交流接觸器節(jié)能芯片ZDLX-1H的設計研究.pdf

1、交流接觸器作為一種大規(guī)模使用在工農(nóng)業(yè)中的低壓電器，其在全國的使用量數(shù)以億計，耗電總量巨大。因此，為緩解能源緊張，構建節(jié)能型社會，設計一款具有自主知識產(chǎn)權的交流接觸器節(jié)能芯片有重要意義。
　　本文根據(jù)交流接觸器“強電吸合，弱電吸持”的工作原理，設計出一款交流接觸器節(jié)能芯片ZDLX-1H（浙大綠芯1號）。以此芯片為核心的節(jié)能器與型號為CJ20-100A(220V)的交流接觸器配合使用，使交流接觸器能夠在很小導通角的直流方式下運行，不僅

2、能夠節(jié)約電能，還能顯著的降低噪聲與溫升。節(jié)能器體積小，易于安裝，可以方便的對現(xiàn)有傳統(tǒng)的交流接觸器進行改造。此外，芯片ZDLX-1H還設計了過壓報警、欠壓報警和溫度報警功能，提高了節(jié)能器工作的安全性和可靠性。
　　主要工作以及創(chuàng)新點包括:
　　(1)設計了智能脈寬調(diào)制(PWM)模式的節(jié)能器:當交流接觸器進入節(jié)能狀態(tài)之后，芯片輸出的脈寬能夠根據(jù)外電壓自動調(diào)節(jié)，當外電路電壓過高或者過低時，節(jié)能器輸出脈寬（導通角）相應減小或者增大，

3、從而保證節(jié)能器中流過的電流在一個合適的范圍之內(nèi)，使節(jié)能率保持穩(wěn)定。
　　(2)設計了低壓分斷功能:節(jié)能器在電源電壓低至132V時給出釋放信號，使交流接觸器斷開。
　　(3)設計了欠壓報警功能:節(jié)能器的電源電壓低至185V時，給出報警信號。
　　(4)設計了過壓報警功能:節(jié)能器的電源電壓高于242V時，給出報警信號，該功能在現(xiàn)有版本測試中未實現(xiàn)，在新版中已經(jīng)重新設計。
　　(5)設計了過溫報警功能。芯片檢測到周圍溫

4、度高于125℃時，節(jié)能器報警;當溫度降低且低于85℃，報警解除（此溫度報警范圍為2014年4月新版（流片中）的數(shù)據(jù)，而文中第五章測試數(shù)據(jù)為2013年11月流片的現(xiàn)有版本數(shù)據(jù)，文中其它與溫度報警相關的內(nèi)容均已采用新版流片的數(shù)據(jù)）。
　　(6)采用CSMC0.5um數(shù)模混合CMOS工藝實現(xiàn)了交流接觸器的節(jié)能芯片ZDLX-1H。測試結(jié)果表明，以該芯片為核心的節(jié)能器配合交流接觸器工作，節(jié)電率可達90％以上。芯片靜態(tài)工作電流300uA左右，