流电隔离电路和系统以及对应的操作方法技术方案

技术编号:22332996 阅读:53 留言:0更新日期:2019-10-19 12:49
本公开涉及一种流电隔离电路和系统以及对应的操作方法。振荡器耦合至流电屏障器的第一侧以用于向其提供电源信号。配置振荡器以根据向其所施加PWM驱动信号交替地导通和关断。耦合至流电屏障器的接收器电路从其接收PWM功率控制信号。耦合在接收器电路组块和振荡器之间的信号重构电路向振荡器提供由PWM功率控制信号所重构的PWM驱动信号。信号重构电路包括耦合至接收器电路组块并配置为锁定至来自接收器电路组块的PWM控制信号的PLL电路。PLL电路内的PLL回路对于施加至振荡器的PWM驱动信号敏感。配置PLL回路以作为电源振荡器关断的结果而断开。

【技术实现步骤摘要】
流电隔离电路和系统以及对应的操作方法优先权请求本申请要求享有2018年4月3日提交的意大利专利申请No.102018000004174的优先权权益,在此以法律所允许最大程度通过全文引用的方式将其内容并入本文。
说明书涉及流电(galvanic)隔离技术。一个或多个实施例可以用于涉及在两个装置之间通信的各种应用(例如接口)。例如在医疗装置中或更通常在通信网络中的人类/数据接口、总线/网络控制器、微控制器以及相关联的传感器接口、门驱动器是实施例的可能应用领域的示例。
技术介绍
如例如在下文中借由对示例性实施例的详细说明而引入的所讨论各个文献所例证,流电隔离已经是广泛研究和创新活动的主题。尽管进行了广泛的活动,在以下各个方面希望进一步改进的解决方案,例如:–在成本/面积和隔离之间达到合理的权衡,–减小并实际上省去与系统可以承受的两个隔离接口之间最大电压转换速率相关的共模瞬时抗扰性(CMTI)问题,–提高集成的水平,–促进在高流电隔离额定值下良好的功率效率,以及–通过克服某些技术限制而提供高隔离水平。在本领域需要贡献追寻以上所列目标的至少一部分。
技术实现思路
一个或多个实施例涉及一种电路,包括该电路的一种系统,例如经由流电隔离电路通信的成对单元。一个或多个实施例涉及对应的操作方法。一个或多个实施例提供流电隔离屏障器(barrier)的存在,其中在包括例如D触发器(FFD)、锁相环(PLL)和脉冲发生器(PG)的装置中重构PWM控制信号。在一个或多个实施例中:–可以在采样时钟处锁定PLL且在关断时间期间在PLL内的开关可以断开回路以维持正确的信号频率;–除法器可以由此产生如下信号,该通过在后续信号的正边沿处复位除法器而被同步;以及–可以在该信号的负边沿处复位触发器以关断功率振荡器,而此时前者时钟信号的正边沿可以导通功率振荡器。一个或多个实施例可以提供以下优点中的一个或多个优点:–在(仅)利用一个隔离链路以提供功率传输和输出功率控制两者的范围内,明显减小硅面积和成本;–PWM功率调节、D类功率振荡器以及PWM编码的组合提高了整体系统效率以及输出功率水平两者;以及–在控制回路并未明显受可能的位丢失影响的范围内,可以至少设想省去CMTI。在一个实施例中,一种电路包括:电源振荡器,耦合至流电屏障器的一侧以向其提供电源信号,电源振荡器被配置为根据向其所施加PWM驱动信号而交替地导通和关断;以及接收器电路,耦合至流电屏障器的所述一侧以从其接收PWM功率控制信号。电路可以(进一步)包括:信号重构网络,在接收器电路和电源振荡器之间,信号重构网络被配置为向电源振荡器提供根据PWM功率控制信号所重构的PWM驱动信号。信号重构网络包括:PLL电路,耦合至接收器电路并被配置为锁定至来自接收器电路组块的PWM控制信号,其中PLL电路包括对于施加至电源振荡器的PWM驱动信号敏感的PLL回路,PLL回路被配置为电源振荡器被关断的结果而被断开。在一个实施例中,一种系统包括:流电隔离屏障器,具有第一侧和第二侧;电源单元,包括如上所述的电路,在其中具有功率振荡器和接收器电路组块耦合至流电屏障器的所述第一侧;以及用户电路,耦合至流电屏障器的第二侧且包括控制发生器电路,控制发生器电路被配置为产生所述PWM控制信号,所述PWM控制信号用于通过流电屏障器传输至耦合至流电屏障器的第一侧的电路。