LC组合型高压隔离器件及隔离电路制造技术

本发明专利技术揭示了一种LC组合型高压隔离器件及隔离电路，所述高压隔离器件包括电性连接的第一隔离器件及第二隔离器件，所述第一隔离器件及第二隔离器件分别包括衬底、位于衬底上的下极板、位于下极板上的介质层、及位于介质层上的上极板，所述上极板为平板电极，下极板包括中心部及自中心部向外螺旋设置的螺旋部，所述第一隔离器件的上极板和第二隔离器件的上极板电性连接，第一隔离器件的下极板和第二隔离器件的下极板与外部芯片或系统电性连接以实现电气隔离。本发明专利技术可以实现背靠背的电容串接增强型高压隔离，大大节省芯片的面积和功耗，同时提高了信号传送的效率，降低了误码率。

LC combined high voltage isolation device and isolation circuit

【技术实现步骤摘要】
LC组合型高压隔离器件及隔离电路
本专利技术属于隔离电路
，具体涉及一种LC组合型高压隔离器件及隔离电路。
技术介绍
隔离器尤其是高压隔离器，被越来越多地应用于处于不同电压域的芯片或系统间的信号传输，它可以提供两个或多个芯片或系统间高达几千伏的电气隔离，实现不同电压域之间的“地”隔离，提高芯片或系统的可靠性。现有技术中的高压隔离器主要包括电容隔离器、光耦合器和磁隔离器三种。光耦合器是最古老的方法，采用LED发光二极管，功耗较大，速度较慢。电容隔离器和磁隔离器是现在数字隔离器的常用形式，这些隔离器内部需要数字电路以使数据越过隔离边界。磁隔离也称为感应隔离，是数字隔离的一种形式。随着电感小型化集成技术，它需要一些数字逻辑来将内部信号调制为脉冲，这些脉冲可以跨隔离边界传输。这与变压器的工作原理相似，需要一种调制方案来对线圈上的电流施加脉冲以通过数据。与光耦合器相比，所需的功率要少得多，数据速率通常要高得多，但缺点是对磁场敏感。电容隔离是与磁隔离一样，要求数字电路对输入信号进行编码和解码以通过隔离边界，隔离电容不能使直流信号通过，而只能使交流信号通过，此属性使其成为隔离器的理想选择，这些器件比光耦合器支持更高的数据速率，同时功耗更低。参图1所示为现有技术中隔离电路的示意图，其包括第一芯片10’和第二芯片20’，第一芯片10’上集成有若干信号发送单元11’(或信号接收单元)及第一隔离电容31’，第二芯片20’上集成有若干信号接收单元21’(或信号发送单元)及第二隔离电容32’。参图2所示为高压隔离电容(第一隔离电容31’或第二隔离电容32’)的结构示意图，其由下而上依次包括衬底301’、下极板302’、介质层303’及上极板304’。其中，不同电压域中的两个隔离电容(第一隔离电容31’和第二隔离电容32’)的上极板通过Bonding线电性连接，从而实现背靠背的电容串接增强型隔离，高压隔离电容则可通过增加下极板和上极板之间介质层303’的厚度来实现。电容隔离器具有优于磁性解决方案的优势，它对磁场不敏感，一般采用开关键控(OOK)的调制方式，它在输入信号为低电平时将正弦波形通过电容器，当信号为高电平时，信号不会传输。解调电路寻找正弦波形，并根据通过隔离边界的载波信号来改变输出，但是缺点时传输时衰减很大，信号易淹没在噪声中。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种LC组合型高压隔离器件及隔离电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LC组合型高压隔离器件及隔离电路，以实现背靠背的电容串接增强型高压隔离。为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种LC组合型高压隔离器件，所述高压隔离器件包括电性连接的第一隔离器件及第二隔离器件，所述第一隔离器件及第二隔离器件分别包括衬底、位于衬底上的下极板、位于下极板上的介质层、及位于介质层上的上极板，所述上极板为平板电极，下极板包括中心部及自中心部向外螺旋设置的螺旋部，所述第一隔离器件的上极板和第二隔离器件的上极板电性连接，第一隔离器件的下极板和第二隔离器件的下极板与外部芯片或系统电性连接以实现电气隔离。一实施例中，所述第一隔离器件包括第一衬底、位于第一衬底上的第一下极板、位于第一下极板上的第一介质层、及位于第一介质层上的第一上极板，所述第二隔离器件包括第二衬底、位于第二衬底上的第二下极板、位于第二下极板上的第二介质层、及位于第二介质层上的第二上极板，所述第一下极板包括第一中心部及自第一中心部向外螺旋设置的第一螺旋部，所述第二下极板包括第二中心部及自第二中心部向外螺旋设置的第二螺旋部，所述第一中心部和第一螺旋部、及第二中心部和第二螺旋部与外部芯片或系统电性连接。一实施例中，所述中心部与上极板构成隔离器件的隔离电容，所述螺旋部构成隔离器件的隔离电感，所述下极板接地且存在寄生电容，所述高压隔离器件通过隔离电容、隔离电感及寄生电容实现电气隔离。一实施例中，所述第一隔离器件包括第一隔离电容、第一隔离电感及第一寄生电容，第二隔离器件包括第二隔离电容、第二隔离电感及第二寄生电容，所述第一隔离电容和第二隔离电容电性连接，第一隔离电感和第一寄生电容并联后与第一隔离电容相连，第二隔离电感和第二寄生电容并联后与第二隔离电容相连。一实施例中，所述第一上极板和第二上极板的面积和形状相同，第一中心部和第二中心部的面积和形状相同，第一螺旋部和第二螺旋部的圈数、尺寸及形状相同。本专利技术另一实施例提供的技术方案如下：一种隔离电路，所述隔离电路包括振荡单元、高压隔离器件及滤波单元，所述高压隔离器件为上述的LC组合型高压隔离器件，所述振荡单元与第一隔离器件中的第一隔离电感和第一寄生电容构成LC振荡器，滤波单元与第二隔离器件中的第二隔离电感和第二寄生电容构成带通滤波器，所述第一隔离器件和第二隔离器件中的第一隔离电容和第二隔离电容用于实现电气隔离。一实施例中，所述第一隔离电感和第一寄生电容的两端分别与振荡单元相连，且第一隔离电感和第一寄生电容的一端与第一隔离电容相连，所述第二隔离电感和第二寄生电容的两端分别与滤波单元相连，且第二隔离电感和第二寄生电容的一端与第二隔离电容相连。一实施例中，所述隔离电路还包括：调制器，与振荡单元相连，用于接收输入信号并产生控制振荡单元的使能信号；解调器，与滤波单元相连，用于对滤波后的信号进行解调。一实施例中，所述隔离电路包括：施密特触发器，用于对输入信号进行整形；脉冲调制器，与施密特触发器相连，用于根据输入信号的上升沿和下降沿进行编码以产生使能信号；放大器，与滤波单元相连，用于放大滤波后的信号；计数解调器，与放大器相连，用于解码以恢复原始输入信号。一实施例中，所述第一隔离器件与振荡单元集成于同一芯片上，第二隔离器件与滤波单元集成于同一芯片上。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的LC组合型高压隔离器件及隔离电路中，通过极板的设计构成隔离电容、隔离电感和寄生电容，隔离电容可以实现背靠背的电容串接增强型高压隔离，隔离电感和寄生电容直接代替了部分必需的电路元件，大大节省芯片的面积和功耗，同时提高了信号传送的效率，降低了误码率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中电容式隔离电路的示意图；图2为现有技术中隔离电容的结构示意图；图3为本专利技术第一实施例中高压隔离器件的结构示意图；图4a、4b分别为本专利技术第一实施例中第一上极板和第一下极板的结构示意图；图5a、5b分别为本专利技术第一实施例中第二上极板和第二下极板的结构示意图；图6为本专利技术第一实施例中高压隔离器件的电路原理图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LC组合型高压隔离器件，其特征在于，所述高压隔离器件包括电性连接的第一隔离器件及第二隔离器件，所述第一隔离器件及第二隔离器件分别包括衬底、位于衬底上的下极板、位于下极板上的介质层、及位于介质层上的上极板，所述上极板为平板电极，下极板包括中心部及自中心部向外螺旋设置的螺旋部，所述第一隔离器件的上极板和第二隔离器件的上极板电性连接，第一隔离器件的下极板和第二隔离器件的下极板与外部芯片或系统电性连接以实现电气隔离。/n

