CN219018800U - 抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器 - Google Patents
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Abstract
实用新型涉及数字隔离器技术领域，具体涉及一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，包括依次相连的发射端、OOK模块隔离屏障和检波电路，还包括钳位模块和预放大电路，预放大电路的一端和隔离屏障相连，另一端和检波电路相连，钳位模块的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地。当正或负dV/dt噪声来临时，钳位模块将引导位移电流到地，避免封闭回路。
Description
技术领域
本实用新型涉及数字隔离器技术领域，具体涉及一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器。
背景技术
数字隔离器是一种用于电气隔离的芯片，电气隔离通常是将低压域和高圧域之间通过介质进行隔离，而数字信号则通过一定的传输方式进行传输。数字隔离器的隔离方式主要分为光耦隔离、电容隔离、电感隔离三种。光耦隔离方式利用光、电之间的转化来传输信号，这种方式不仅传输延时长而且寿命较短，只适合于低速、低成本、对可靠性要求不高的应用，已经不能满足现在系统对隔离器的性能要求。随着工业电子领域对于电子设备性能要求的不断提升，数字隔离器正朝小体积、低功耗、速度快等方向快速发展，电感隔离和电容隔离在一些场合中逐步取代光电隔离。电容隔离利用耐压电容耦合信号，因具有传输延时短、耐压电压等级高、抗电磁干扰能力强等特点被广泛采用。
图1显示了dV/dt噪声如何破坏电容式隔离的栅极驱动电路。随着后级驱动功率半导体的通断，浮动地电位GND2从零快速变化到母线电压。根据I=C×dV/dt可得，位移电流I1和I2流向低压侧的A、B节点的半导体功率器件，并在R上形成压降影响高压侧的共模电平。位移电流导致解调器出现故障不能正常的恢复PWM信号。为此，提出了钳位结构和dV/dt噪声抵消电路来解决这一问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，解决现有技术中dV/dt噪声会破坏电容式隔离的栅极驱动电路的问题。
为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，包括依次相连的发射端、OOK模块隔离屏障和检波电路，还包括钳位模块和预放大电路，预放大电路的一端和隔离屏障相连，另一端和检波电路相连，钳位模块的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地。
进一步的技术方案是，钳位模块包括二极管和电阻，电阻的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地，二极管的两端分别接入电阻的两端。
更进一步的技术方案是，OOK模块和隔离屏障之间接入有dV/dt泄放电路。
更进一步的技术方案是，dV/dt泄放电路包括PMOS晶体管，PMOS晶体管的一端接入OOK模块和隔离屏障之间，另一端接地。
更进一步的技术方案是，dV/dt泄放电路还包括NMOS晶体管，NMOS晶体管的一端和PMOS晶体管相连，另一端接地。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：当正或负dV/dt噪声来临时，钳位模块将引导位移电流到地，避免封闭回路。
附图说明
图1为现有技术中电容式隔离的栅极驱动电路中的dV/dt噪声。
图2为本实用新型一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器的整体框架图。
图3为本实用新型一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器的钳位模块电路图。
图4为本实用新型一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器泄放电路电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图2至图4所示为本实用新型实施例。
实施例1：
如图2、3所示，一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，包括依次相连的发射端、OOK模块隔离屏障和检波电路，其特征在于，还包括钳位模块和预放大电路，预放大电路的一端和隔离屏障相连，另一端和检波电路相连，钳位模块的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地。
钳位模块包括二极管和电阻，电阻的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地，二极管的两端分别接入电阻的两端。钳位结构由二极管和电阻组成。在信号传输路径中使用二极管进行电压钳位。Ciso用于屏蔽电压使偏置保持稳定。当正或负dV/dt噪声来临时时，半导体功率器件上的二极管将引导位移电流到地，避免封闭回路。箭头路径线表示位移电流的流向。电阻R上的钳位结构进一步防止了额外的瞬态电压降。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图4所示， OOK模块和隔离屏障之间接入有dV/dt泄放电路。
dV/dt泄放电路包括PMOS晶体管，PMOS晶体管的一端接入OOK模块和隔离屏障之间，另一端接地。
dV/dt泄放电路还包括NMOS晶体管，NMOS晶体管的一端和PMOS晶体管相连，另一端接地。
dV/dt噪声泄放电路包括4个(PMOS晶体管M23、M24、M27、M28和4个NMOS晶体管M25、M26、M29、M30。Vbias低压侧内部带隙电路提供的偏置电位，基本上与温度无关，并提供固定电压。电流泄放路径包括由晶体管M23、M24、 M25、M27、M28,、M29形成的电流路径，用于检测输出电压是否大于PMOS晶体管阈值电压。在没有dV/dt噪声泄放电路的情况下，dV/dt噪声会导致电流ICM流向低压侧使低压侧向高压侧传输错误数据，如图4所示。在dV/dt噪声来临时，瞬态变化的电压使晶体管M23、M24、M27、M28打开。ICM分岔使电流通过dV/dt噪声泄放电路流向地。M26和M30确保流入低压侧的电流可以忽略不计，偏置电压Vbias几乎保持不变。在没有dV/dt噪声时dV/dt噪声泄放电路并不工作。因此，dV/dt噪声泄放电路为ICM提供了备用路径，防止误码现象。dV/dt噪声泄放电路为ICM提供了备用路径，从而防止电流流向低压侧。当数据信号较低时，备用路径防止输出信号的错误打开，同时确保路径在正常操作期间保持空闲。
尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (5)
1.一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，包括依次相连的发射端、OOK模块隔离屏障和检波电路，其特征在于，还包括钳位模块和预放大电路，所述预放大电路的一端和隔离屏障相连，另一端和所述检波电路相连，所述钳位模块的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，其特征在于：所述钳位模块包括二极管和电阻，所述电阻的一端接入预放大电路和隔离屏障之间，另一端接地，所述二极管的两端分别接入电阻的两端。
3.根据权利要求1或2任所述的一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，其特征在于：所述OOK模块和隔离屏障之间接入有dV/dt泄放电路。
4.根据权利要求3所述的一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，其特征在于：所述dV/dt泄放电路包括PMOS晶体管，所述PMOS晶体管的一端接入所述OOK模块和隔离屏障之间，另一端接地。
5.根据权利要求4所述的一种抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器，其特征在于：所述dV/dt泄放电路还包括NMOS晶体管，所述NMOS晶体管的一端和所述PMOS晶体管相连，另一端接地。
Priority Applications (1)
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| CN202223222349.9U CN219018800U (zh) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | 抑制dV/dt噪声的电容式数字隔离器 |
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2022
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