本申请涉及一种新型的能够与半导体工艺兼容，并且能够方便集成应用的线性隔离装置，主要包括隔离层、线圈和霍尔元件。其中，线圈设于隔离层的一个侧面，线圈用于在接入模拟电流信号时产生透过隔离层的电磁场；其中，霍尔元件设于隔离层的另一个侧面，且与线圈的位置相对，霍尔元件用于测量电磁场的场强，并产生模拟电压信号。技术方案提供了一种新型的信号线性隔离方式，由于在线圈和霍尔元件之间设置了隔离层，那么可实现两个组件的物理隔离效果，从而满足模拟电流信号到模拟电压信号的线性隔离传输要求。隔离传输要求。隔离传输要求。
【技术实现步骤摘要】
一种新型的线性隔离装置
[0001]本申请涉及电子电路
，具体涉及一种新型的与现有半导体工艺兼容，且能够集成应用的线性隔离装置。
技术介绍
[0002]目前，市场上的信号隔离器件多采用光耦来实现，光耦是采用光电转换原理来实现信号隔离，具有线性度好、隔离性能优异的特点，但也存在带宽低而且不能和现有的集成电路工艺兼容的缺点，因此需要将光耦采用独立封装的方式加入电路板中，这就导致电路板的面积尺寸较大，不利于实际应用。
[0003]为了兼容集成电路工艺，会使用数字隔离器作为信号隔离器件，不过数字隔离器需要配合模数转换器、数模转换器才能实现信号隔离，这种实现信号隔离传输的方式优点是便于集成，缺点是构架复杂且成本较高，带宽也受限于模数/数模转换电路的转换速率，存在失真的问题。虽然数字隔离器也可采用磁隔离或者容隔离的方式来实现，但这两种方式的功耗都是与传输信号的速率成正比，若要实现无失真的线性模拟信号隔离传输，需要很高的传输速率以及很大的功耗，也不利于实际应用。
技术实现思路
[0004]为克服现有信号隔离器件在实际应用中存在的不足，本申请提出了一种新型的线性隔离装置。
[0005]在一个实施例中，公开的线性隔离装置包括：隔离层；线圈，设于所述隔离层的一个侧面；所述线圈用于在接入模拟电流信号时产生透过所述隔离层的电磁场；霍尔元件，设于所述隔离层的另一个侧面，且与所述线圈的位置相对；所述霍尔元件用于测量所述电磁场的场强，并产生模拟电压信号。
[0006]所述线圈具有多重绕线，所述多重绕线平铺在所述隔离层的一个侧面上，且所述多重绕线的环绕中央形成有感应区域；所述霍尔元件在所述隔离层的另一个侧面上的布设位置正对于所述感应区域，且所述霍尔元件在所述隔离层上的所占面积小于所述感应区域在所述隔离层上的所占面积。
[0007]所述多重绕线由一条导线绕制而成，且绕制形成最外环和最内环；所述多重绕线具有以下任一者的绕线形态；第一绕线形态：所述导线沿预设的环绕方向从最外环逐级绕制到最内环，接着沿相同的环绕方向再从最内环逐级绕制到最外环，向内绕制的所述导线与向外绕制的所述导线在分级位置相互交叉；第二绕线形态：所述导线沿预设的环绕方向从最内环逐级绕制到最外环，接着沿相同的环绕方向再从最外环逐级绕制到最内环，向外绕制的所述导线与向内绕制的所述导线在分级位置相互交叉；第三绕线形态：所述导线被以所述第一绕线形态和所述第二绕线形态绕制，并通过所述第一绕线形态和所述第二绕线形态的组合形成单线圈、互连的双子线圈或互连的更多子线圈；其中，组合形成的单线圈、互连的双子线圈、互连的更多子线圈均具有中心对称结构。
[0008]所述导线的两个末端分别形成第一信号端和第二信号端，所述第一信号端和所述第二信号端中的一个端口用于输入所述模拟电流信号；所述霍尔元件具有第三信号端和第四信号端，所述第三信号端和所述第四信号端中的一个端口用于输出所述模拟电压信号。
[0009]在一个实施例中，所述的线性隔离装置还包括电压电流转换器和电压放大器；所述电压电流转换器与所述线圈连接，用于接收初始模拟电压信号且将所述初始模拟电压信号转换为所述线圈能够接受的模拟电流信号，以及将所述模拟电流信号输出到所述线圈；所述电压放大器与所述霍尔元件连接，用于对所述霍尔元件输出的所述模拟电压信号进行信号放大，并对外输出放大模拟电压信号。
[0010]所述的线性隔离装置包括的所述隔离层、所述线圈、所述霍尔元件、所述电压电流转换器和所述电压放大器集成在同一个电路模块上，所述电路模块用于实现所述初始模拟电压信号输入和所述放大模拟电压信号输出的情况下的线性隔离传输。
[0011]在一个实施例中，所述的线性隔离装置还包括电流脉冲产生电路和差分比较器；所述电流脉冲产生电路与所述线圈连接，用于接收初始数字信号且将所述初始数字信号转换为电流脉冲信号，所述电流脉冲信号作为所述线圈能够接受的模拟电流信号且被输出到所述线圈；所述差分比较器与所述霍尔元件连接，用于对所述霍尔元件输出的所述模拟电压信号进行差分比较，并对外输出差分数字信号。
[0012]所述的线性隔离装置包括的所述隔离层、所述线圈、所述霍尔元件、所述电流脉冲产生电路和所述差分比较器集成在同一个电路模块上，所述电路模块用于实现所述初始数字信号输入和所述差分数字信号输出的情况下的线性隔离传输。
