家保级低功耗智能漏电保护器芯片的设计

在国家的扶助下,我国在漏电保护器上已是世界产量最大的国家,但是技术含量底下,质量欠佳。漏电保护器因为竞争激烈,往往只能是薄利多销。技术上的落后,使得在竞争中国外的芯片直接挤占了保护器产品的大部分利润空间。同时由于脱离中国的市场,国外的芯片也不能针对国内市场进行有效的优化,导致技术不能得到升级,或是成本不能下降。因此,我国是漏电保护器的产量大国,急需设计研发自主知识产权的漏电保护器产品,提高产品质量。 本论文设计了一种新型漏电开关保护芯片,在功能上可以取代目前占市场主导地位的日本三菱公司的M54133FP/GP。和采用双极工艺的纯模拟电路芯片M54133FP/GP不同,本芯片采用的是数模混合的CMOS工艺,可以充分利用数字电路所带来的极大的灵活性和强大的功能,比起M54133FP/GP来本芯片具有一些显著的优点。 （1） 根据实际应用要求,对检测到的不同漏电流幅值采用不同的延时时间,例如,当漏电流幅值超过2IN而小于4IN时,保护器将在120ms内断开电路,这样能够更加符合人身安全电流的保护要求。 （2） 用数字电路代替传统的RC模拟电路对延时模块进行控制,这样可以更好的提高延时的精度,在发生触电时能确保更及时的断开电源,确保用电安全。 （3） 采用数字电路对漏电信号进行抗干扰功能实现。通过对漏电信号的脉宽以及连续性的判断,可以很好的去除外界干扰信号,杜绝误跳闸操作的发生。 （4） 除了漏电流保护功能之外,过电压保护功能也被集成在该芯片中,丰富了芯片的功能和作用。 （5） 采用0.6μM的CMOS数模混合工艺设计的电路,功耗相对较小。三菱的芯片功耗为96mW,而本芯片的功耗设计值小于5mW。 本芯片是一个数模混合信号的芯片,参加了由上海集成电路中心（ICC）组织的MPW计划在无锡上华半导体有限公司流片,采用0.6微米双铝、双多晶硅、准双阱CMOS工艺。芯片面积约为4平方毫米,管脚为28个（含测试管脚）。