CN117691980A - 磁耦合隔离继电器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁耦合隔离继电器电路，该电路包括：输入控制芯片，输出驱动芯片，磁耦功率传输器件、磁耦信号传输器件；所述输入控制芯片，用于接收输入信号，在所述输入信号为有效状态时，将所述输入信号分为两路，其中一路经过调制后作为功率信号通过所述磁耦功率传输器件传输至所述输出驱动芯片，为所述输出驱动芯片供电；另一路输入信号经过调制后作为控制信号通过所述磁耦信号传输器件传输至所述输出驱动芯片；所述输出驱动芯片，用于对所述控制信号进行解调还原后输出。利用本发明方案，可以有效提升电路高低温特性的一致性及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，具体涉及一种磁耦合隔离继电器电路。
背景技术
固态继电器又称为无触点开关，是一种由固态电子元件组成的新型非接触式开关器件，它利用电子元件(如开关晶体管、三端双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可以达到无接触点无火花地导通和断开电路的目的。固态继电器是四端有源器件，其中两个端子是输入控制端子，另外两个端子是输出控制端子。它兼具放大和驱动功能、以及隔离功能，适合驱动大功率开关执行器。
目前，一种主流固态继电器的输入输出电路通过光电耦合的方式进行隔离和输入控制信号的传输，如图1所示，包括输入IR LED(infrared light emitting diode，红外发光二极管)，电压产生模块、以及输出模块。其中，IR LED将输入的电信号转换为光信号，其产生的光信号再通过电压产生模块转换为电信号，用以驱动输出模块中MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)的导通与断开。该过程实现了电-光-电的信号转换。这种光电耦合方式的继电器主要存在以下问题：
(1)输入级采用IR LED作为输入信号的传输和隔离，常规使用的IR LED的使用寿命及高温特性较差，高温下发光效率显著降低，从而影响了电路整体的使用寿命及工作稳定性。若采用高温IR LED等高品质IR LED则会带来电路制造成本的显著增加。
(2)电压产生模块基于多个光电二极管的串接来实现光电信号的转化。目前主要采用SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)工艺进行制备，材料片价格高昂，且产能紧张，而且由于工艺特殊性导致其芯片制备成本较高。
(3)电压产生模块的输出电压可近似认为等于VOUT＝VPN*N，其中VPN为单个光电二极管的正向压降，N为串接光电二极管数量。输出电压严重依赖于串接的光电二极管数量，因此，在需要较高输出驱动电压的情况下，需要的串接光电二极管N的数量越多，导致芯片整体面积等比例增加，芯片制备成本显著增加。一般VPN在0.5V～0.7V左右，VPN难以有很大的提高。
(4)高温特性上，VPN为负温度特性，一般在-2mV/℃左右。该负温度特性导致电压产生模块的输出电压也呈现明显的负温度特性。以常温TA＝25℃至高温TA＝125℃为例，存在约-200mV的输出电压变化。高温特性较差，不利于高温下输出驱动MOSFET工作。
发明内容
本发明实施例提供一种磁耦合隔离继电器电路，以解决现有的光电耦合继电器存在的上述问题。
本发明提供一种磁耦合隔离继电器电路，所述电路包括：输入控制芯片，输出驱动芯片，磁耦功率传输器件、磁耦信号传输器件；
所述输入控制芯片，用于接收输入信号，在所述输入信号为有效状态时，将所述输入信号分为两路，其中一路经过调制后作为功率信号通过所述磁耦功率传输器件传输至所述输出驱动芯片，为所述输出驱动芯片供电；另一路输入信号经过调制后作为控制信号通过所述磁耦信号传输器件传输至所述输出驱动芯片；
所述输出驱动芯片，用于对所述控制信号进行解调还原后输出。
可选地，所述磁耦功率传输器件和所述磁耦信号传输器件通过封装框架集成在电路内部、并且与所述输入控制芯片和所述输出驱动芯片分离。
可选地，所述磁耦功率传输器件和所述磁耦信号传输器件为上下正对的封装框架结构，所述上下正对的封装框架结构包括上线圈和下线圈。