[0013]在一个实施例中，所述的线性隔离装置还包括全差分跨导放大器和跨导放大器；全差分跨导放大器与所述线圈连接，用于接收反馈电压信号且将所述反馈电压信号与一基准电压信号差分比较后产生差分电流信号，所述差分电流信号作为所述线圈能够接受的模拟电流信号且被输出到所述线圈；所述跨导放大器与所述霍尔元件连接，用于对所述霍尔元件输出的所述模拟电压信号进行运算比较，并对外输出误差控制信号。
[0014]所述的线性隔离装置包括的所述隔离层、所述线圈、所述霍尔元件、所述全差分跨导放大器和所述跨导放大器集成在同一各电路模块上，所述电路模块用于实现所述反馈电压信号输入和所述误差控制信号输出的情况下的线性隔离传输。
[0015]本申请的有益效果是：依据上述实施例的一种新型的线性隔离装置，其包括隔离层、线圈和霍尔元件，其中，线圈设于隔离层的一个侧面，线圈用于在接入模拟电流信号时产生透过隔离层的电磁场；其中，霍尔元件设于隔离层的另一个侧面，且与线圈的位置相对，霍尔元件用于测量电磁场的场强，并产生模拟电压信号。第一方面，技术方案提供了一种新型的信号线性隔离方式，由于在线圈和霍尔元件之间设置了隔离层，那么可实现两个组件的物理隔离效果，从而满足模拟电流信号到模拟电压信号的线性隔离要求；第二方面，技术方案中的隔离层、线圈和霍尔元件都可设置为非常小的元器件，并且能够与现有的半导体工艺兼容，方便地集成在诸如芯片的集成电路上，可以克服以往信号隔离器件与集成电路工艺无法兼容的问题；第三方面，技术方案是通过线圈产生的磁场信号来实现模拟电流信号的隔离传输，既能够满足线性隔离的要求，还具有非常小的功耗，可以克服以往信号隔离器件存在的失真和高功耗问题；第四方面，技术方案中的各个组件容易与其它电子元器件进行配合使用，可实现
模拟电流信号、模拟电压信号、数字信号或反馈电压信号的线性隔离和高效传输，容易扩展应用到很多集成电路中，具有很好的可靠性和应用前景。
附图说明
[0016]图1为本申请一种实施例中线性隔离装置的剖面图；图2为线性隔离装置的俯视图；图3为一个实施例中线圈和霍尔元件配合的结构图；图4为另一个实施例中线圈和霍尔元件配合的结构图；图5为线性隔离装置的原理示意图；图6为本申请另一种实施例中线性隔离装置的原理示意图；图7为本申请又一种实施例中线性隔离装置的原理示意图；图8为又一种实施例中线性隔离装置的电流脉冲产生电路的示意图；图9为本申请再一种实施例中线性隔离装置的原理示意图。
具体实施方式
[0017]下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型的线性隔离装置，其特征在于，包括：隔离层；线圈，设于所述隔离层的一个侧面；所述线圈用于在接入模拟电流信号时产生透过所述隔离层的电磁场；霍尔元件，设于所述隔离层的另一个侧面，且与所述线圈的位置相对；所述霍尔元件用于测量所述电磁场的场强，并产生模拟电压信号。2.如权利要求1所述的线性隔离装置，其特征在于，所述线圈具有多重绕线，所述多重绕线平铺在所述隔离层的一个侧面上，且所述多重绕线的环绕中央形成有感应区域；所述霍尔元件在所述隔离层的另一个侧面上的布设位置正对于所述感应区域，且所述霍尔元件在所述隔离层上的所占面积小于所述感应区域在所述隔离层上的所占面积。3.如权利要求2所述的线性隔离装置，其特征在于，所述多重绕线由一条导线绕制而成，且绕制形成最外环和最内环；所述多重绕线采用以下任一者的绕线形态；第一绕线形态：所述导线沿预设的环绕方向从最外环逐级绕制到最内环，接着沿相同的环绕方向再从最内环逐级绕制到最外环，向内绕制的所述导线与向外绕制的所述导线在分级位置相互交叉；第二绕线形态：所述导线沿预设的环绕方向从最内环逐级绕制到最外环，接着沿相同的环绕方向再从最外环逐级绕制到最内环，向外绕制的所述导线与向内绕制的所述导线在分级位置相互交叉；第三绕线形态：所述导线被以所述第一绕线形态和所述第二绕线形态绕制，并通过所述第一绕线形态和所述第二绕线形态的组合形成单线圈、互连的双子线圈或互连的更多线圈；其中，组合形成的单线圈、互连的双子线圈、互连的更多子线圈均具有中心对称结构。4.如权利要求3所述的线性隔离装置，其特征在于，所述导线的两个末端分别形成第一信号端和第二信号端，所述第一信号端和所述第二信号端中的一个端口用于输入所述模拟电流信号；所述霍尔元件具有第三信号端和第四信号端，所述第三信号端和所述第四信号端中的一个端口用于输出所述模拟电压信号。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的线性隔离装置，其特征在于，还包括电压电流转换器和电压放大器；所述电压电流转换器与所述线圈连接，用于接收初始模拟电压信号且将所述初始模...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊勃，盛琳，刘之炜，侯婷，
申请(专利权)人：茂睿芯深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。