CN105227177A - 包括双向调整器的隔离器 - Google Patents
包括双向调整器的隔离器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105227177A CN105227177A CN201510363023.3A CN201510363023A CN105227177A CN 105227177 A CN105227177 A CN 105227177A CN 201510363023 A CN201510363023 A CN 201510363023A CN 105227177 A CN105227177 A CN 105227177A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- terminal
- input current
- voltage
- polarity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
- H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
- H04B10/802—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections for isolation, e.g. using optocouplers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
一种装置,包括第一端子、第二端子、双向调整器电路和功能电路。双向调整器电路响应于输入电流以第一极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。双向调整器电路也响应于输入电流以与第一极性相反的第二极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。功能电路由该电压供电并配置成使用该电压来产生信号。该信号响应于输入电流被供应到第一端子而指示输入电流的存在,并响应于输入电流的存在而指示输入电流。
Description
技术领域
本发明涉及隔离技术,且更具体地涉及在具有不同的电压域的系统之间的提供隔离。
背景技术
在一般应用中,机电系统提供一个或多个用于监控机电系统的信号和/或接收一个或多个用于控制机电系统的信号。在正常操作期间,在机电系统的域和监控器或控制系统的域之间可存在大的DC或瞬态电压差,因此需要在机电系统和监控器或控制系统之间提供隔离势垒。例如,一个域可相对于一电压接地,该电压相对于接地切换数十、数百或数千伏特,而另外一个域则具有3V或5V的电压摆幅。因此,中间系统包括防止破坏性的电流在机电系统和监控器或控制系统之间流动的隔离。虽然该隔离防止机电系统通过直接传导路径耦合到监控器或控制系统,但是隔离通道允许在这两个系统之间的通信。
光隔离是用于提供期望隔离的技术。参考图1,一个示例性的可编程逻辑控制(PLC)应用使用光隔离器来在具有24V的电压域的示例性机电系统和具有一般5V但可根据应用而改变的电压域的监控器系统的驱动器107之间的提供隔离。响应于通过节点101的电流供应,发光二极管(LED)103发射由光电晶体管105接收的光,光电晶体管105生成使驱动器107接通的信号。驱动器107可耦合到监控器系统的微控制器单元。
图1的光隔离器的一个缺点是,LED103的输出取决于通过节点101的电流的强度。也就是说,通过节点101的电流越强,LED103就被越强地驱动,且LED103的输出就越强,这可导致不希望有的开关/切换特性。此外,光隔离器可易受共模输入瞬变影响,当共模瞬变在输入高状态期间出现时需要外部电阻器111超驰(override)驱动LED103以保持LED103接通。然而,由于当控制电流经由控制晶体管112被关闭时会发生通过外部电阻器111的功率耗散,因此外部电阻器111的使用减小了在操作期间的效率。
因此,理想的是提供具有对输入共模瞬变的较大免疫性和提高的操作效率的改进的隔离技术。
发明内容
在本发明的至少一个实施方式中,提供了一种装置,包括第一端子、第二端子、双向调整器电路和功能电路。双向调整器电路配置成响应于输入电流以第一极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。双向调整器电路还配置成响应于输入电流以与第一极性相反的第二极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。功能电路由该电压供电并配置成使用该电压来产生信号。信号指示输入电流的存在。双向调整器电路可包括耦合在第一端子和第二端子之间的第一电路。第一电路可包括第一电源节点。双向调整器电路可包括耦合在第一端子和第二端子之间的第二电路。第二电路可与第一电路并联地耦合。第二电路可包括第二电源节点。双向调整器电路可包括耦合在第一电路和第二电路之间的第三电路。第三电路可配置成产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。该电压可响应于输入电流具有第一极性而具有第一极性,且电压可响应于输入电流具有第二极性而具有第一极性。
在本发明的至少一个实施方式中,提供了一种方法,包括接收流经第一端子和第二端子的输入电流。该输入电流是具有第一极性的第一输入电流和具有与第一极性相反的第二极性的第二输入电流之一。该方法包括响应于输入电流而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。该电压响应于第一输入电流被接收而具有第一极性,且电压响应于第二输入电流被接收而具有第一极性。该方法包括利用该电压来产生在功能电路中的指示输入电流的存在的信号。该方法包括将信号的表示横跨电压隔离势垒提供到隔离链路。产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压可包括响应于输入电流是第一输入电流而从第一端子到第一电源节点、从第一电源节点到第二电源节点以及从第二电源节点到第二端子吸收电流。产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压可包括响应于输入电流是第二输入电流而从第二端子到第一电源节点、从第一电源节点到第二电源节点以及从第二电源节点到第一端子获取电流。