在一个实施例中,一种方法包括:通过施加PWM驱动信号至电源振荡器以通过交替地导通和关断耦合至流电屏障器的一侧的电源振荡器而提供电源信号至流电屏障器的所述一侧;在流电屏障器的所述一侧处接收PWM功率控制信号;经由锁定于在流电屏障器的所述一侧处所接收的PWM控制信号的PLL电路,向电源振荡器提供从PWM功率控制信号重构的PWM驱动信号,PLL电路组块包括对于施加至电源振荡器的PWM驱动信号敏感的PLL回路;以及作为电源振荡器关断(备选地,导通)的结果断开(备选地,闭合)所述PLL回路。附图说明现在仅借由示例的方式、参照附图描述一个或多个实施例,其中:图1是流电隔离屏障器的可能用途的通用示例图,图2是一个实施例的用途的可能范围的示例性框图,图3和图4是实施例的各种实施方式选项的示例性框图,图5包括分别标注为a)、b)、c)和d)的四个部分,指示了实施例中信号的可能时间行为。具体实施方式在随后的实施例中,说明了一个或多个具体细节,目的在于提供该说明书的实施例的示例的深入理解。可以不采用具体细节的一个或多个、或者采用其他方法、部件、材料等而获得实施例。在其他情形中,并未详细图示或描述已知的结构、材料或操作以便将不模糊实施例的某些特征方面。在本说明书的框架中涉及“一实施例”或“一个实施例”意在指示关于实施例所述的特定配置、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此,可以存在于本专利技术说明书的一个或多个点中的短语诸如“在一实施例中”或“在一个实施例中”不必涉及一个且相同实施例。此外,可以在一个或多个实施例中以任何适当方式组合特定的构造、结构或特性。仅为了方便提供在此所使用的参考且因此并未限定实施例的范围或保护范围。图1的示图示例了经由流电隔离屏障器GB耦合的两个电路单元U1、U2,其中可能便于功率传输(沿一个方向,例如从单元U1至单元U2)和数据传输(例如沿两个方向)。诸如U1和U2之类的电路单元的示例是例如在医疗装置和通信网络中的电路诸如人类(human)/数据接口、总线/网络控制器、微控制器(例如单元U1)、以及相关联传感器接口、门驱动器(例如单元U2)。另外应该知晓,该列表仅是示例性的且并非实施例的限定。当单元U1、U2中的一个可以暴露至由此有意设计将另一个体隔离的有害电压时,可以使用如在此所示例的流电屏障器。这可以是例如经由希望保护免于暴露至高电压的控制器接口所控制的某些功率装置(诸如功率致动器)的情形。如在此所示例的流电屏障器GB的所希望特征是在单元U1、U2之间操作的能力,为U1、U2提供不同的电源电压例如VDD1,VDD2和/或涉及不同的接地例如GND1,GND2。如所标注,已经试验了各种方案以促进采用流电隔离的数据功率传输。第一方案可以包括使用促进了芯片上流电隔离的集成电容器。如在各种市场上可获得的当前数据/传输产品中所采用的,该方案可以在成本和隔离之间的权衡以及可能使用额外CMI电路的方面展现某些限制。另一方案可以包括后处理的变压器。这再次展现了在用于数据和功率传输的某些商业产品中当前采用的方案,例如以便于促进用于数据传输以及高流电隔离的高CMTI。可能的缺点可以涉及集成(低)水平和/或在高流电隔离额定值下暴露于退化的功率效率。另外又一方案(例如用于从STMicroelectronics可获得的各种产品中)包括芯片上流电隔离。这可以用于数据传输产品以便于促进实现用于数据传输的高CMI值。该方案促进使用BCD(二元-CMOS-DMOS)SOI(绝缘体上硅)技术结合与氧化物厚度可兼容的令人满意的隔离额定值(例如最大6kV)而实现功率传输。该方案例如在以下文献(通过参考并入本文)中示例:N.Spina,etal.:“Current-reusetransformercoupledoscillatorswithoutputpowercombiningforgalvan本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路,包括:电源振荡器,被配置为耦合至流电屏障器的一侧以便于向其提供电源信号,其中所述电源振荡器根据向其施加的PWM驱动信号交替地导通和关断;接收器电路,被配置为耦合至所述流电屏障器的所述一侧,并且从其接收PWM功率控制信号;以及信号重构电路,在所述接收器电路组块和所述电源振荡器之间,所述信号重构网络被配置为向所述电源振荡器提供根据所述PWM功率控制信号重构的PWM驱动信号;其中所述信号重构电路包括PLL电路,所述PLL电路耦合至所述接收器电路,并且被配置为锁定至所述PWM控制信号,所述PLL电路包括PLL回路,所述PLL回路对于被施加至所述电源振荡器的所述PWM驱动信号敏感,所述PLL回路被配置为响应于所述电源振荡器被关断而被断开。

