【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是比設(shè)定的延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)20 ms)內(nèi)持續(xù)存在，則輸出觸發(fā)信號(hào)(在觸發(fā)信號(hào)結(jié)束時(shí)，延時(shí)電容放電)，可控硅導(dǎo)通，脫扣線圈得電，漏電保護(hù)器動(dòng)作，切斷交流電源。一個(gè)典型應(yīng)用電路如圖2。圖2 M54133典型應(yīng)用圖下面分別介紹帶延時(shí)和不帶延時(shí)的工作波形。 圖3所示是不帶延時(shí)的工作波形。當(dāng)ILKI輸入端出現(xiàn)漏電信號(hào)時(shí)，負(fù)向電壓超過(guò)一定閾值，TRC1電容開(kāi)始充電，延時(shí)管腳輸出高電平，復(fù)位端變低電平，進(jìn)入漏電保護(hù)狀態(tài)。漏電輸入降到閾值以下時(shí)，TRC1腳開(kāi)始放電，復(fù)位端緩慢充電。若漏電壓正向超過(guò)閾值，會(huì)引起TRC2腳充電，復(fù)位端又完成清零，表示發(fā)現(xiàn)漏電，漏電波形降至峰值以下后，復(fù)位端又開(kāi)始緩慢充電。而第三次漏電負(fù)電壓超過(guò)規(guī)定值，這時(shí)已經(jīng)認(rèn)為是有效漏電信號(hào)，可控硅的觸發(fā)腳輸出高電平，實(shí)現(xiàn)跳閘功能，線路成功斷開(kāi)，漏電信號(hào)消失，TRC1腳就不會(huì)繼續(xù)充電上去，而是開(kāi)始放電，這時(shí)符合系統(tǒng)復(fù)位的條件，因此復(fù)位腳會(huì)一直充電，系統(tǒng)復(fù)位，觸發(fā)可控硅的信號(hào)隨之清零。而此前復(fù)位端雖然有兩次充電過(guò)程，也就是在正常漏電保護(hù)狀態(tài)不會(huì)復(fù)位。這樣，從第一次發(fā)現(xiàn)超過(guò)規(guī)定值的漏電壓開(kāi)始到發(fā)出跳閘信號(hào)，正好經(jīng)歷一個(gè)漏電壓的周期，根據(jù)市電頻率50Hz得知，為20ms。其中相關(guān)的三個(gè)延時(shí)時(shí)間TW1，TW2，TW3均采用RC延時(shí)實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)外接電容的大小來(lái)控制，需要在合理的范圍之內(nèi)。如TW1和TW2設(shè)置太長(zhǎng)，會(huì)檢測(cè)不到超過(guò)指定值的漏電壓，而若TW3設(shè)置太短，不能保持足夠時(shí)間的觸發(fā)信號(hào)，就可能無(wú)法及時(shí)斷開(kāi)電路，造成嚴(yán)重后果。圖3 不帶延時(shí)的工作波形在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，會(huì)有很多不理想的因素，如電網(wǎng)中會(huì)帶有許多諧波和噪聲，周?chē)O(shè)備可能產(chǎn)生的電磁輻射，雷雨天可能的雷擊，它們都會(huì)引入許多干擾和不可預(yù)料的因素，會(huì)影響漏電保護(hù)器工作的準(zhǔn)確度，甚至引起誤動(dòng)作。這對(duì)于正確功能實(shí)現(xiàn)是很大的挑戰(zhàn)。M54133的解決方法就是使用帶有延時(shí)抗擾的策略，雖然這個(gè)功能可以由用戶外接元件的方式選擇是否使用，在大多數(shù)場(chǎng)合還是建議的，以提高產(chǎn)品的可靠度。圖4所示是帶有延時(shí)的漏電保護(hù)工作波形，局部的工作方式與上面一致。我們可以看到，DLYC端在第一次漏電超過(guò)一定值并不馬上變高電平，而是延時(shí)充電，如果漏電信號(hào)仍然繼續(xù)，表明不是短暫的干擾，而是確實(shí)發(fā)生漏電，在經(jīng)過(guò)一個(gè)周期20ms，正式發(fā)出跳閘信號(hào)。其間，復(fù)位端的工作方式是一致的，在有漏電并正確跳閘時(shí)完成復(fù)位[8]。圖4 M54133帶延時(shí)的工作波形集成電路工藝中的基本器件結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5 npn晶體管的結(jié)構(gòu)上面是npn晶體管的典型結(jié)構(gòu)，采用p襯底n外延和n+埋層，p+隔離從表面開(kāi)始與襯底相連作為器件隔離，n型外延層作為集電區(qū)，其上擴(kuò)散形成P阱作為基區(qū)，基區(qū)中的n+擴(kuò)散形成發(fā)射區(qū)。集電區(qū)與基區(qū)擴(kuò)散出n+和p+區(qū)域，是為了與金屬相連時(shí)降低接觸電阻。截面圖與平面圖對(duì)照觀察，可以判斷從左到右的三個(gè)電極為C，B，E。圖6 橫向pnp晶體管的結(jié)構(gòu)橫向pnp的典型結(jié)構(gòu)如圖6。同樣采用p襯底n外延和n+埋層，兩邊的p+作為隔離，不同的是，n外延層做基區(qū)，外延中的兩個(gè)p擴(kuò)散區(qū)做集電區(qū)和發(fā)射區(qū)，并以p+注入降低接觸電阻，采用橫向結(jié)構(gòu)，比襯底pnp管更為常用。