附图说明
通过参考附图,将可更好地理解本发明,并且其许多的目的、特征和优点将对本领域中的技术人员变得明显。
图1示出一个现有技术的光隔离器。
图2A示出一个示例性的隔离系统。
图2B示出图2A的隔离系统的示例性传输信号。
图2C示出图2A的隔离系统的系统结构图。
图3示出包括示例性并联调整器的图2A的隔离系统的一个实施方式。
图4示出表示图2A和2B的调整器的示例性电流/电压关系的曲线。
图5示出隔离系统的一个实施方式,其包括调整器和静电放电保护电路。
图6A示出配置成从高压系统吸收电流的示例性隔离器电路。
图6B示出配置成向高压系统提供电流的示例性隔离器电路。
图7示出包括与本发明的至少一个实施方式一致的双向调整器的示例性隔离系统。
图8示出表示图7的双向调整器的示例性电流/电压关系的曲线。
图9示出与本发明的至少一个实施方式一致的示例性双向调整器。
图10示出与本发明的至少一个实施方式一致的包括双向调整器和电容隔离的示例性隔离系统。
图11示出与本发明的至少一个实施方式一致的用于图7的系统的示例性发射机和接收机电路。
图12示出与本发明的至少一个实施方式一致的包括双向调整器的电容隔离系统的一个示例性单端实施方式。
图13示出与本发明的至少一个实施方式一致的用于隔离的包括双向调整器并使用磁阻耦合器的隔离器系统的一个示例性实施方式。
图14示出与本发明的至少一个实施方式一致的用于隔离的包括双向调整器并使用变压器的隔离器系统的一个示例性实施方式。
图15示出可用于图14的发射机的示例性振荡器。
图16示出可在图14的隔离系统中使用的接收电路的系统结构图。
在不同附图中使用的相同的参考符号指示相似或相同的项目。
具体实施方式
参考图2A,隔离系统200是可被用来代替例如图1所示的现有技术隔离器的改进的隔离器的一个实施方式。通过提供集成电路芯片201、集成电路芯片203和隔离链路206来实现隔离系统200。隔离链路206可通过使用各种技术来实现,并包括利用电容、电感(变压器)、电磁技术或其组合允许在集成电路芯片203上的电压域和在集成电路芯片206上的电压域之间的通信的隔离通道。要被传输跨过隔离通道的信号在隔离链路的一侧上的传输电路211内产生,且该信号通过使用隔离链路206而在芯片之间被传输。通常,传输电路211使用信号驱动隔离链路206,以使得能量横跨隔离链路被传输。传输电路211和接收电路215(且在一些情况下包括隔离链路206的部分)通过利用常规处理技术而被制造在集成电路上,且高电压势垒根据常规处理技术由在导电层之间形成的非导电材料导致的导电层分离而形成。在一个示例性的实施方式中,高电压势垒可提供几千伏(例如高达大约五千伏)的电压隔离。
集成电路芯片201包括对应于图1所示的光隔离器的阳极和阴极的两个管脚217和219。然而,在图2A中所示和在本文进一步描述的隔离方法使用电容、电感(变压器)和电磁技术或其组合来提供改进的性能,而不是依赖于光电二极管。然而,为了代替例如图1所示的光电二极管被利用的现有技术隔离器实施方式,除了使用管脚提供的功率以外,可能没有其它功率可用于操作变压器211。因此,图2A所示的实施方式利用调整器221来生成由发射机电路211使用的电压(VDD)。当电流流经端子217和端子219时,调整器221设置电压VDD,其由发射机211使用来将信号驱动到隔离链路206中。
在一个实施方式中,隔离系统200使用通断键控(OOK)信令技术,即将数字数据表示为载波或振荡信号的存在或不存在的幅移键控调制的形式。在特定的持续时间期间载波的存在代表二进制的一,而在相同的持续时间期间它的不存在代表二进制的零。这种类型的信令对于在驱动器应用中的隔离是鲁棒的,因为逻辑“0”状态发送与当初级侧损失功率且设备正常地呈现其默认状态时相同的信号(例如什么也没有)。该行为在驱动器应用中是有利的,因为它将不意外地接通正被驱动的设备,即使当初级侧损失功率时。因此,发射机211的实施方式包括只在VDD存在时才提供振荡信号的振荡器电路,即振荡信号存在的唯一时间是当电流流经端子217和端子219时。在图2B中示出了被驱动到隔离链路206中的示例性波形。如该波形所示,发射电路可以是振荡信号。当电流流到调整器电路中时,在发射机211中的振荡器在252、254和256处产生波形。当在258和260处没有电流流到调整器中时,没有振荡信号由发射机211产生。一旦信号在芯片203处被接收,接收电路215就检测到来自第一芯片的传输,且基于该传输来接通可耦合到微控制器单元或其它电路的驱动器223。
图2C示出一个示例性隔离器应用的系统结构图。如可看到的,隔离器系统在节点270上提供信号(例如在PLC应用中的传感器输出信号或输出控制信号)以控制电流。应当注意的是,当控制信号断开时,没有电流流动,使得该实施方式高电源效率。
图3示出包括连接有二极管的金属氧化物半导体(MOS)晶体管设备的示例性调整器电路221。如图4中的曲线所示,电压在流经端子217和219的相对大的电流摆幅上相对稳定(例如电压的范围在大约2伏和大约3伏之间)。例如,在一个实施方式中,由调整器221对大约5mA的输入电流提供的电压大约是2.2伏,且在大约15mA下的电压是大约2.6伏。在图2A和3中所示的实施方式中,除了由调整器221提供的VDD以外,没有其它电压是用于给发射机211的电路供电的。应当注意的是,所示的曲线是示例性的,且因素例如系统的特定要求、处理技术和可用的输入电流将确定调整器的适当设计参数。每当输入电流存在时,调整器221就向发射机211提供VDD,发射机211将信号驱动到传输线224和226上,传输线224和226分别耦合到隔离器206的电容器228和230。通过提供调整器电路221,可提供优于现有技术的对光电二极管方法的代替。