可选地，所述上线圈和所述下线圈通过上下正对的封装框架结构，形成上下耦合线圈之间的对准关系，并且通过上线圈和下线圈之间的正对距离或间隙，形成上下结构之间的电气隔离及磁耦合特性。
可选地，所述磁耦功率传输器件的上线圈包括一个耦合线圈结构；所述磁耦信号传输器件的下线圈包括一个耦合线圈结构、或者包括两个交叠或对称的耦合线圈结构。
可选地，所述输入控制芯片包括：第一电源管理模块、谐振频率产生模块、功率放大器、输入滤波整形模块、脉冲信号调制模块、磁耦驱动模块；
所述第一电源管理模块，用于为所述输入控制芯片内的各模块供电；
所述谐振频率产生模块，用于在所述输入控制芯片的输入信号有效的时间段内产生谐振信号；
所述功率放大器，用于将所述谐振信号放大后输出至所述磁耦功率传输器件；
所述输入滤波整形模块，用于对所述输入信号进行滤波整形处理，以滤除所述输入信号上的高频信号干扰；
所述脉冲信号调制模块，用于对所述输入滤波整形模块的输出信号进行调制，将调制信号输出至所述磁耦驱动模块；
所述磁耦驱动模块，用于对所述调制信号进行放大处理，输出至所述磁耦信号传输器件。
可选地，所述输入信号同时被作为所述输入控制芯片的电源使用；所述输入控制芯片还包括：
使能控制模块，用于在所述输入信号为有效状态时，使能所述第一电源管理模块和所述谐振频率产生模块。
可选地，所述输入控制芯片还包括：时钟信号产生及定时模块、信号刷新模块；
所述时钟信号产生及定时模块，用于检测所述输入信号的脉宽，在所述输入信号的脉宽大于设定的定时时间时，触发所述信号刷新模块产生刷新信号；
所述信号刷新模块，用于产生所述刷新信号，将所述刷新信号输出至所述脉冲信号调制模块；
所述脉冲信号调制模块，还用于根据所述刷新信号刷新线圈状态。
可选地，所述输入控制芯片还包括：第一谐振补偿模块，用于补偿所述功率放大器输出的谐振信号的电抗功率。
可选地，所述输出驱动芯片包括：第二电源管理模块、整流模块、并联稳压器、信号解调模块、输出信号整形模块、输出驱动模块；
所述整流模块，用于从所述磁耦功率传输器件接收所述功率信号，将所述功率信号转换为直流信号；
所述并联稳压器，用于对所述直流信号进行调节，使所述直流信号保持稳定；
所述第二电源管理模块，用于根据所述直流信号为所述输出驱动芯片内的各模块供电；
所述信号解调模块，用于对从所述磁耦信号传输器件接收的控制信号进行解调处理；
所述输出信号整形模块，用于对所述信号解调模块解调后的信号进行整形还原；
所述输出驱动模块，用于将所述输出信号整形模块整形还原后的信号进一步处理放大后输出。
可选地，所述输出驱动芯片还包括：第二谐振补偿模块，用于从所述磁耦功率传输器件接收所述功率信号，对所述功率信号进行电抗功率补偿后输出至所述整流模块。
可选地，所述输出驱动芯片还包括：信号有效性判断模块，用于对所述信号解调模块和/或所述输出信号整形模块输出的信号进行判断，触发所述输出信号整形模块对不符合有效性判断基准的信号进行屏蔽处理。
可选地，所述电路还包括：功率管模块，用于根据所述输出驱动模块输出的控制信号导通或断开。
可选地，所述功率管模块包括两个或以上的功率器件。
本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路，电路内部包括输入控制芯片，输出驱动芯片，磁耦功率传输器件及磁耦信号传输器件。所述磁耦功率传输器件及磁耦信号传输器件由通过封装框架集成在电路内部的线圈结构构成。利用本发明方案，提高了继电器的高温特性和温度一致性特性，而且，具有更大的带载能力，能够驱动后级功率更大或驱动要求更高的功率器件，从而可以具有更广泛的应用。同时，磁耦功率传输器件和磁耦信号传输器件的分离组合构成形式，能够在副边无需额外供电电源的条件下，实现输入信号对功率管模块的开关控制，从而与目前主流的固态继电器实现PIN to PIN兼容。
进一步地，磁耦功率传输器件和磁耦信号传输器件通过封装框架集成在电路内部的线圈结构实现，即将线圈结构集成于电路封装框架内部，避免了在芯片内部集成线圈结构的复杂工艺，能有效地降低线圈制备及集成工艺的难度。与将耦合线圈设计在芯片内部的常规设计相比，降低了线圈集成于芯片内部时对收发线圈之间的耦合干扰问题，有效提高了磁耦芯片抗偏移能力，具有更好的耦合能力，从而进一步提高了能量的传输效率。
附图说明
