包括雙向調整器的隔離器的制造方法

包括雙向調整器的隔離器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隔離技術，且更具體地涉及在具有不同的電壓域的系統之間的提供隔離。
【背景技術】
[0002]在一般應用中，機電系統提供一個或多個用于監控機電系統的信號和/或接收一個或多個用于控制機電系統的信號。在正常操作期間，在機電系統的域和監控器或控制系統的域之間可存在大的DC或瞬態電壓差，因此需要在機電系統和監控器或控制系統之間提供隔離勢皇。例如，一個域可相對于一電壓接地，該電壓相對于接地切換數十、數百或數千伏特，而另外一個域則具有3V或5V的電壓擺幅。因此，中間系統包括防止破壞性的電流在機電系統和監控器或控制系統之間流動的隔離。雖然該隔離防止機電系統通過直接傳導路徑耦合到監控器或控制系統，但是隔離通道允許在這兩個系統之間的通信。
[0003]光隔離是用于提供期望隔離的技術。參考圖1，一個示例性的可編程邏輯控制(PLC)應用使用光隔離器來在具有24V的電壓域的示例性機電系統和具有一般5V但可根據應用而改變的電壓域的監控器系統的驅動器107之間的提供隔離。響應于通過節點101的電流供應，發光二極管(LED) 103發射由光電晶體管105接收的光，光電晶體管105生成使驅動器107接通的信號。驅動器107可耦合到監控器系統的微控制器單元。
[0004]圖1的光隔離器的一個缺點是，LED 103的輸出取決于通過節點101的電流的強度。也就是說，通過節點101的電流越強，LED 103就被越強地驅動，且LED 103的輸出就越強，這可導致不希望有的開關/切換特性。此外，光隔離器可易受共模輸入瞬變影響，當共模瞬變在輸入高狀態期間出現時需要外部電阻器111超馳(override)驅動LED 103以保持LED 103接通。然而，由于當控制電流經由控制晶體管112被關閉時會發生通過外部電阻器111的功率耗散，因此外部電阻器111的使用減小了在操作期間的效率。
[0005]因此，理想的是提供具有對輸入共模瞬變的較大免疫性和提高的操作效率的改進的隔離技術。

