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《浙江大学》 2011年
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漏电保护器专用芯片优化设计与应用技术研究

范镇淇  
【摘要】:随着我国经济建设的飞速发展,电网结构越来越复杂,人们对用电的安全性和可靠性的要求也日益提高,作为防止电气火灾,保护人们生命财产安全的一种有效手段,漏电保护器得到了广泛的运用。长年以来,国内漏电保护器市场都被国外进口的(或仿制的)控制芯片所占据,但是由于国外芯片在标准和设计思想方面与我国国情的差异,导致其并不特别适合中国电网的情况,例如误动作频繁,影响了漏电保护器的实际投运率和推广使用。为此针对国外芯片的不足和我国的实际国情,浙江大学微电子所研制了一套ZD系列漏电保护器专用控制芯片,具有抗干扰能力强和拥有自主知识产权等一系列优点,旨在替代国外进口芯片,填补国内空白。 ZD系列芯片包括ZDHB家用型漏电保护器专用芯片(含一般型和S型)和ZDZB总级漏电保护器专用芯片,两块芯片配合使用,可以形成总级—中间级—末级的三级漏电保护体系。经过几年的努力,该系列芯片在CSMC 0.6um Mixed CMOS工艺上已完成了初步的设计和样品的流片测试,本论文在此基础上通过对已有ZD系列芯片的进一步分析,从样品向产品转化的角度,提出了其芯片面积还可进一步缩小、总级漏电保护芯片工作还不够稳定、芯片功能还可进一步扩充、未设计ESD保护、还不能通过“空间辐射”国家EMC标准的检测等不足之处,确定了相应的改进方案,从电路级到版图级对芯片进行了系统优化。另外本文还对芯片的应用电路进行了改进设计,在应用电路中增加了强电弱电隔离、抗高次谐波干扰、抗空间辐射干扰等功能,设计了一套较为完备的芯片应用系统,可供产品直接使用。 本课题最终采用的是无锡华润上华5V 0.5um混合CMOS标准工艺实现。先后完成过三次MPW(多项目晶圆)流片,并对芯片进行了封装测试,测试结果理想。除因半导体加工工艺的原因,芯片尚存一定的离散性外,其它已有的缺点和不足之处均已克服,预期目标全部达到。同时配合漏电保护器整机测试,通过了各项国家标准指标和全部EMC电磁兼容测试,为芯片的产业化打下了坚实的基础。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM774

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