隔离系统的另一设计目标是提供能抵抗静电放电(ESD)的电路。如在本领域中已知的,可以是几千伏的ESD可导致电子部件的损坏。因此,在输入端子上提供使设备能抵抗ESD效应的保护电路是需要的。参考图5,集成电路201的一个实施方式包括结合的ESD保护和调整。调整器221包括在输入端子和节点511之间连接有二极管的设备501和503。此外,电容器505和电阻器507用于在输入端子217上提供ESD保护。如果在节点511上的电压变得太高,晶体管509——优选地是一个大的设备——将接通并吸收额外的电流。结合调整和ESD功能可以是有利的。例如,二极管501和503的存在允许电阻器507比在传统ESD电路中小得多(例如,电阻器507的尺寸可以是大约1K欧姆,而不是在二极管缺乏时可能需要的300K欧姆)。此外,可使用2.2到2.6伏的电压的范围实现较宽的电流范围。例如,以本文所述的方式与ESD结合的调整器可适应大约4mA到大约50mA的电流范围。在4mA下,较少的功率被消耗(与例如5mA比较),而大约50mA的上范围允许较宽的工作电流范围(与例如15mA的上范围限制比较)。应当注意的是,图5的调整器和ESD电路仅仅是示例性的,且可使用其它电路实施方式。
回来参考图1和图2A,在所示的一般PLC应用中,隔离系统被配置成吸收使用端子217从外部电源节点接收的电流,并将电流经过LED103和端子219带到外部接地节点,且隔离系统横跨阳极和阴极产生正电压。类似地,图2A的调整器221吸收使用端子217接收的电流,并将电流通过端子219带到地,以为发射机211生成正VDD。然而,在其它的一般PLC应用中,阳极端子和阴极端子是可编程的,且横跨那些相同的端子的电压降是负电压。因此在那些应用中,隔离系统预计将从耦合到阴极(或端子219)的电源端子获取电流,并将电流驱动出阳极(或端子217)到达传感器开关。然而,横跨LED103的阳极和阴极施加负电压使得LED103反向偏压并实际上禁用它。类似地,图2A的调整器221响应于施加到输入端子217和219的负电压而实际上被禁用。支持两种端子配置例如支持通过端子217获取电流的能力和将电流吸收通过端子并带到地或其它电源节点的能力的PLC隔离器是理想的,而不是为不同的可编程逻辑控制(PLC)应用使用不同的隔离器设计。
图6A和图6B示出一个示例性的光隔离器,其中根据耦合成向隔离器设备提供信号的传感器或开关,正和负电源端子是可编程的。因此,LED103和LED604背靠背地耦合以提供单通道光隔离器,其能够响应于横跨端子606和端子608的正电压降而从传感器开关602吸收电流,并且也能够响应于横跨端子606和端子608的负电压降而从电源节点获取电流并将它驱动到传感器开关602。在操作中,当LED103被正向偏压并在正输入电流(即横跨端子606和608的正电压降)存在的情况下传导电流时,LED604被反向偏压且实际上被禁用。类似地,当LED604被正向偏压并在负输入电流(即横跨端子606和608的负电压降)存在的情况下传导电流时,LED103被反向偏压且实际上被禁用。然而,类似于图1的光隔离器,LED103和LED604的输出取决于分别通过节点606的电流和通过节点608的电流的强度。也就是说,通过节点606或节点608的电流越强,LED103或LED604就分别被越强地驱动,且LED103或LED604的输出就分别越强,这可导致不希望有的开关/切换特性。光隔离器也易受共模输入瞬变影响,当共模瞬变在输入高状态期间出现时需要外部电阻器超驰(override)驱动LED103和LED604。由于当控制电流被关闭时会发生通过外部电阻器的功率耗散,因此那些外部电阻器的使用减小了在操作期间的效率。此外,LED103和106需要在提供有限的特征组的定制制造过程中被制造。那些LED是消耗相当大的板区域、引起(incur)放置成本并限制可在目标PLC应用中使用的微控制器单元的选择的分立设备。
因此,CMOS隔离技术仿效背靠背的二极管以响应于横跨集成电路的输入端子的正或负电压由发射机211生成用作VDD的电压。该技术能够响应于电流在任一方向上流动而产生VDD,即当正或负电流流经端子217和219时。可使用一般5V过程(例如5V深n井过程(5Vdeepn-wellprocess)),而不是36V双极CMOS二极管过程来制造该实施方式,从而便于将额外的特征集成在集成电路上的一般CMOS逻辑中。
参考图7,隔离系统200的一个实施方式包括双向调整器802,其响应于电流经过端子217流到双向调整器802中(即将电流通过端子217从外部获取到集成电路芯片701,并将电流通过端子219吸收到在集成电路芯片701外部的接地节点)而向发射机211提供功率,并且也响应于电流经过端子219流到双向调整器802中(即将电流通过端子219从集成电路芯片701外部的电源获取到集成电路芯片701,并将电流通过端子217吸收到在集成电路芯片701外部的传感器或其它电路)而向发射机211提供功率。发射机211接收VDD,其指示从双向调整器802经过端子217的电流的存在或不存在,并使用上面描述的OOK技术或其它适当的技术将信号驱动到隔离链路206中。如图8所示,电压对于任一方向(即任一极性)的电流在经过端子217的相对大的摆幅电流上相对稳定。
参考图9,双向调整器802的一个实施方式包括耦合在相对低的电压降桥电路中的调整器221。调整器电路221被耦合为在电路902的节点906和电路904的节点908之间的桥电路。在一个实施方式中,电路902包括耦合在端子217和端子219之间的p型设备。在电路902的p型设备之间的节点906耦合到调整器221。在一个实施方式中,电路904包括耦合在端子217和端子219之间的n型设备。在电路904的n型设备之间的节点908耦合到调整器221。当存在输入电流且横跨端子217和端子219的电压使得V217-V219具有第一极性(例如正)时,p型设备910被启用而p型设备912被禁用。因此,电流从节点906经过调整器221流到节点908,这些节点是发射机211的电源节点。N型设备914被禁用而n型设备916被启用,以驱动电流从节点908经过端子219流出,且正VDD横跨节点906和节点908产生。当存在输入电流且横跨端子217和端子219的电压使得V217-V219具有第二极性(例如负)时,p型设备910被禁用而p型设备912被启用,电流从节点906经过调整器221流到节点908,n型设备914被启用而n型设备916被禁用,从而从节点219获取电流并驱动电流经过端子217流出,且横跨节点906和节点908产生正电压,这些节点是发射机211的电源节点。
