 温度离散很低的振荡电路
    3.4 优化的A型漏电电流判别算法
        3.4.1 算法原理
        3.4.2 算法的实现电路
    3.5 ZDAB整体功能后仿真
    3.6 本章小结
4 芯片的物理实现及测试
    4.1 版图中衬底耦合效应
    4.2 版图中减小失配的设计规则
    4.3 芯片版图的设计
    4.4 芯片的封装
    4.5 芯片的测试
        4.5.1 芯片的测试电路图
        4.5.2 PVT补偿环振测试
        4.5.3 ZDAB漏电跳闸值的测试
        4.5.4 斩波稳定运放性能测试
        4.5.5 M54133的测试
    4.6 测试结果对比总结
        4.6.1 PVT补偿环振与国际最新文献对比
        4.6.2 ZDAB测试结果与M54133测试结果对比
        4.6.3 ZDAB测试结果与设计指标的总结
    4.7 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历及在学期间所取得的科研成果



本文编号：3820922