安森美 (onsemi) NCS37021自檢接地故障斷路器（GFCI）是一款符合UL943標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)處理器，適用于GFCI應(yīng)用，具備自檢功能。該器件集成靈活的電源系統(tǒng)（包含12V分流器、兩個(gè)3.3V內(nèi)置串聯(lián)穩(wěn)壓器及1.8V內(nèi)置穩(wěn)壓器）、差分故障檢測(cè)電路及零線接地檢測(cè)電路。安森美 (onsemi) NCS37021的自檢功能在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，之后每分鐘重復(fù)一次。

數(shù)據(jù)手冊(cè)；*附件：onsemi NCS37021自檢GFCI數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 符合UL943自檢GFCI要求
• 工作電壓范圍：4.0V至12V（在適當(dāng)?shù)拇?lián)阻抗下，可適用于120VAC~~ 至480VAC~~ 電源輸入）
• 寬工作溫度范圍：-40 °C至+95 °C
• 低靜態(tài)電流
• 優(yōu)化電磁閥驅(qū)動(dòng)策略（線圈在交流電源過零點(diǎn)附近不通電）
• 電源監(jiān)控器，用于驗(yàn)證二極管橋的完整工作狀態(tài)
• 分級(jí)接地故障跳閘時(shí)間，增強(qiáng)抗噪能力
• 欠壓檢測(cè)功能可提升在較低AC輸入電壓下的運(yùn)行能力
• 智能感應(yīng)技術(shù)可區(qū)分接地故障與零線接地故障（防止誤跳閘）
• 16引腳QFN封裝
• 無鉛

簡(jiǎn)化框圖

自檢接地故障斷路器(GFCI) NCS37021技術(shù)解析與應(yīng)用指南?

1. 產(chǎn)品概述

NCS37021是一款符合UL943標(biāo)準(zhǔn)的自檢型接地故障斷路器信號(hào)處理器，該器件集成了靈活的電源系統(tǒng)（包括12V分流穩(wěn)壓器、兩個(gè)3.3V內(nèi)部串聯(lián)穩(wěn)壓器和1.8V內(nèi)部穩(wěn)壓器）、差分故障檢測(cè)電路以及接地中性線檢測(cè)電路，具備上電自檢和每分鐘周期性自檢功能。

1.1 主要特性

• 滿足UL943自檢GFCI要求
• 4.0-12V寬電壓工作范圍（配合適當(dāng)串聯(lián)阻抗可支持120-480V交流電網(wǎng)）
• -40°C至95°C的寬工作溫度范圍
• 優(yōu)化的電磁線圈驅(qū)動(dòng)（在交流電網(wǎng)過零附近不激勵(lì)線圈）
• 電源監(jiān)控器驗(yàn)證全橋整流器工作
• 分級(jí)GF跳閘時(shí)間提高抗噪能力
• 欠壓檢測(cè)允許在較低交流輸入電壓下工作
• 智能感測(cè)區(qū)分接地故障與接地中性線故障（防止誤跳閘）

2. 電氣特性參數(shù)

2.1 極限參數(shù)

2.2 工作參數(shù)

• ?靜態(tài)電流?：1.3mA（典型值）
• ?RMS跳閘閾值電壓?：160mV（5mA時(shí)）
• ?SCR觸發(fā)電流?：4mA
• ?SCR觸發(fā)輸出電壓?：3.3V
• ?故障響應(yīng)時(shí)間?：
  • 5mA≤IDIFF<15mA：135ms
  • 15mA≤IDIFF<30mA：70ms
  • ≥30mA：20ms

3. 引腳功能詳解

3.1 關(guān)鍵引腳說明

? CTG (引腳1) ?：接地中性線電流互感器激勵(lì)
? CTS (引腳4) ?：差分電流輸入
? CTO (引腳5) ?：差分電流到電壓輸出
? IDF (引腳6) ?：差分低通濾波器/ADC輸入
? MLD (引腳10) ?：主電網(wǎng)電平/欠壓檢測(cè)器
? GFT (引腳15) ?：差分自檢輸出信號(hào)
? SCR (引腳16) ?：SCR柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)

4. 自檢功能詳解

4.1 自檢時(shí)序

• ?首次自檢?：上電后1秒進(jìn)行
• ?周期性自檢?：穩(wěn)定狀態(tài)下每分鐘執(zhí)行一次
• ?自檢失敗?：失敗后測(cè)試間隔加速至12個(gè)交流周期

4.2 自檢邏輯流程

1. 在正相MLD期間使能GFT引腳約16ms
2. 驗(yàn)證8mA RMS的CT電流
3. SCR陽極電壓通過SCM引腳預(yù)偏置至約3.3V
4. 如果陽極電壓降至約2.1V以下，自檢周期被標(biāo)記為通過

4.3 故障處理機(jī)制

• 連續(xù)7次自檢失敗將啟用SCR
• 首次自檢失敗后LED以4Hz頻率閃爍
• 自檢通過后恢復(fù)1分鐘檢測(cè)間隔

5. 典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

5.1 GFCI插座應(yīng)用

?核心組件配置?：

• 差分電流互感器CT1：1000:1
• GN電流互感器CT2：250:1
• 電容C1：1μF（SUP引腳保持電容）
• 電阻R4A：36kΩ（差分負(fù)載/CT低通濾波器）

5.2 電路斷路器應(yīng)用（半橋電源）

與GFCI插座應(yīng)用類似，但采用不同的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適應(yīng)斷路器應(yīng)用需求。

6. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

6.1 元件選型建議

• ?SCR?：建議使用Q1、Q2（NPN型）
• ?晶體管Q3?：推薦MMBT6517LT1-D
• ?二極管?：全部采用1N4007
• ?電容C4?：56nF（抗混疊濾波器，140Hz拐角頻率）

6.2 關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置

• ?MLD電流限制電阻R2?：1MΩ
• ?GN靈敏度設(shè)置?：電阻R6（0-10Ω）
• ?自檢電流控制?：電阻R8：15kΩ

7. 應(yīng)用領(lǐng)域

• ?GFCI插座?
• ?負(fù)載面板GFCI斷路器?
• ?在線GFCI電路（電源線）