图1是现有的固态继电器的输入输出电路通过光电耦合的方式进行隔离的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路的一种结构示意图；
图3是本发明实施例中磁耦功率传输器件和磁耦信号传输器件与两芯片的一种结构关系示意图；
图4是本发明实施例中磁耦功率传输器件和磁耦信号传输器件与两芯片的另一种结构关系示意图；
图5是本发明实施例中输入控制芯片的一种结构示意图；
图6是本发明实施例中输入控制芯片的另一种结构示意图；
图7是本发明实施例中输出驱动芯片的一种结构示意图；
图8是本发明实施例中封装框架集成磁耦线圈的一种平面结构及线圈关系示意图；
图9是本发明实施例中封装框架集成磁耦线圈的另一种平面结构及线圈关系示意图；
图10是本发明实施例中封装框架集成磁耦线圈的另一种平面结构及线圈关系示意图；
图11是本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路的另一种结构示意图；
图12是本发明实施例中功率管模块的一种结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
针对现有的主流固态继电器的输入输出电路通过光电耦合的方式进行隔离和输入控制信号的传输存在的问题，本发明实施例提供一种磁耦合隔离继电器电路，通过磁耦合方式进行信号及能量传输，即将输入信号进行电-磁-电的转换，有效提升电路高低温特性的一致性及使用寿命。
如图2所示，是本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路的一种结构示意图。
该磁耦合隔离继电器电路包括：输入控制芯片201，输出驱动芯片202，磁耦功率传输器件203、磁耦信号传输器件204。其中：
输入控制芯片201用于接收输入信号，在所述输入信号为有效状态时，将所述输入信号分为两路，其中一路经过调制后作为功率信号通过磁耦功率传输器件203传输至输出驱动芯片202，为输出驱动芯片202供电；另一路输入信号经过调制后作为控制信号通过磁耦信号传输器件204传输至输出驱动芯片202；
输出驱动芯片202用于对所述控制信号进行解调还原后输出。
在一种非限制性实施例中，磁耦功率传输器件203和磁耦信号传输器件204可以通过封装框架集成在电路内部、并且与所述输入控制芯片和所述输出驱动芯片分离。为上下正对的封装框架结构，所述上下正对的封装框架结构包括上线圈和下线圈。所述上线圈和所述下线圈通过上下正对的封装框架结构，形成上下耦合线圈之间的对准关系，并且通过上线圈和下线圈之间的正对距离或间隙，形成上下结构之间的电气隔离及磁耦合特性。
如图3和图4所示，是本发明实施例中磁耦功率传输器件和磁耦信号传输器件与两芯片的两种结构关系示意图。
其中，磁耦功率传输器件中的上线圈231和下线圈232、以及磁耦信号传输器件中的上线圈241和下线圈242均集成在封装框架(未图示)上，为了方便满足上线圈和下线圈上下正对的结构，所述封装框架可以设计为分体的两部分，上半部分封装框架分别集成所述上线圈231和上线圈241，下半部分封装框架分别集成所述下线圈232和下线圈242。上线圈231和下线圈232正对，上线圈241和下线圈242正对。
需要说明的是，输入控制芯片201和输出驱动芯片202在封装正对位置上可以采用类似于上述磁耦合线圈的上下正对位置关系，如图3和图4中所示，当然也可以是非上下正对位置关系，或者也可以采用平面左右分离放置的形式，对此本发明实施例不做限定。
另外，两组磁耦合线圈在封装框架上的位置与两芯片的位置关系不做限定，可以根据封装体200内部的空间选择合适的布设位置即可。
如图3和图4，通过封装体200对上述上线圈231、241和下线圈232、242，以及输入控制芯片201和输出驱动芯片202进行封装，可得到磁耦合隔离继电器电路相应芯片。
磁耦功率传输器件203和磁耦信号传输器件204通过封装框架集成在电路内部的线圈结构实现，即将线圈结构集成于电路封装框架内部，避免了在芯片内部集成线圈结构的复杂工艺，能有效地降低线圈制备及集成工艺的难度。而且，这种结构还可有效避免收发线圈之间的耦合干扰，有效提高了磁耦芯片抗偏移能力，具有更好的耦合能力，从而进一步提高了能量的传输效率。另外，封装结构空间利用率更高，在相同的封装体空间尺寸下可以获得更大的线圈耦合面积。与将耦合线圈设计在芯片内部的常规设计相比，不仅显著地缩小了设计芯片的面积，降低了工艺制备难度与成本，同时还能使得电路整体具备更高的磁耦合性能。
