数字隔离器制造技术

本申请公开了一种数字隔离器，包括：信号发射电路、信号接收电路以及耦接于所述信号发射电路和所述信号接收电路之间的隔离电路，所述隔离电路包括：第一隔离模块，其被配置为将接收到的输入调制信号转换成差分信号；第二隔离模块，其被配置为响应于接收到所述差分信号而提供输出调制信号，其中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块采用相互对称的结构，采用全差分结构且完全对称的结构改善了电路的抗干扰能力，可以支持大于200kv/us的共模瞬态干扰。扰。扰。

【技术实现步骤摘要】
数字隔离器


[0001]本专利技术涉及集成电路隔离
，更具体地，涉及一种数字隔离器。

技术介绍

[0002]数字隔离器是一种保证两个系统间信号正常交互的同时，又能防止系统间产生直流共模电平的串扰或异常交流电流的干扰的中间电路。数字隔离器广泛应用于医疗、工业以及通讯等领域。随着科技的不断发展，对数字隔离器的性能要求越来越高，其中数字隔离器的共模瞬态抗干扰能力(Common Mode Transient Immunity，CMTI)的强弱成为了评估数字隔离器性能的重要指标。
[0003]根据隔离介质的不同，数字隔离器可分为光耦隔离器、磁耦隔离器和电容隔离器。传统的数字隔离器广泛采用光电耦合方案，仅需发光管和光敏管即可完成隔离信号转换传输，但因光电转换响应时间有限，数据传输速率仅为10Mbps。随着各类现代大型电子设备对电气隔离特性和数据传输速率的要求不断提升，传统的光电耦合数字隔离器已越来越无法满足需求。电容耦合数字隔离器采用电容器作为电气隔离器件，需要调制驱动和解调电路配合完成，数据传输速率可高于光电耦合数字隔离器，但因受限于电容器的击穿耐压，对于高击穿耐压和小隔离电容有要求的电气隔离系统无法使用。磁耦合数字隔离器采用电磁耦合技术，配合外围调制驱动和解调电路可实现高达100Mbps级的数据传输速率，且因变压器线圈间隔离耐压高和线间电容低的优点，可实现5kV以上的击穿耐压和极小的隔离电容，已得到越来越多先进电气系统的认可。但是由于变压器结构庞大且电磁兼容性较差，成本高；由于磁隔采用有机材料Polyimide作为绝缘介质，绝缘强度比容隔的SiO2绝缘介质低，稳定性差，寿命短；长期以来，磁耦合数字隔离器的体积和结构复杂度均最大。
[0004]图1为传统的数字隔离器的电路示意图，采用OOK调制解调技术，由发射电路TX和接收电路RX组成，通过发送和不发送高频时钟信号来传输数字信号中的高低电平。
[0005]发送电路TX和接收电路RX电路元件按照图1所示的方式连接。其中发送电路TX包括数字信号输入端TX_DATA、振荡器OSC、隔离电容Ciso1和Ciso2，接收电路RX包括隔离电容Ciso3和Ciso4、两级放大电路AMP1和AMP2、比较器AMP以及对地电阻R1和R2。所述隔离电容Ciso1和Ciso3以及Ciso2和Ciso4之间分别通过打线Wire1和Wire2连接。
[0006]传统的数字隔离器的输入共模范围有限，仅可以支持50～100kv/us的共模瞬态干扰，当发生较大的共模瞬态干扰时，数字隔离器还是会出现通讯失效的风险。此外，传统的数字隔离器的发送电路TX和接收电路RX之间无法复用，特别是多通道、不同传输方向的情况下，需要对每个产品进行重新设计，增加了设计和制造的成本。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种数字隔离器，改善了电路的抗干扰能力，可以支持更高的共模瞬态干扰。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种数字隔离器，包括：信号发射电路、信号接收电
路以及耦接于所述信号发射电路和所述信号接收电路之间的隔离电路，所述隔离电路包括：第一隔离模块，其被配置为将接收到的输入调制信号转换成差分信号；第二隔离模块，其被配置为响应于接收到所述差分信号而提供输出调制信号，其中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块的电路结构对称。
[0009]可选的，所述信号发射电路，其被配置为将输入信号整形调制，以产生输入调制信号；所述信号接收电路，其被配置为解调所述输出调制信号，以产生输出信号。
[0010]可选的，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块各自包括：耦接至公共端的第一电感线圈和第二电感线圈，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈将调制信号转换成所述差分信号，或者将所述差分信号转换成所述调制信号。
[0011]可选的，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈分别为差分电感线圈的一部分。
[0012]可选的，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈为分立电感线圈。
[0013]可选的，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块各自包括：隔离电容模块，其被配置为将所述差分信号进行隔离传输。