【技术特征摘要】
2018.04.03 IT 1020180000041741.一种电路,包括:电源振荡器,被配置为耦合至流电屏障器的一侧以便于向其提供电源信号,其中所述电源振荡器根据向其施加的PWM驱动信号交替地导通和关断;接收器电路,被配置为耦合至所述流电屏障器的所述一侧,并且从其接收PWM功率控制信号;以及信号重构电路,在所述接收器电路组块和所述电源振荡器之间,所述信号重构网络被配置为向所述电源振荡器提供根据所述PWM功率控制信号重构的PWM驱动信号;其中所述信号重构电路包括PLL电路,所述PLL电路耦合至所述接收器电路,并且被配置为锁定至所述PWM控制信号,所述PLL电路包括PLL回路,所述PLL回路对于被施加至所述电源振荡器的所述PWM驱动信号敏感,所述PLL回路被配置为响应于所述电源振荡器被关断而被断开。2.根据权利要求1所述的电路,其中,所述PLL回路包括开关,所述开关响应于所述PWM驱动信号在第一导通状态与第二非导通状态之间可切换,在所述第一导通状态中所述PLL回路是有效的,在所述第二非导通状态中所述PLL回路是无效的。3.根据权利要求2所述的电路,其中,所述PLL电路组块包括输入比较级,在所述输入比较级之后是回路滤波器,其中所述开关被设置在所述比较级和所述回路滤波器之间。4.根据权利要求1所述的电路,其中,所述PLL回路包括开关,所述开关响应于所述PWM驱动信号在以下状态之间可切换:第一导通状态,其中所述PLL回路是有效的,其中所述PWM驱动信号处于提供所述电源振荡器的激活的第一值,以及第二非导通状态,其中所述PLL回路是无效的,其中所述PWM驱动信号处于提供所述电源振荡器的去激活的第二值。5.根据权利要求4所述的电路,其中,所述PLL电路组块包括输入比较级,在所述输入比较级之后是回路滤波器,其中所述开关被设置在所述比较级和所述回路滤波器之间。6.根据权利要求1所述的电路,其中,所述PLL电路组块被配置为锁定在来自所述接收器电路组块的所述PWM控制信号的采样时钟信号上。7.根据权利要求1所述的电路,其中,所述信号重构电路包括:除法器电路,其连接在所述PLL电路组块和所述电源振荡器之间,所述除法器电路被配置为向用于所述电源振荡器的所述PWM驱动信号提供钟控信号。8.根据权利要求7所述的电路,其中,所述信号重构电路包括双稳态电路元件,所述双稳态电路元件由所述钟控信号钟控,并且具有用于提供所述PWM驱动信号至所述电源振荡器的输出节点。9.根据权利要求8所述的电路,其中,所述双稳态电路元件是D触发器。10.根据权利要求8所述的电路,其中,所述接收器电路组块与所述除法器电路以及所述双稳态电路元件耦合,其中所述除法器和所述双稳态电路元件被配置为由来自所述接收器电路组块的所述PWM控制信号的相反边沿复位。11.根据权利要求10所述的电路,其中,所述除法器和所述双稳态电路元件被配置为分别由所述PWM控制信号的正边沿和负边沿复位。12.一种系统,包括:流电隔离屏障器,具有第一侧和第二侧;电源单元,包括电路,所述电路包括:电源振荡器,耦合至所述流电屏障器的所述第一侧以便于向其提供电源信号,其中所述电源振荡器根据向其施加的PWM驱动信号而交替地导通和关断;接收器电路,耦合至所述流电屏障器的所述第一侧以便于从其接收PWM功率控制信号;以及用户电路,耦合至所述流电屏障器的所述第二侧,并且包括控制发生器电路,所述控制发生器电路被配置为产...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·帕里西N·格雷科N·斯白纳E·拉哥奈瑟G·帕尔米萨诺
申请(专利权)人:意法半导体股份有限公司
类型:发明
国别省市:意大利,IT

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