应当注意的是,在其它实施方式中,电路902和904包括额外的设备。例如,设备910和912每个都可包括并联耦合的多个p型设备。同样,设备914和916每个都可包括并联耦合的多个n型设备。此外,与传统电压整流技术不同,在双向调整器802中,只需要大于阈值电压的栅极到源极电压(VGS>VT)就可以启动设备910、912、914和916,且不需要使横跨设备910、912、914和916的源极和漏极的电压下降。因此,通过为设备910、912、914和916选择相对大的尺寸,由于设备910、912、914和916中被启用的设备而引起的电压降相对小且对由横跨节点906和908的双向调整器802提供以给其它电路(例如发射机211)供电的电源电平具有微不足道的影响。
此外,与上面的教导一致的ESD特征可与双向调整器802合并。在双向调整器802的至少一个实施方式中,为了ESD目的,电路902和904包括电阻器。这些电阻器可串联地被包括在设备910、912、914和916和/或被包括在设备910和912的衬底端子(未示出)与节点906之间和/或被包括在设备914和916的衬底端子(未示出)与节点908之间。示例性电阻器值相对小以减少功率耗散。例如,在载流路径中的电阻器可具有10欧姆的数量级的值,而耦合到体端子(bulkterminal)的电阻器可具有一千欧姆的数量级的值。
参考图10,在隔离系统的至少一个实施方式中,隔离链路206使用电容隔离。微分信令在共模干扰存在时提供改进的性能。关于微分的实施方式的额外细节可在2005年12月8日公布为美国专利申请公布号2005/0271148的于2004年12月22日提交的指名TimothyDupuis为发明人的标题为“RFIsolatorwithDifferentialInput/Output”的美国专利申请号11/020,977中找到,该专利申请通过引用被全部并入本文。
参考图11,在隔离系统200的至少一个实施方式中,示例性发射机211通过使用电源节点启动和停止振荡器304作为启用信号来产生要在隔离通道上被传递的信号的表示。所产生的信号CLK用作指示电流(例如图2B的信号)的存在或不存在并经过隔离通道206被传输的信号的表示。示例性接收机215包括低噪声放大器、能量探测器和/或用于从越过隔离通道206传输的信号接收并恢复数据的其它适当的接收机电路。在振荡信号被传输的实施方式中,可在接收机215中使用任何可检测振荡信号的存在的电路。
虽然例如在图9中所示的微分隔离链路在共模干扰存在时提供改进的性能,但是其它实施方式可利用适合于一些应用的单端输入和输出。参考图12,单端的隔离方法使用电容器1112将发射机211与在链路1102的相对侧上的发射机215隔离。
使用上面描述的隔离技术允许隔离器提供大体上独立于电流的强度或方向的开关/切换特性。虽然可在本发明的各种实施方式中使用上面描述的电容隔离技术,但是本发明不限于那些特定的隔离技术。事实上,很多不同的隔离技术可利用本文所述的双向调整器方法和调整器/ESD方法。因此,虽然一种隔离技术可使用所示的电容隔离技术,但是使用双向调整器来向驱动器或发射机电路提供电压以产生可耦合到隔离势垒的另一侧的信号的很多其它隔离方法是可能的。
现在参考图13,另一种隔离方法利用磁阻耦合器。磁阻耦合器1012包括电阻器1016和相关的变压器1010。电阻器1016具有响应于在电阻器1016周围的磁通量而改变的电阻值。在一个实施方式中,接收器215利用惠斯通电桥来检测电阻器的磁通量并确定所传输的数据。
参考图14,在至少一个实施方式中,隔离通道206包括耦合到发射机211的变压器207和耦合到接收机215的变压器208。待传输的信号在隔离链路的一侧上的发射机211内生成,且信号利用在每个芯片中的变压器207和208和其间的磁耦合效应来在芯片之间传输。特别是,传输电路211使用信号来驱动变压器207,以使得能量从初级线圈227耦合到次级线圈229。这允许能量在将变压器207和208耦合在一起的传输线205上传输。
参考图15,示出一个可用于形成图5的发射机电路的示例性振荡器电路。当调整器为发射机供应电压时,振荡信号601被驱动到隔离通道206。在一个示例性实施方式中,利用了2GHz振荡器。当然,也可利用其它类型的振荡器和其它振荡频率。
参考图16,示例性接收机电路包括放大器级621和623以及检测器电路625,其检测振荡信号的存在并在振荡信号不存在时在节点627处提供等于VDD的输出且当振荡信号存在时提供低电压。当然,可根据所传输的信号的性质和特定的系统要求以实施很多其它接收机电路。在指名DonaldE.Alfano等人为发明人的2008年5月29日提交的标题为“IsolatorCircuitIncludingaVoltageRegulator”的美国专利申请号12/129,039和指名DonaldE.Alfano、TimothyJ.Dupuis、ZhiweiDong和BrettE.Etter等人为发明人的2007年6月25日提交的标题为“IsolatorCircuitIncludingaVoltageRegulator”的美国临时申请号60/946,064中描述了隔离器的额外细节,这些申请通过引用被并入本文。在下列申请中提供了可在本发明的各种实施方式中使用的各种传输和接收电路的额外描述:指名TimothyDupuis为发明人的2004年6月3日提交的标题为“OnChipTransformerIsolator”的美国专利申请号10/860,519及美国专利申请公布号2005/0269657;以及在2005年12月8日被公布为美国专利申请公布号2005/0271148A1的指名TimothyDupuis为发明人的2004年12月22日提交的标题为“RFIsolatorwithDifferentialInput/Output”的美国专利申请号11/020,977,这两个申请通过引用被全部并入本文。
虽然在描述本发明的实施方式时通常可推测电路和物理结构,但是在现代半导体设计和制造中普遍认识到,物理结构和电路可体现在适合于用在随后的设计、模拟、测试或制造阶段中的计算机可读描述形式中。在示例性实施方式中被呈现为分立部件的结构和功能可被实现为组合结构或部件。本发明的各种实施方式被设想包括电路、电路的系统、相关的方法和非临时计算机可读介质,其上具有这样的电路、系统和方法的编码(例如VHSIC硬件描述语言(VHDL)、Verilog、GDSII数据、电子设计交换格式(EDIF)和/或Gerber文件),这些都如本文所述的且如在所附权利要求书中定义的。此外,计算机可读介质可存储可用于实现本发明的指令以及数据。指令/数据可与硬件、软件、固件或其组合有关。