如图5所示，是本发明实施例中输入控制芯片的一种结构示意图。
该实施例中，输入控制芯片201包括：第一电源管理模块211、谐振频率产生模块212、功率放大器213、输入滤波整形模块214、脉冲信号调制模块215、磁耦驱动模块216。其中：
第一电源管理模块211用于为所述输入控制芯片201内的各模块供电；
谐振频率产生模块212用于在输入控制芯片201的输入信号有效的状态下被使能，在输入信号有效的时间段内产生谐振信号；
功率放大器213用于将所述谐振信号放大后输出至图1中的磁耦功率传输器件203；
输入滤波整形模块214用于对所述输入信号进行滤波整形处理，以滤除所述输入信号上的高频信号干扰，提高电路整体的抗干扰特性；
脉冲信号调制模块215用于对所述输入滤波整形模块214的输出信号进行调制，将调制信号输出至磁耦驱动模块216；
磁耦驱动模块216用于对所述调制信号进行放大处理，输出至图1中的磁耦信号传输器件204。
通过磁耦驱动模块216对所述调制信号的放大处理，可以使所述调制信号获得足够的驱动能力驱动所述磁耦信号传输器件204，将输入信号传递至输出驱动芯片202。
同时参照图2和图5，输入控制芯片201在接收的输入信号为有效状态(输入为高电平)时，将输入信号分为两路，其中一路经过谐振频率产生模块212、功率放大器213，然后通过磁耦功率传输器件203传输至输出驱动芯片202，为输出驱动芯片202供电；另一路输入信号经过输入滤波整形模块214、脉冲信号调制模块215、磁耦驱动模块216，然后通过磁耦信号传输器件204传输至输出驱动芯片202。
如图5所示，输入控制芯片201还可进一步包括：第一谐振补偿模块2130，用于补偿所述功率放大器输出的谐振信号的电抗功率。
在输入低频信号情况下，输入信号长时间保持低电平或高电平时，如果外界有较强的电磁干扰，则可能会出现在电路线圈上产生一个或多个脉冲干扰信号的情况。这种情况容易造成输入数据传输错误。为此，在另一种非限制性实施例中，如图5所示，所述输入控制芯片201还可包括：时钟信号产生及定时模块218和信号刷新模块219。其中：
所述时钟信号产生及定时模块218用于检测所述输入信号的脉宽，在所述输入信号的脉宽大于设定的定时时间时，触发所述信号刷新模块219产生刷新信号。具体地，可以根据设定的定时时间t1(例如t1＝1μs)对输入信号的脉宽进行判断。当在检测到输入信号的上升沿或下降沿后的等待时间＞t1时，触发信号刷新模块219产生刷新信号，刷新线圈状态。
需要说明的是，时钟信号产生及定时模块218具体可以对输入滤波整形模块214的输入信号或输出信号进行检测，对此本发明实施例不做限定。
相应地，所述信号刷新模块219产生所述刷新信号，将所述刷新信号输出至所述脉冲信号调制模块215。
相应地，脉冲信号调制模块215还用于根据所述刷新信号刷新线圈状态。
需要说明的是，为了避免对脉冲信号调制模块215的正常输入信号产生影响，脉冲信号调制模块215可以通过相应的逻辑将所述输入信号产生的上升沿或下降沿与所述刷新信号进行组合，输出相应的脉冲调制信号。
通过时钟信号产生及定时模块218和信号刷新模块219之间相互配合，可以在输入信号有效并持续传输过程中，有效滤除输入高频干扰信号，避免长时间固定信号造成的信号传递错误，保证输入信号传输的准确性及可靠性，提高输入输出信号的抗干扰能力。
在具体设计中，该输入控制芯片201可以由独立的电源模块供电，如图5所示实施例，也可以所述输入信号为其供电，对此将在后面结合图6进行说明。
如图6所示，是本发明实施例中输入控制芯片的另一种结构示意图。
与图5所示实施例不同的是，在该实施例中，输入控制芯片201还进一步包括：使能控制模块217，用于在所述输入信号为有效状态时，使能第一电源管理模块211和谐振频率产生模块212。
需要说明的是，在输入控制芯片采用图5所示独立电源或采用图6所示由输入信号供电两种不同情况下，第一电源管理模块211的内部控制逻辑会有一些不同，根据实际设计进行适应性调整即可。
另外，为了进一步减少功耗，在采用独立电源的情况下，也可以设置图6中的使能控制模块217，在输入信号有效的情况下，接通所述独立电源；在输入信号无效的情况下，断开所述独立电源。