二極管結(jié)構(gòu)與npn晶體管類(lèi)似，只要使用一個(gè)pn結(jié)，因此在n外延上做p擴(kuò)散和n+擴(kuò)散即可形成。此外，常用的器件還有電阻，可分為基區(qū)擴(kuò)散電阻，發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻，外延夾斷電阻等。圖7中以外延夾斷電阻為例，利用n外延作為電阻，是只有兩個(gè)極的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，平面圖中很容易辨認(rèn)。版圖中制作大電阻時(shí)，為了節(jié)省面積，經(jīng)常采用環(huán)狀形式[9]。圖7 外延夾斷電阻典型結(jié)構(gòu)由于電感電容很少用到，這里不再分析。l 大致分析管腳功能，區(qū)分主要模塊芯片的壓焊塊面積很大，可以根據(jù)周?chē)骷倪B接關(guān)系判斷其功能，如電源和地線都很長(zhǎng)并出現(xiàn)在許多模塊，參考電源端一般都有穩(wěn)壓模塊。如果只是按照連線關(guān)系隨意提取，容易把不同模塊的電路混起來(lái)，不利于分析和仿真。所以，根據(jù)模塊間往往有明顯的隔離層的特點(diǎn)，可以有目的有計(jì)劃的各個(gè)擊破。l 版圖標(biāo)號(hào)在提取規(guī)模較大電路時(shí)，要對(duì)器件統(tǒng)一編號(hào)，以便后期的檢查和分析，而且全圖與去鋁圖及原理圖要編號(hào)一致，可以隨時(shí)對(duì)照和查找。這可以利用圖形編輯軟件實(shí)現(xiàn)。l 電路提取根據(jù)去鋁圖提取器件，根據(jù)全圖提取連線，將版圖對(duì)應(yīng)原理圖畫(huà)好。l 原理圖整理及功能分析這是整個(gè)提取工作最關(guān)鍵和復(fù)雜的一步。按照版圖位置畫(huà)好的原理圖只是單純的物理連接關(guān)系，沒(méi)有體現(xiàn)任何邏輯關(guān)系，需要合理布局和分析，得出所需的結(jié)論。l 電路仿真使用3um的庫(kù)文件，利用cadence公司的Specture軟件進(jìn)行模塊仿真，以驗(yàn)證提取電路是否正確，如果得不到理想結(jié)果，需要從電路級(jí)和版圖級(jí)反復(fù)檢查和修改。模塊功能正確后，連成整體，添加必要的外圍電路，在漏電輸入端加模擬激勵(lì)信號(hào)，觀察漏電保護(hù)功能是否正確。15周（－）：熟悉原理，完成文獻(xiàn)綜述，外文翻譯及開(kāi)題報(bào)告；68周（－）：版圖提??；912周（－）：分析模塊功能；1314周（－）：仿真驗(yàn)證；1516周（－）：準(zhǔn)備并完成畢業(yè)答辯。三、外文翻譯在電氣安裝中防止電擊和接地漏電的一些考慮AMG MintoProperty Services Agency， UK介紹本文評(píng)論了一些關(guān)于接地故障，漏電和電擊防護(hù)中的一些需求，以50Hz，415V，3相和240V，單相電氣安裝相關(guān)的防護(hù)器件應(yīng)用為例，尤其分別介紹了以人員保護(hù)為目標(biāo)的剩余電流器件，火災(zāi)防護(hù)和與IEE連線規(guī)則要求一致的防護(hù)。本文主要應(yīng)用于TNS，TNCS和TT電源系統(tǒng)，就像IEE連線規(guī)則的定義和術(shù)語(yǔ)描述那樣。在IEE連線規(guī)則中，包含了直接和間接的接地故障防護(hù)和其他相關(guān)器件的應(yīng)用?？s寫(xiě)本文中用到了如下縮寫(xiě)：接地故障環(huán)路阻抗：EFLI剩余電流器件：RCD基于漏電壓的漏電斷路器：FVD剩余工作電流：ROC防護(hù)導(dǎo)體：PC注意：1985年1月的IEE配線規(guī)則已刪除FVD，但本文中仍在使用，因?yàn)橐恍┣闆r下是用到的。定義接觸電壓：一個(gè)人同時(shí)接觸到由于漏電而帶電的暴露導(dǎo)體和另一個(gè)暴露的導(dǎo)電部分或大地時(shí)所承受的電壓。直接接觸：人或牲畜與可能導(dǎo)致電擊的帶電物體接觸間接接觸：人或牲畜與可能導(dǎo)致電擊的由于失誤而帶電的物體接觸接地漏電防護(hù)的需要除了通常的過(guò)流防護(hù)以外，接地漏電防護(hù)還有三個(gè)原因：a． 防止設(shè)備和電纜過(guò)熱，由于電流過(guò)小可能難以檢測(cè)或被過(guò)流保護(hù)電路忽略，如高阻抗漏電，高接地漏電環(huán)路阻抗。b． 防止人員由于間接接觸受到電擊影響，如與由于接地漏電而帶電的設(shè)備和電纜的導(dǎo)電部分接觸。c． 針對(duì)直接接觸給以附加防護(hù)，如在維護(hù)和儀器的診斷與測(cè)試中與暴露的帶電導(dǎo)體接觸，使用中與受損的設(shè)備和電纜接觸，包括移動(dòng)出工作區(qū)的與電源等電位的設(shè)備。注意：接地漏電防護(hù)不能作為直接接觸的唯一防護(hù)方法。電擊IEE配線規(guī)則指出：任何電壓超過(guò)50V的交流和120V的直流系統(tǒng)都需要直接和間接接觸的防護(hù)措施，除了一些特殊的案例，如水下設(shè)備等。以下的電壓沒(méi)有危險(xiǎn)。IEC出版479（2）包括了電擊的影響和一系列15到100Hz交流的電流/時(shí)間曲線，定義了根據(jù)流過(guò)人體電流強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間確定