在本文阐述的本发明的描述是例证性的,且并不打算限制如在下面的权利要求书中阐述的本发明的范围。例如,虽然以PLC应用的实施方式描述了本发明,但是本领域中的技术人员将认识到,本文的教导可用于其它隔离应用。可基于在本文阐述的描述来对本文公开的实施方式做出变化和修改,而不偏离如在下面的权利要求书中阐述的本发明的范围和精神。
Claims (20)
1.一种装置,包括:
第一端子;
第二端子;
双向调整器电路,其配置成响应于输入电流以第一极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压,并配置成响应于所述输入电流以与所述第一极性相反的第二极性流经所述第一端子和所述第二端子而产生横跨所述第一电源节点和所述第二电源节点的电压;以及
功能电路,其由所述电压供电并配置成使用所述电压来产生信号,所述信号指示所述输入电流的存在。
2.如权利要求1所述的装置,其中所述双向调整器电路包括:
耦合在所述第一端子和所述第二端子之间的第一电路,所述第一电路包括所述第一电源节点;
耦合在所述第一端子和所述第二端子之间的第二电路,所述第二电路与所述第一电路并联地耦合,所述第二电路包括所述第二电源节点;以及
耦合在所述第一电路和所述第二电路之间的第三电路,所述第三电路配置成产生横跨所述第一电源节点和所述第二电源节点的电压,所述电压响应于所述输入电流具有所述第一极性而具有第一极性,且所述电压响应于所述输入电流具有所述第二极性而具有所述第一极性。
3.如权利要求2所述的装置,其中所述第一电路包括耦合在所述第一端子和所述第一电源节点之间的第一类型的第一设备和耦合在所述第二电源节点和所述第二端子之间的第一类型的第二设备。
4.如权利要求3所述的装置,其中所述第二电路包括耦合在所述第一端子和所述第二电源节点之间的第二类型的第三设备和耦合在所述第二电源节点和所述第二端子之间的第二类型的第四设备。
5.如权利要求2所述的装置,其中所述第一电路是p型晶体管电路,且所述第二电路是n型晶体管电路。
6.如权利要求2所述的装置,其中所述第三电路包括调整器电路。
7.如权利要求6所述的装置,其中当没有输入电流被供应到所述装置时,所述调整器电路产生大体上为零的电压,且所述信号不由所述功能电路供应。
8.如权利要求1所述的装置,还包括:
隔离电路,其响应于所述信号而横跨隔离势垒向隔离链路供应所述信号的表示。
9.如权利要求8所述的装置,其中所述输入电流指示至少通过所述隔离势垒而与所述输入电流电隔离的驱动器电路的控制信号。
10.如权利要求8所述的装置,还包括:
第一单元,其包括所述第一电路、所述第二电路、所述第三电路、所述功能电路和所述隔离电路;以及
第二单元,其包括接收机电路和高压驱动器电路,
其中所述第一单元和所述第二单元由所述隔离链路耦合,
其中所述信号的所述表示通过所述隔离链路被提供到所述第二单元,所述信号的所述表示指示所述高压驱动器电路的控制信号。
11.如权利要求8所述的装置,其中所述功能电路被耦合,以使得所述电压是用来向所述功能电路供电的唯一电压。
12.如权利要求1所述的装置,其中横跨所述第一端子和所述第一电源节点的电压降是可忽略的,以及横跨所述第二电源节点和所述第二端子的电压降是可忽略的。
13.一种方法,包括:
接收流经第一端子和第二端子的输入电流,所述输入电流是具有第一极性的第一输入电流和具有与所述第一极性相反的第二极性的第二输入电流之一;
响应于所述输入电流而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压,所述电压响应于所述第一输入电流被接收而具有第一极性,且所述电压响应于所述第二输入电流被接收而具有所述第一极性;
利用所述电压来产生在功能电路中的指示所述输入电流的存在的信号;以及
将所述信号的表示横跨电压隔离势垒提供到隔离链路。
14.如权利要求13所述的方法,其中提供横跨所述电压隔离势垒的所述信号的所述表示包括将所述信号提供到电容器,所述电容器实现所述电压隔离势垒。
15.如权利要求13所述的方法,还包括:
使用电容器来将所述功能电路与耦合到高压驱动器电路的接收机电路电隔离以将所述功能电路电容性地耦合到所述接收机电路。
16.如权利要求13所述的方法,还包括:
通过所述隔离链路将所述信号的所述表示传输到接收机电路,所述接收机电路耦合到与所述输入电流电隔离的高压驱动器电路;以及
使用所述信号的所述表示产生所述高压驱动器电路的控制信号。
17.如权利要求13所述的方法,其中产生横跨所述第一电源节点和所述第二电源节点的所述电压包括:
响应于所述输入电流是所述第一输入电流而从所述第一端子到所述第一电源节点、从所述第一电源节点到所述第二电源节点以及从所述第二电源节点到所述第二端子吸收电流;以及
响应于所述输入电流是所述第二输入电流而从所述第二端子到所述第一电源节点、从所述第一电源节点到所述第二电源节点以及从所述第二电源节点到所述第一端子获取电流。
18.如权利要求13所述的方法,其中所述接收包括:
从端子获取所述输入电流,当所述输入电流是所述第一输入电流时,所述端子是所述第一端子,以及当所述输入电流是所述第二输入电流时,所述端子是所述第二端子。
19.如权利要求13所述的方法,其中横跨所述第一端子和所述第一电源节点的电压降是可忽略的,以及横跨所述第二电源节点和所述第二端子的电压降是可忽略的。
20.一种装置,包括:
用于接收流经第一端子和第二端子的输入电流的模块,所述输入电流是具有第一极性的第一输入电流和具有与所述第一极性相反的第二极性的第二输入电流之一;
用于响应于所述输入电流而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压的模块,所述电压是响应于所述第一输入电流被接收而具有第一极性的第一电压和响应于所述第二输入电流被接收而具有所述第一极性的第二电压之一;
利用所述电压来产生在功能电路中的指示所述输入电流的存在的信号的模块;以及
用于将横跨电压隔离势垒的所述信号的表示提供到隔离链路的模块。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/319,601 US9537581B2 (en) | 2014-06-30 | 2014-06-30 | Isolator including bi-directional regulator |