如图7所示，是本发明实施例中输出驱动芯片的一种结构示意图。
该输出驱动芯片202包括：第二电源管理模块221、整流模块222、并联稳压器223、信号解调模块224、输出信号整形模块225、输出驱动模块226。
其中：
整流模块222用于从图1中的磁耦功率传输器件203接收功率信号，将所述功率信号转换为直流信号；
并联稳压器223用于对所述直流信号进行调节，使所述直流信号保持稳定；
第二电源管理模块221用于根据所述直流信号为所述输出驱动芯片202内的各模块供电，从而使该输出驱动芯片202无需独立的电源进行供电；
信号解调模块224用于对从图1中的磁耦信号传输器件204接收的控制信号进行解调处理；
输出信号整形模块225用于对所述信号解调模块224解调后的信号进行整形还原；
输出驱动模块226用于将所述输出信号整形模块225整形还原后的信号进一步处理放大后输出。
进一步地，所述输出驱动芯片202还可包括：第二谐振补偿模块2220，用于从所述磁耦功率传输器件203接收所述功率信号，对所述功率信号进行电抗功率补偿后输出至所述整流模块222。
进一步地，所述输出驱动芯片202还可包括：信号有效性判断模块227，用于对所述信号解调模块224和/或所述输出信号整形模块225输出的信号进行判断，触发所述输出信号整形模块225对不符合有效性判断基准的信号进行屏蔽处理。
例如，信号有效性判断模块227可对信号解调模块224输出信号的幅值与预设的电压阈值进行比较，以排除异常干扰状态下产生的异常高或异常低的信号。
再例如，信号有效性判断模块227可对输出信号整形模块225整形后的信号的脉宽进行检测，如果脉宽低于t2(比如t2＝20ns)，则认为是高频干扰信号。
再例如，信号有效性判断模块227还可以对连续信号之间的间隔时间进行判断，如果间隔时间大于t3(比如t3＝1μs)，则认为信号无效。
通过信号有效性判断模块227，可以滤除连续高频的干扰信号和无效信号，从而进一步保证输入输出信号传递的可靠性，提高输入输出信号的抗干扰能力。
对不符合有效性判断基准的信号进行屏蔽处理可以通过相应的组合逻辑来实现，对此不再赘述。
本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路，输入控制芯片201输出的功率信号和控制信号分别经过磁耦功率传输器件和磁耦信号传输器件的上线圈结构，调制后输出的功率信号和控制信号一般为带足够驱动能力的窄脉冲形式的激励信号，所述激励信号在所述上线圈上引发di/dt的变化，通过上下线圈结构之间由于磁通量变化的一致性产生的互感进行工作，从而在对应的下线圈上耦合产生感生电压。相应地，输出驱动芯片202接收两个下线圈结构上的感生电压，利用功率信号为输出驱动芯片内的模块供电，提取复原控制信号并输出。整个过程通过电信号-磁信号-电信号的方式实现信号的传递转换，相对于现有的光电耦合方式的继电器，具有更好的高温特性和温度一致性特性，而且，具有更大的带载能力，能够驱动后级功率更大或驱动要求更高的功率器件，从而可以具有更广泛的应用。
在具体应用中，通过适应性的结构设计，所述磁耦功率传输器件的下线圈上耦合得到的电压信号可以为一路信号，所述磁耦信号传输器件可以为一路信号或者为两路差分信号，以满足不同的应用需求。相应地，图7中的信号解调模块224可以输入两路差分信号，对其进行解调，输出解调信号。
下面结合图8至图10对下线圈的不同结构进行详细说明。
参照图8，图8是本发明实施例中封装框架集成磁耦线圈的一种平面结构及线圈关系示意图。
该示例中，上线圈和下线圈均为单一线圈结构。通过该结构，所述下线圈上耦合得到的电压信号只有一路。
图8所示磁耦线圈的结构可以用于所述磁耦功率传输器件，也可用于所述磁耦信号传输器件。
参照图9，在图9所示线圈结构中，上线圈为单一线圈结构，下线圈为两个交叠的耦合线圈结构。通过该结构，可以在下线圈上耦合得到两路差分信号。
参照图10，在图10所示线圈结构中，上线圈为单一线圈结构，下线圈为两个对称的耦合线圈结构。通过该结构，同样可以在下线圈上耦合得到两路差分信号。
图9和图10所示磁耦线圈的结构可以用于所述磁耦信号传输器件。相较于图10所示结构，图9中采用交叠结构设计，可以使得两个交叠的线圈对象性更好，空间利用率更高，电路的抗干扰性更强。
