隔离器制造技术

实施方式的隔离器具备：ΔΣ型模数转换器，将模拟信号转换为1比特的数字信号，并作为通常数据进行传输；时间方向复用电路，进行时间方向复用，在时间方向复用中交替地进行将通常数据转换为数字差动信号并传输的处理、和传输与通常数据不同的特殊信号的处理；以及绝缘传输电路，经由绝缘层来传输从时间方向复用电路传输的数字差动信号及特殊信号。路传输的数字差动信号及特殊信号。路传输的数字差动信号及特殊信号。

【技术实现步骤摘要】
隔离器
[0001]相关申请
[0002]本申请享受以日本专利申请2021
‑
50719号(申请日：2021年3月24日)为基础申请的优先权。本申请通过参考该基础申请包括基础申请的全部内容。


[0003]实施方式涉及隔离器。

技术介绍

[0004]在通过控制装置来控制作为对象设备的例如电动机时，电动机和控制装置经由隔离器而连接。隔离器在输入侧与输出侧之间设置有绝缘层，由电动机检测出的电流/电压等信号向控制装置侧安全地传输。
[0005]隔离器隔着绝缘层例如被区分为输入侧的初级电路和输出侧的次级电路。初级电路对从对象设备输入的模拟信号进行数字化，并在调制后向绝缘层传输。次级电路对经由绝缘层传输来的数据进行解调，并向控制装置侧输出。
[0006]此时，在隔离器的初级电路中，作为对模拟输入信号进行数字化的结构，例如采用ΔΣ模数转换器(ΔΣADC)。ΔΣADC是通过对模拟信号进行过采样并进行ΔΣ调制而进行量化，从而转换为与模拟信号的振幅对应的脉冲串并输出的电路。ΔΣADC的输出信号通过ΔΣ调制而使量化噪声偏向高频侧，因此通过施加低通滤波器，能够良好地除去量化噪声。
[0007]但是，在隔离器中，例如在存在过大输入等异常状态时，希望尽可能短时间内停止对象设备的动作。但是，ΔΣADC的输出是1比特的数据串，若不是取得多比特的数据之后，则无法判定输入信号的振幅是否大。另一方面，若在隔离器设置用于传输对是异常状态这一情况进行表示的数据的专用的传输路径，则电路面积、消耗电流增加。