US14/319,601 | 2014-06-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105227177A true CN105227177A (zh) | 2016-01-06 |
CN105227177B CN105227177B (zh) | 2021-10-15 |
Family
ID=54931575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510363023.3A Active CN105227177B (zh) | 2014-06-30 | 2015-06-26 | 包括双向调整器的隔离器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9537581B2 (zh) |
CN (1) | CN105227177B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109302053A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-02-01 | 无锡信捷电气股份有限公司 | 便携式plc程序下载装置 |
CN111726011A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-09-29 | 上海川土微电子有限公司 | 一种包含集成式隔离dc-dc的数字隔离器电路及包括该电路的数字隔离器 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3462616A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-03 | Thomson Licensing | Galvanic isolated device and corresponding system |
US10511273B2 (en) | 2017-12-07 | 2019-12-17 | Silicon Laboratories Inc. | Power transfer device using an oscillator |
US10326375B1 (en) | 2017-12-07 | 2019-06-18 | Silicon Laboratories Inc. | Isolated power transfer with integrated transformer and voltage control |
US10826334B2 (en) | 2018-03-29 | 2020-11-03 | Silicon Laboratories Inc. | Electromagnetic radiation control for isolated power transfer product |
US10833535B2 (en) | 2018-09-25 | 2020-11-10 | Silicon Laboratories Inc. | Power resonator with wide input voltage range for isolated power transfer |
US20220140826A1 (en) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | Texas Instruments Incorporated | Temperature control for power devices |
US11561563B2 (en) | 2020-12-11 | 2023-01-24 | Skyworks Solutions, Inc. | Supply-glitch-tolerant regulator |
US11817854B2 (en) | 2020-12-14 | 2023-11-14 | Skyworks Solutions, Inc. | Generation of positive and negative switch gate control voltages |
US11556144B2 (en) | 2020-12-16 | 2023-01-17 | Skyworks Solutions, Inc. | High-speed low-impedance boosting low-dropout regulator |
US11706056B2 (en) * | 2021-03-22 | 2023-07-18 | Infineon Technologies Ag | Capacitive data transmission over a galvanic isolation |
US11502683B2 (en) | 2021-04-14 | 2022-11-15 | Skyworks Solutions, Inc. | Calibration of driver output current |
US11689174B2 (en) | 2021-06-01 | 2023-06-27 | Skyworks Solutions, Inc. | Isolation communications channel using direct demodulation and data-edge encoding |
US11953926B2 (en) | 2021-06-29 | 2024-04-09 | Skyworks Solutions, Inc. | Voltage regulation schemes for powering multiple circuit blocks |
US12068687B2 (en) | 2021-10-15 | 2024-08-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method to reduce overshoot in a voltage regulating power supply |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW358938B (en) * | 1996-08-27 | 1999-05-21 | Elpida Memory Inc | Semiconductor IC |
