一种磁隔离器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种磁隔离器，包括基板、磁场发生单元、磁场感应单元、屏蔽层、隔离介质，磁场发生单元包含电流导体，电流导体在基板的一侧沿第一方向延伸设置，磁场感应单元与电流导体设置于基板的同侧，磁场感应单元位于电流导体的侧方，且沿第二方向上，电流导体与磁场感应单元之间的距离大于0，其中，第一方向与第二方向垂直；电流导体和磁场感应单元之间设置有隔离介质；电流导体和磁场感应单元之间第二方向上距离内设置隔离介质，可以起到电气隔离的作用，有利于提高隔离强度，工艺简单。屏蔽层可以吸收外界的干扰磁场，进一步提高信噪比。

A magnetic isolator

【技术实现步骤摘要】
一种磁隔离器
本技术涉及磁性传感器领域，特别涉及一种磁隔离器。
技术介绍
在电子电路中，各种信号容易产生互相干扰，为保证信号的稳定，常常会使用到信号隔离器。目前商用的信号隔离器包括光耦器件、电容耦合隔离器、磁隔离器，其中磁隔离器具有响应频率快、容易集成的特点，目前被广泛采用。ADI公司成功商业化的iCoupler系列产品，采用芯片级变压器技术，将初次级线圈集成在半导体基片上，在初次级之间，具有高击穿强度的聚酰亚胺，隔离电压高达5000VRMS/min，传输速率达到150Mbps。由于变压器只对高频信号有响应，如果输入信号是低频信号，则需要对原始信号进行斩波等方式处理，才能实现初次级之间的信号传递。NVE公司利用巨磁阻(GMR)元件，开发出了IsoLoop系列产品，隔离电压高达6000V，传输速率也达到了150Mbps。该系列产品内部具有一初级线圈，在初级线圈下方，具有GMR元件，初级线圈在GMR元件位置，产生一水平方向的磁场，GMR元件检测该水平方向磁场并输出，实现了信号的隔离传输。在初级线圈和GMR元件之间，具有10μm厚的苯并环丁烯(BCB)，实现数千伏的隔离电压。由于GMR元件的频率响应是从0Hz到若干MHz，解决了变压器只能传输高频信号的问题。上述两种方法的高隔离电压都是通过在信号发送元件和接收元件之间的隔离层实现的，为了达到高的隔离电压，需要采用高隔离电压的材料，并且较厚的隔离层。若用氧化硅或氧化铝作为隔离层，则需要较长的镀膜时间，需要较高的成本；若采用高分子材料如聚酰亚胺或者BCB等作为隔离层，在某些极端环境下，有器件失效的隐患，如遇潮气或者高温环境。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提出了一种磁隔离器，该磁隔离器包括基板、磁场发生单元、磁场感应单元、屏蔽层、隔离介质，磁场发生单元包含电流导体，电流导体在基板的一侧沿第一方向延伸设置，磁场感应单元位于电流导体的侧方；沿第二方向上，电流导体与磁场感应单元之间的距离大于0，其中，第一方向与第二方向垂直。在电流导体和磁场感应单元之间，具有隔离介质，该隔离介质可以是高绝缘强度的隔离材料，隔离距离只跟电流导体和磁场感应单元之间的水平距离有关。在磁场感应单元的上下两侧，具有聚磁片，可以提高磁场感应单元的输出信号。在磁场感应单元和电流导体的上侧和/或下侧具有屏蔽层，吸收外界的干扰磁场，同时防止所述电流导体产生的磁场的泄漏。该磁隔离器的结构简单，制备工艺也相对简化，节约成本。本技术是根据以下技术方案实现的：一种磁隔离器，包括基板、磁场发生单元、磁场感应单元、屏蔽层、隔离介质，其中所述磁场发生单元包含电流导体，所述电流导体在所述基板的一侧沿第一方向延伸设置，所述磁场感应单元与所述电流导体设置于所述基板的同侧，所述磁场感应单元位于所述电流导体的侧方，且沿第二方向上，所述电流导体与所述磁场感应单元之间的距离大于0，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述电流导体和所述磁场感应单元之间设置有隔离介质；所述电流信号包括输入端，所述输入端输入的电流信号流经电流导体在电流导体周围产生磁场，且所述磁场在磁场感应单元的灵敏方向上具有分量，所述磁场感应单元感应的输出信号正比于在所述电流导体周围产生的磁场；所述屏蔽层与所述磁场发生单元位于所述基板的同一侧，且位于所述磁场发生单元靠近所述基板的一侧和/或远离所述基板的一侧，用于吸收外界的干扰磁场并防止所述磁场发生单元的电流导体周围产生的磁场泄漏。优选地，所述磁场发生单元还包括电压转换单元，所述电压转换单元与所述电流导体的输入端电连接，用于将输入的电压信号转换成电流信号。优选地，还包括信号处理单元，所述信号处理单元与所述磁场感应单元电连接，用于接收、处理所述磁场感应单元的输出信号，并输出处理后的信号。优选地，所述信号处理单元包括依次串联连接的滤波模块、放大模块、比较模块和电平转换模块，其中所述滤波模块与所述磁场感应单元电连接。优选地，所述磁场感应单元由巨磁阻元件构成，其中，所述巨磁阻元件的钉扎层的磁化方向垂直于所述巨磁阻元件的表面，所述巨磁阻元件的灵敏方向垂直于所述巨磁阻元件的表面；或者所述巨磁阻元件的钉扎层平行于所述巨磁阻元件的表面，所述巨磁阻元件的灵敏方向平行于巨磁阻元件的表面。优选地，所述磁场感应单元由隧道磁阻元件构成，其中，所述隧道磁阻元件的钉扎层的磁化方向垂直于所述隧道磁阻元件的表面，所述隧道磁阻元件的灵敏方向垂直于所述隧道磁阻元件的表面；或者所述隧道磁阻元件的钉扎层平行于所述隧道磁阻元件的表面，所述隧道磁阻元件的灵敏方向平行于所述隧道磁阻元件的表面。