【技术特征摘要】
1.一种LC组合型高压隔离器件，其特征在于，所述高压隔离器件包括电性连接的第一隔离器件及第二隔离器件，所述第一隔离器件及第二隔离器件分别包括衬底、位于衬底上的下极板、位于下极板上的介质层、及位于介质层上的上极板，所述上极板为平板电极，下极板包括中心部及自中心部向外螺旋设置的螺旋部，所述第一隔离器件的上极板和第二隔离器件的上极板电性连接，第一隔离器件的下极板和第二隔离器件的下极板与外部芯片或系统电性连接以实现电气隔离。


2.根据权利要求1所述的LC组合型高压隔离器件，其特征在于，所述第一隔离器件包括第一衬底、位于第一衬底上的第一下极板、位于第一下极板上的第一介质层、及位于第一介质层上的第一上极板，所述第二隔离器件包括第二衬底、位于第二衬底上的第二下极板、位于第二下极板上的第二介质层、及位于第二介质层上的第二上极板，所述第一下极板包括第一中心部及自第一中心部向外螺旋设置的第一螺旋部，所述第二下极板包括第二中心部及自第二中心部向外螺旋设置的第二螺旋部，所述第一中心部和第一螺旋部、及第二中心部和第二螺旋部与外部芯片或系统电性连接。


3.根据权利要求1所述的LC组合型高压隔离器件，其特征在于，所述中心部与上极板构成隔离器件的隔离电容，所述螺旋部构成隔离器件的隔离电感，所述下极板接地且存在寄生电容，所述高压隔离器件通过隔离电容、隔离电感及寄生电容实现电气隔离。


4.根据权利要求3所述的LC组合型高压隔离器件，其特征在于，所述第一隔离器件包括第一隔离电容、第一隔离电感及第一寄生电容，第二隔离器件包括第二隔离电容、第二隔离电感及第二寄生电容，所述第一隔离电容和第二隔离电容电性连接，第一隔离电感和第一寄生电容并联后与第一隔离电容相连，第二隔离电感和第二寄生电容并联后与第二隔离电容相连。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕涛，
申请(专利权)人：思瑞浦微电子科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32