如图11所示，是本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路的另一种结构示意图。
与图2所示实施例的区别在于，在该实施例中，所述磁耦合隔离继电器电路还包括：功率管模块205，用于根据所述输出驱动模块202输出的控制信号导通或断开。
在具体应用中，所述功率管模块可以包括两个或两个以上的功率器件，所述功率器件比如可以是但不限于以下任意一种：MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管)、IGBT(Insulate-Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)、SiC(碳化硅)等功率器件。
图12示出了由两个MOS管组成的一种功率管模块结构示意图，两个MOS管M1和M2的栅极连接作为功率管模块205的输入端，接收图8中的输出驱动模块202输出的控制信号，两个MOS管M1和M2的源极连接作为功率管模块205的输出端。
在所述控制信号的控制下，两个MOS管同时导通或者同时关断。在具体应用中，这两个MOS管可以是单个使用，或者是两个并联使用，也可以是两个串联在一起使用，取决于引出端1、2、3的连接关系，对此本发明实施例不做限定。
比如，在引出端为1、2或者引出端为2、3的情况下，为单个MOS管的应用；
再比如，在1、3连接在一起作为一个引出端，2作为另一个引出端的情况下，为两个MOS管并联应用；
再比如，引端出为1、3，2悬空的情况下，为两个MOS管串联应用的情况。
本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路，通过磁耦合方式进行信号及能量传输，即将输入信号进行电-磁-电的转换，替代了现有光耦继电器电-光-电的信号转换过程，使得电路具有更长的使用寿命。同时，在温度一致性特性方面，尤其是高温特性得到了显著改善。而且，相对于现有的光耦继电器，本发明实施例提供的磁耦合隔离继电器电路可以耦合更大的功率至输出驱动芯片，从而可以获得更大的带载能力，能够驱动后级功率更大或驱动要求更高的功率器件。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。
本发明实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本发明实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本发明实施例的任何限制。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (14)
1.一种磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述电路包括：输入控制芯片，输出驱动芯片，磁耦功率传输器件、磁耦信号传输器件；
所述输入控制芯片，用于接收输入信号，在所述输入信号为有效状态时，将所述输入信号分为两路，其中一路经过调制后作为功率信号通过所述磁耦功率传输器件传输至所述输出驱动芯片，为所述输出驱动芯片供电；另一路输入信号经过调制后作为控制信号通过所述磁耦信号传输器件传输至所述输出驱动芯片；
所述输出驱动芯片，用于对所述控制信号进行解调还原后输出。
2.根据权利要求1所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述磁耦功率传输器件和所述磁耦信号传输器件通过封装框架集成在电路内部、并且与所述输入控制芯片和所述输出驱动芯片分离。
3.根据权利要求2所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述磁耦功率传输器件和所述磁耦信号传输器件为上下正对的封装框架结构，所述上下正对的封装框架结构包括上线圈和下线圈。
4.根据权利要求3所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述上线圈和所述下线圈通过上下正对的封装框架结构，形成上下耦合线圈之间的对准关系，并且通过上线圈和下线圈之间的正对距离或间隙，形成上下结构之间的电气隔离及磁耦合特性。