优选地，所述磁场感应单元由霍尔元件或者各向异性磁电阻元件构成。优选地，还包含聚磁片，所述聚磁片设置在所述磁场感应单元的第一侧和第二侧，其中，所述第一侧和所述第二侧为所述磁场感应单元相背的两侧，且所述第一侧到第二侧的连线方向与所述磁场感应单元的灵敏方向相同或相反，所述聚磁片用于增强电流导体产生的磁场信号以及所述磁隔离器的信噪比。优选地，所述聚磁片和所述屏蔽层的材料包括坡莫合金、工业纯铁、铁氧体中的至少一种。优选地，所述基板采用硅基板、石英基板或者玻璃基板，所述隔离介质包括氧化铝、氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺、苯并环丁烯中的至少一种。与现有技术相比，本技术具有以下有益技术效果：本技术提供的磁隔离器，利用电流导体和磁场感应单元之间的第二方向(对于水平放置的磁隔离器，为水平方向)上距离内设置隔离介质，可以起到电气隔离的作用，有利于提高隔离强度，工艺简单。屏蔽层可以吸收外界的干扰磁场，进一步提高信噪比。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为现有技术中常规的磁隔离器截面示意图；图2是本技术实施例提供的一种磁隔离器的立体结构示意图；图3是本技术提出的一种磁隔离器截面图；图4为本技术提出的另一种磁隔离器截面示意图；图5是本技术实施例提供的另一种磁隔离器的立体结构示意图；图6是本技术实施例提供的另一种磁隔离器的立体结构示意图；图7是本技术实施例提供磁场感应单元的输出曲线示意图；图8是本技术实施例提供的一种桥式结构的磁场感应单元的电路示意图；图9是本技术实施例提供的另一种桥式结构的磁场感应单元的电路示意图；图10是本技术实施例提供的电流导体和磁场感应单元的一种位置关系示意图；图11是本技术实施例提供的电流导体和磁场感应单元的另一种位置关系示意图；图12是本技术实施例提供的电流导体和磁场感应单元的另一种位置关系示意图；图13是本技术实施例提供的电阻值输出的磁隔离器电气结构示意图；图14是本技术实施例提供的桥式电压输出的磁隔离器电气结构示意图；图15是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁隔离器，其特征在于：包括基板、磁场发生单元、磁场感应单元、屏蔽层、隔离介质，/n其中所述磁场发生单元包含电流导体，所述电流导体在所述基板的一侧沿第一方向延伸设置，所述磁场感应单元与所述电流导体设置于所述基板的同侧，所述磁场感应单元位于所述电流导体的侧方，且沿第二方向上，所述电流导体与所述磁场感应单元之间的距离大于0，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直；/n所述电流导体和所述磁场感应单元之间设置有隔离介质；所述电流导体包括输入端，所述输入端输入的电流信号流经电流导体在电流导体周围产生磁场，且所述磁场在磁场感应单元的灵敏方向上具有分量，所述磁场感应单元感应的输出信号正比于在所述电流导体周围产生的磁场；/n所述屏蔽层与所述磁场发生单元位于所述基板的同一侧，且位于所述磁场发生单元靠近所述基板的一侧和/或远离所述基板的一侧，用于吸收外界的干扰磁场并防止所述磁场发生单元的电流导体周围产生的磁场泄漏。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁隔离器，其特征在于：包括基板、磁场发生单元、磁场感应单元、屏蔽层、隔离介质，
其中所述磁场发生单元包含电流导体，所述电流导体在所述基板的一侧沿第一方向延伸设置，所述磁场感应单元与所述电流导体设置于所述基板的同侧，所述磁场感应单元位于所述电流导体的侧方，且沿第二方向上，所述电流导体与所述磁场感应单元之间的距离大于0，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直；
所述电流导体和所述磁场感应单元之间设置有隔离介质；所述电流导体包括输入端，所述输入端输入的电流信号流经电流导体在电流导体周围产生磁场，且所述磁场在磁场感应单元的灵敏方向上具有分量，所述磁场感应单元感应的输出信号正比于在所述电流导体周围产生的磁场；
所述屏蔽层与所述磁场发生单元位于所述基板的同一侧，且位于所述磁场发生单元靠近所述基板的一侧和/或远离所述基板的一侧，用于吸收外界的干扰磁场并防止所述磁场发生单元的电流导体周围产生的磁场泄漏。


2.根据权利要求1所述的磁隔离器，其特征在于，所述磁场发生单元还包括电压转换单元，所述电压转换单元与所述电流导体的输入端电连接，用于将输入的电压信号转换成电流信号。


3.根据权利要求1或2所述的磁隔离器，其特征在于，还包括信号处理单元，所述信号处理单元与所述磁场感应单元电连接，用于接收、处理所述磁场感应单元的输出信号，并输出处理后的信号。


4.根据权利要求3所述的磁隔离器，其特征在于，所述信号处理单元包括依次串联连接的滤波模块、放大模块、比较模块和电平转换模块，其中所述滤波模块与所述磁场感应单元电连接。


5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海平，沈卫锋，薛松生，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32