[0014]可选的，所述隔离电容模块包括第一、第二、第三和第四电容，其中，第一电容和第二电容耦接于所述隔离电容模块的第一端口和参考地之间，且二者的公共端被配置为接收/输出所述差分信号中的一个，第三电容和第四电容耦接于所述隔离电容模块的第二端口和参考地之间，且二者的公共端被配置为接收/输出所述差分信号中的另一个。
[0015]可选的，所述第一隔离模块的隔离电容模块中的第一端口与所述第二隔离模块的隔离电容模块中的第一端口通过第一键合线连接，所述第一隔离模块的隔离电容模块中的第二端口与所述第二隔离模块的隔离电容模块中的第二端口通过第二键合线连接。
[0016]可选的，所述第一电容和所述第三电容的电容值相同，所述第二电容和所述第四电容的电容值相同。
[0017]可选的，所述第二电容的电容值远大于所述第一电容的电容值，所述第四电容的电容值远大于所述第三电容的电容值。
[0018]可选的，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块被实施在分离的管芯上。
[0019]可选的，所述信号发射电路包括整形单元和调制单元；所述信号接收电路包括解调单元和驱动单元。
[0020]可选的，所述整形单元包括施密特触发器。
[0021]可选的，所述信号发射电路还包括第一高频振荡器，其被配置为产生第一高频载波信号。
[0022]可选的，所述信号接收电路还包括第二高频振荡器，其被配置为产生第二高频载波信号。
[0023]根据本专利技术的另一方面，提供了一种系统，包括：第一电路，其被配置为提供输入信号；上述的数字隔离器，其包括：隔离电路，其包括：第一隔离模块，其被配置为将接收到的对应于所述输入信号的输入调制信号转换成差分信号；第二隔离模块，其被配置为响应于接收到所述差分信号而提供输出调制信号，其中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块的电路结构对称；以及第二电路，其被配置为接收对应于所述输出调制信号的输出信号，其中所述第一电路和所述第二电路被配置为基于不同电压水平而工作。
[0024]可选的，所述数字隔离器还包括：信号发射电路，其被配置为将输入信号整形调
制，以产生所述输入调制信号；以及信号接收电路，其被配置为解调所述输出调制信号，以产生所述输出信号。
[0025]综上所述，本专利技术提供的数字隔离器的隔离电路采用相互对称的两个隔离模块组成，这两个隔离模块通过将输入调制信号转换成差分信号进行传输，并在接收端将差分信号转换成输出调制信号，采用全差分结构改善了电路的抗干扰能力，可以支持大于200kv/us的共模瞬态干扰。此外，本专利技术的隔离电路利用差分电感和大电容的高频谐振实现大的阻抗，并与小电容进行分压，可以得到电压幅度更大的信号，进一步改善了电路的抗干扰能力。
附图说明
[0026]通过以下参照附图对本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字隔离器，包括：信号发射电路、信号接收电路以及耦接于所述信号发射电路和所述信号接收电路之间的隔离电路，所述隔离电路包括：第一隔离模块，其被配置为将接收到的输入调制信号转换成差分信号；第二隔离模块，其被配置为响应于接收到所述差分信号而提供输出调制信号，其中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块的电路结构对称。2.根据权利要求1所述的数字隔离器，其中，所述信号发射电路，其被配置为将输入信号整形调制，以产生输入调制信号；所述信号接收电路，其被配置为解调所述输出调制信号，以产生输出信号。3.根据权利要求1所述的数字隔离器，其中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块各自包括：耦接至公共端的第一电感线圈和第二电感线圈，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈将调制信号转换成所述差分信号，或者将所述差分信号转换成所述调制信号。4.根据权利要求3所述的数字隔离器，其中，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈分别为差分电感线圈的一部分。5.根据权利要求3所述的数字隔离器，其中，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈为分立电感线圈。6.根据权利要求1所述的数字隔离器，其中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块各自包括：隔离电容模块，其被配置为将所述差分信号进行隔离传输。7.根据权利要求6所述的数字隔离器，其中，所述隔离电容模块包括第一、第二、第三和第四电容，其中，第一电容和第二电容耦接于所述隔离电容模块的第一端口和参考地之间，且二者的公共端被配置为接收/输出所述差分信号中的一个，第三电容和第四电容耦接于所述隔离电容模块的第二端口和参考地之间，且二者的公共端被配置为接收/输出所述差分信号中的另一个。8.根据权利要求7所述的数字隔离器，其中，所述第一隔离模块的隔离电容模块中的第一端口与所述第二隔离模块的隔离电容模块中的第一端口通过第一键合线连接，所述第一隔离模块的隔离电容模块中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志林，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：