【發明內容】

[0006]在本發明的至少一個實施方式中，提供了一種裝置，包括第一端子、第二端子、雙向調整器電路和功能電路。雙向調整器電路配置成響應于輸入電流以第一極性流經第一端子和第二端子而產生橫跨第一電源節點和第二電源節點的電壓。雙向調整器電路還配置成響應于輸入電流以與第一極性相反的第二極性流經第一端子和第二端子而產生橫跨第一電源節點和第二電源節點的電壓。功能電路由該電壓供電并配置成使用該電壓來產生信號。信號指示輸入電流的存在。雙向調整器電路可包括耦合在第一端子和第二端子之間的第一電路。第一電路可包括第一電源節點。雙向調整器電路可包括耦合在第一端子和第二端子之間的第二電路。第二電路可與第一電路并聯地耦合。第二電路可包括第二電源節點。雙向調整器電路可包括耦合在第一電路和第二電路之間的第三電路。第三電路可配置成產生橫跨第一電源節點和第二電源節點的電壓。該電壓可響應于輸入電流具有第一極性而具有第一極性，且電壓可響應于輸入電流具有第二極性而具有第一極性。
[0007]在本發明的至少一個實施方式中，提供了一種方法，包括接收流經第一端子和第二端子的輸入電流。該輸入電流是具有第一極性的第一輸入電流和具有與第一極性相反的第二極性的第二輸入電流之一。該方法包括響應于輸入電流而產生橫跨第一電源節點和第二電源節點的電壓。該電壓響應于第一輸入電流被接收而具有第一極性，且電壓響應于第二輸入電流被接收而具有第一極性。該方法包括利用該電壓來產生在功能電路中的指示輸入電流的存在的信號。該方法包括將信號的表示橫跨電壓隔離勢皇提供到隔離鏈路。產生橫跨第一電源節點和第二電源節點的電壓可包括響應于輸入電流是第一輸入電流而從第一端子到第一電源節點、從第一電源節點到第二電源節點以及從第二電源節點到第二端子吸收電流。產生橫跨第一電源節點和第二電源節點的電壓可包括響應于輸入電流是第二輸入電流而從第二端子到第一電源節點、從第一電源節點到第二電源節點以及從第二電源節點到第一端子獲取電流。
【附圖說明】
[0008]通過參考附圖，將可更好地理解本發明，并且其許多的目的、特征和優點將對本領域中的技術人員變得明顯。
[0009]圖1示出一個現有技術的光隔離器。
[0010]圖2A示出一個示例性的隔離系統。
[0011]圖2B示出圖2A的隔離系統的示例性傳輸信號。
[0012]圖2C示出圖2A的隔離系統的系統結構圖。
[0013]圖3示出包括示例性并聯調整器的圖2A的隔離系統的一個實施方式。
[0014]圖4示出表示圖2A和2B的調整器的示例性電流/電壓關系的曲線。
[0015]圖5示出隔離系統的一個實施方式，其包括調整器和靜電放電保護電路。
[0016]圖6A示出配置成從高壓系統吸收電流的示例性隔離器電路。
[0017]圖6B示出配置成向高壓系統提供電流的示例性隔離器電路。
[0018]圖7示出包括與本發明的至少一個實施方式一致的雙向調整器的示例性隔離系統。
[0019]圖8示出表示圖7的雙向調整器的示例性電流/電壓關系的曲線。
[0020]圖9示出與本發明的至少一個實施方式一致的示例性雙向調整器。
[0021]圖10示出與本發明的至少一個實施方式一致的包括雙向調整器和電容隔離的示例性隔咼系統。
[0022]圖11示出與本發明的至少一個實施方式一致的用于圖7的系統的示例性發射機和接收機電路。
[0023]圖12示出與本發明的至少一個實施方式一致的包括雙向調整器的電容隔離系統的一個示例性單端實施方式。
[0024]圖13示出與本發明的至少一個實施方式一致的用于隔離的包括雙向調整器并使用磁阻耦合器的隔離器系統的一個示例性實施方式。
[0025]圖14示出與本發明的至少一個實施方式一致的用于隔離的包括雙向調整器并使用變壓器的隔離器系統的一個示例性實施方式。
[0026]圖15示出可用于圖14的發射機的示例性振蕩器。
[0027]圖16示出可在圖14的隔離系統中使用的接收電路的系統結構圖。
[0028]在不同附圖中使用的相同的參考符號指示相似或相同的項目。
【具體實施方式】
[0029]參考圖2A，隔離系統200是可被用來代替例如圖1所示的現有技術隔離器的改進的隔離器的一個實施方式。通過提供集成電路芯片201、集成電路芯片203和隔離鏈路206來實現隔離系統200。隔離鏈路206可通過使用各種技術來實現，并包括利用電容、電感(變壓器)、電磁技術或其組合允許在集成電路芯片203上的電壓域和在集成電路芯片206上的電壓域之間的通信的隔離通道。要被傳輸跨過隔離通道的信號在隔離鏈路的一側上的傳輸電路211內產生，且該信號通過使用隔離鏈路206而在芯片之間被傳輸。通常，傳輸電路211使用信號驅動隔離鏈路206，以使得能量橫跨隔離鏈路被傳輸。傳輸電路211和接收電路215 (且在一些情況下包括隔離鏈路206的部分)通過利用常規處理技術而被制造在集成電路上，且高電壓勢皇根據常規處理技術由在導電層之間形成的非導電材料導致的導電層分離而形成。在一個示例性的實施方式中，高電壓勢皇可提供幾千伏(例如高達大約五千伏)的電壓隔離。
[0030]集成電路芯片201包括對應于圖1所示的光隔離器的陽極和陰極的兩個管腳217和219。然而，在圖2A中所示和在本文進一步描述的隔離方法使用電容、電感(變壓器)和電磁技術或其組合來提供改進的性能，而不是依賴于光電二極管。然而，為了代替例如圖1所示的光電二極管被利用的現有技術隔離器實施方式，除了使用管腳提供的功率以外，可能沒有其它功率可用于操作變壓器211。因此，