US6081437A (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-27 | Shin Jiuh Corp. | Load balancer for a power supplying system |
US20050036134A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-02-17 | Osamu Wada | Semiconductor integrated circuit |
CN1866704A (zh) * | 2006-06-09 | 2006-11-22 | 燕山大学 | 双管双正激升压式单级功率因数校正电路 |
JP2007101740A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Denso Corp | 表示装置用駆動回路 |
CN101261764A (zh) * | 2008-04-24 | 2008-09-10 | 上海交通大学 | 功率开关器件的无线驱动系统 |
CN101506976A (zh) * | 2006-08-24 | 2009-08-12 | 高通股份有限公司 | 性能改善的n沟道esd箝位电路 |
CN101552570A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-10-07 | 成都芯源系统有限公司 | 一种具有限频功能的开关稳压电路及方法 |
US8625314B2 (en) * | 2011-10-28 | 2014-01-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply apparatus |
CN103582231A (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | 东贝光电科技股份有限公司 | 发光二极管驱动装置 |
CN103973295A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 国核自仪系统工程有限公司 | 一种核电站模拟量信号隔离分配装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7376212B2 (en) * | 2004-06-03 | 2008-05-20 | Silicon Laboratories Inc. | RF isolator with differential input/output |
US8169108B2 (en) | 2004-06-03 | 2012-05-01 | Silicon Laboratories Inc. | Capacitive isolator |
US7447492B2 (en) * | 2004-06-03 | 2008-11-04 | Silicon Laboratories Inc. | On chip transformer isolator |
JP5194469B2 (ja) * | 2006-09-11 | 2013-05-08 | 横河電機株式会社 | データ伝送装置 |
US7701731B2 (en) * | 2007-02-13 | 2010-04-20 | Akros Silicon Inc. | Signal communication across an isolation barrier |
US8861229B2 (en) * | 2007-06-25 | 2014-10-14 | Silicon Laboratories Inc. | Isolator circuit including a voltage regulator |
US8451032B2 (en) | 2010-12-22 | 2013-05-28 | Silicon Laboratories Inc. | Capacitive isolator with schmitt trigger |
-
2014
- 2014-06-30 US US14/319,601 patent/US9537581B2/en active Active
-
2015
- 2015-06-26 CN CN201510363023.3A patent/CN105227177B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW358938B (en) * | 1996-08-27 | 1999-05-21 | Elpida Memory Inc | Semiconductor IC |
US6081437A (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-27 | Shin Jiuh Corp. | Load balancer for a power supplying system |
US20050036134A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-02-17 | Osamu Wada | Semiconductor integrated circuit |
JP2007101740A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Denso Corp | 表示装置用駆動回路 |
CN1866704A (zh) * | 2006-06-09 | 2006-11-22 | 燕山大学 | 双管双正激升压式单级功率因数校正电路 |
CN101506976A (zh) * | 2006-08-24 | 2009-08-12 | 高通股份有限公司 | 性能改善的n沟道esd箝位电路 |
CN101261764A (zh) * | 2008-04-24 | 2008-09-10 | 上海交通大学 | 功率开关器件的无线驱动系统 |