技术实现思路

[0008]实施方式提供一种在不设置专用的传输路径的情况下能够以较短的延迟时间传输通常数据以外的数据的隔离器。
[0009]实施方式的隔离器具备：ΔΣ型模数转换器，将模拟输入信号转换为1比特的数字信号，并作为通常数据进行传输；时间方向复用电路，进行时间方向复用，该时间方向复用是使将来自所述ΔΣ型模数转换器的所述通常数据转换为数字差动信号并传输的处理、和传输与所述ΔΣ型模数转换器的输出不同的特殊信号的处理交替地进行的时间方向复用；以及绝缘传输电路，经由绝缘层来传输从所述时间方向复用电路传输的所述数字差动信号及所述特殊信号。
附图说明
[0010]图1是表示第一比较例的隔离器的结构的图。
[0011]图2是表示第二比较例的隔离器的结构的图。
[0012]图3是表示第一实施方式的隔离器的结构的图。
[0013]图4是用于说明第一实施方式的隔离器的、信号初级电路和绝缘初级电路中的信号传输的时序图。
[0014]图5是用于说明第一实施方式的隔离器的、绝缘初级电路和绝缘次级电路中的信号传输的时序图。
[0015]图6是用于说明第一实施方式的隔离器的过大输入时的输出的时序图。
[0016]图7涉及第二实施方式，是用于说明在通过时间方向编码对ΔΣADC的输出进行间隔剔除(取样数据)时，降低在ΔΣADC的输出中包含的偏向高频侧的量化噪声向低频侧折返的技术的图。
[0017]图8是表示第二实施方式的高速反馈处理电路(FFB)的结构例的图。
[0018]图9涉及第三实施方式，是用于说明在通过时间方向编码对ΔΣADC1b的输出进行间隔剔除时，进一步降低在ΔΣADC1b的输出中包含的偏向高频侧的量化噪声向低频侧折返的技术的图。
[0019]图10是表示第三实施方式的高速反馈处理电路(FFB)的第一结构例的图。
[0020]图11是表示第三实施方式的高速反馈处理电路(FFB)的第二结构例的图。
[0021]图12是表示第三实施方式的高速反馈处理电路(FFB)的第三结构例的图。
[0022]图13是表示第三实施方式的图12的高速反馈处理电路(FFB)的逻辑单元的结构例的图。
[0023]图14涉及第一～第三实施方式，是表示无间隔剔除(14A)、单纯间隔剔除(14B)、第二实施方式的图8的结构(14C)、第三实施方式的图9的结构(14D)的模拟结果的曲线图。
具体实施方式
[0024]在参照附图对实施方式进行说明之前，首先对比较例进行说明。
[0025](第一比较例)
[0026]图1是表示第一比较例的隔离器的结构的图。
[0027]隔离器是隔着绝缘层具备位于输入侧的初级电路101和位于输出侧的次级电路102的绝缘放大器。初级电路101具备输入侧的信号初级电路101S和绝缘侧的绝缘初级电路101I。次级电路102具备绝缘侧的绝缘次级电路102I和输出侧的信号次级电路102S。
[0028]此外，在图1及后述的图2、图3中，对初级电路由信号初级电路和绝缘初级电路这2个芯片构成、次级电路由信号次级电路和绝缘次级电路这2个芯片构成的例子进行说明，但并不限定于此。例如，也可以由1个芯片构成初级电路的整体，由1个芯片构成次级电路的整体。
[0029]虽省略了图示，但隔离器在输入侧连接有作为检测电流/电压等的对象的电动机等设备(对象设备)。另外，在隔离器的输出侧经由例如外部低通滤波器等连接有用于控制对象设备的控制装置。
[0030]来自对象设备的模拟输入信号被输入至隔离器的信号初级电路101S的输入端子INP、INN。通常，负侧的输入端子INN被接地，因此表示对象设备的状态的信号被输入至正侧的输入端子INP。来自输入端子INP、INN的模拟输入信号被输入级前置放大器(INPUT)101a放大到预定增益倍。由输入级前置放大器101a放大后的模拟输入信号被输入至ΔΣ(ΔΣ)
型模数转换器(ΔΣADC)101b。ΔΣADC101b对模拟输入信号进行ΔΣ调制而数字化并输出至1比特的数据串。从ΔΣADC101b输出的1比特数据从信号初级电路101S的输出缓冲器(BUF1)101c输出至绝缘初级电路101I。
[0031]绝缘初级电路101I从信号检测器(SD
I1
)101d获取从信号初级电路101S输出的1比特数据，并通过数据调制器(DATA Mod)101e进行调制。数据调制器101e对1比特数据进行用于从绝缘初级电路101I向绝缘次级电路102I传输的数据调制。通过数据调制器101e对1比特数据进行调制而得到的被调制数据通过驱动器(DRI
D
)101f向变压器初级线圈101g输出。变压器初级线圈101g将与被调制数据对应的磁信号向次级电路102侧传输。
[0032]此外，在图1及后述的图2、图3等中，对通过使用了线圈的磁绝缘方式进行绝缘层中的基于无线的信号传输的例子进行说明，但并不限定于此。绝缘层中的基于无线的信号传输例如可以通过使用了电容器的电容绝缘方式来进行，也可以通过使用了发光元件及光电晶体管的光绝缘方式来进行。
[0033]次级电路102通过绝缘次级电路102I的变压器次级线圈102a，接收来自变压器初级线圈101g的磁信号，并转换为电信号。被转换为电信号的被调制数据通过放大器(AMP...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离器，具备：ΔΣ型模数转换器，将模拟输入信号转换为1比特的数字信号，并作为通常数据进行传输；时间方向复用电路，进行时间方向复用，在时间方向复用中，交替地进行将来自所述ΔΣ型模数转换器的所述通常数据转换为数字差动信号并传输的处理、和传输与所述ΔΣ型模数转换器的输出不同的特殊信号的处理；以及绝缘传输电路，经由绝缘层来传输从所述时间方向复用电路传输的所述数字差动信号及所述特殊信号。2.根据权利要求1所述的隔离器，其中，在将m设为2以上的整数时，所述特殊信号有m种，所述时间方向复用电路交替地进行将所述通常数据转换为数字差动信号并以1个动作时钟进行传输的处理、和将m种所述特殊信号以m个动作时钟进行传输的处理。3.根据权利要求1所述的隔离器，其中，还具备异常检测电路，该异常检测电路判定所述模拟输入信号的振幅是否超过过大输入阈值，生成表示判定结果的判定信号，所述时间方向复用电路，接收所述判定信号，在所述判定信号表示出未超过所述过大输入阈值的情况下，将来自所述ΔΣ型模数转换器的所述通常数据转换为数字差动信号并向所述绝缘传输电路传输，在所述判定信号表示出超过所述过大输入阈值的情况下，将进行了所述时间方向复用的所述数字差动信号及所述特殊信号向所述绝缘传输电路传输。4.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述时间方向复用电路具备：低通滤波电路，对来自所述ΔΣ型模数转换器的所述通常数据进行低通滤波处理；以及间隔剔除电路和量化器，所述间隔剔除电路和所述量化器按照任意的顺序进行如下处理：通过所述间隔剔除电路对进行了所述低通滤波处理后的多比特的所述通常数据进行间隔剔除的处理、和通过所述量化器量化为1比特的处理。5.根据权利要求1所述的隔离器，其中，所述时间方向复用电路具备：低通滤波电路，对来自所述ΔΣ型模数转换器的所述通常数据进行低通滤波处理；间隔剔除电路，对进行了所述低通滤波处理后的多比特的所述通常数据进行间隔剔除；以及噪声整形电路，执行噪声整形处理，在该噪声整形处理中，将通过所述间隔剔除电路进行了间隔剔除后的多比特的所述通常数据量化为1比特，将进行量化时的量化误差与下一个多比特的通常数据相加而使量化噪声偏向高频侧。6.根据权利要求5所述的隔离器，其中，所述噪声整形电路具备：加法器，被输入由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川正树，大高章二，
申请(专利权)人：东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：