5.根据权利要求4所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，
所述磁耦功率传输器件的上线圈包括一个耦合线圈结构；
所述磁耦信号传输器件的下线圈包括一个耦合线圈结构、或者包括两个交叠或对称的耦合线圈结构。
6.根据权利要求1所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输入控制芯片包括：第一电源管理模块、谐振频率产生模块、功率放大器、输入滤波整形模块、脉冲信号调制模块、磁耦驱动模块；
所述第一电源管理模块，用于为所述输入控制芯片内的各模块供电；
所述谐振频率产生模块，用于在所述输入控制芯片的输入信号有效的时间段内产生谐振信号；
所述功率放大器，用于将所述谐振信号放大后输出至所述磁耦功率传输器件；
所述输入滤波整形模块，用于对所述输入信号进行滤波整形处理，以滤除所述输入信号上的高频信号干扰；
所述脉冲信号调制模块，用于对所述输入滤波整形模块的输出信号进行调制，将调制信号输出至所述磁耦驱动模块；
所述磁耦驱动模块，用于对所述调制信号进行放大处理，输出至所述磁耦信号传输器件。
7.根据权利要求6所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输入信号同时被作为所述输入控制芯片的电源使用；所述输入控制芯片还包括：
使能控制模块，用于在所述输入信号为有效状态时，使能所述第一电源管理模块和所述谐振频率产生模块。
8.根据权利要求6或7所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输入控制芯片还包括：时钟信号产生及定时模块、信号刷新模块；
所述时钟信号产生及定时模块，用于检测所述输入信号的脉宽，在所述输入信号的脉宽大于设定的定时时间时，触发所述信号刷新模块产生刷新信号；
所述信号刷新模块，用于产生所述刷新信号，将所述刷新信号输出至所述脉冲信号调制模块；
所述脉冲信号调制模块，还用于根据所述刷新信号刷新线圈状态。
9.根据权利要求8所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输入控制芯片还包括：
第一谐振补偿模块，用于补偿所述功率放大器输出的谐振信号的电抗功率。
10.根据权利要求1所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输出驱动芯片包括：第二电源管理模块、整流模块、并联稳压器、信号解调模块、输出信号整形模块、输出驱动模块；
所述整流模块，用于从所述磁耦功率传输器件接收所述功率信号，将所述功率信号转换为直流信号；
所述并联稳压器，用于对所述直流信号进行调节，使所述直流信号保持稳定；
所述第二电源管理模块，用于根据所述直流信号为所述输出驱动芯片内的各模块供电；
所述信号解调模块，用于对从所述磁耦信号传输器件接收的控制信号进行解调处理；
所述输出信号整形模块，用于对所述信号解调模块解调后的信号进行整形还原；
所述输出驱动模块，用于将所述输出信号整形模块整形还原后的信号进一步处理放大后输出。
11.根据权利要求10所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输出驱动芯片还包括：
第二谐振补偿模块，用于从所述磁耦功率传输器件接收所述功率信号，对所述功率信号进行电抗功率补偿后输出至所述整流模块。
12.根据权利要求10所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述输出驱动芯片还包括：
信号有效性判断模块，用于对所述信号解调模块和/或所述输出信号整形模块输出的信号进行判断，触发所述输出信号整形模块对不符合有效性判断基准的信号进行屏蔽处理。
13.根据权利要求1所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述电路还包括：
功率管模块，用于根据所述输出驱动模块输出的控制信号导通或断开。
14.根据权利要求13所述的磁耦合隔离继电器电路，其特征在于，所述功率管模块包括两个或以上的功率器件。
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