CN101552570A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-10-07 | 成都芯源系统有限公司 | 一种具有限频功能的开关稳压电路及方法 |
US8625314B2 (en) * | 2011-10-28 | 2014-01-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply apparatus |
CN103582231A (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | 东贝光电科技股份有限公司 | 发光二极管驱动装置 |
CN103973295A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 国核自仪系统工程有限公司 | 一种核电站模拟量信号隔离分配装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
MIN ZHANG: "A variable polarity power supply based on 80C196KC control technology", 《PROCEEDINGS OF 2011 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONIC & MECHANICAL ENGINEERING AND INFORMATION TECHNOLOGY》 * |
许奕伟: "带隔离变压器的Boost型三电平变换器研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109302053A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-02-01 | 无锡信捷电气股份有限公司 | 便携式plc程序下载装置 |
CN109302053B (zh) * | 2018-11-14 | 2024-04-12 | 无锡信捷电气股份有限公司 | 便携式plc程序下载装置 |
CN111726011A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-09-29 | 上海川土微电子有限公司 | 一种包含集成式隔离dc-dc的数字隔离器电路及包括该电路的数字隔离器 |
CN111726011B (zh) * | 2020-07-27 | 2022-03-01 | 上海川土微电子有限公司 | 一种包含集成式隔离dc-dc的数字隔离器电路及包括该电路的数字隔离器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105227177B (zh) | 2021-10-15 |
US20150381042A1 (en) | 2015-12-31 |
US9537581B2 (en) | 2017-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105227177A (zh) | 包括双向调整器的隔离器 | |
US11108391B2 (en) | Galvanically isolated switch system | |
US8861229B2 (en) | Isolator circuit including a voltage regulator | |
KR101492526B1 (ko) | 과전압 내성을 갖는 통과 게이트 | |
CN106961272A (zh) | 用于光隔离器仿真的共模瞬态抗扰性电路 | |
CN102611087B (zh) | 静电放电保护电路 | |
CN105429625A (zh) | 产生用于信号隔离器的通/断键控载波信号的方法和结构 | |
AU2006327848A1 (en) | CMOS full wave rectifier | |
CN110476482B (zh) | 双led驱动电路 | |
CN102594300B (zh) | 光控信号发生电路 | |
US10291230B2 (en) | Level shifter and level shifting method | |
CN103051325B (zh) | 可防止反灌电的上拉电阻电路 | |
CN103018588A (zh) | 一种低功耗抗干扰的三态输入检测电路 | |
CN109756219A (zh) | 射频开关电路 | |
US20190305762A1 (en) | Schmitt trigger circuit | |
CN110798325A (zh) | 一种自动调整供电电压的供电电路 | |
KR102118349B1 (ko) | 게이트 구동 회로, 스위치 장치 및 이를 갖는 전원 공급 장치 | |
JP4697338B1 (ja) | 空調機 | |
CN106374907B (zh) | 一种采用推挽式输出的电路 | |
CN107688847B (zh) | 一种天线开关电路及智能卡 | |
CN107317578A (zh) | 电压准位移位电路 | |
KR101067330B1 (ko) | 고속 rf신호 스위칭 장치 | |
CN107701786A (zh) | 电磁阀驱动电路 | |
US11705900B2 (en) | Protection circuitry | |
CN101123431B (zh) | 电流型逻辑-cmos转换器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210907 Address after: Massachusetts, USA Applicant after: Tiangong Solutions Address before: American Texas Applicant before: Silicon Laboratories Inc. |
|
TA01 | Transfer of patent application right | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |