一种数字电容隔离器制造技术

本发明专利技术公开了一种数字电容隔离器，包括信号调制发送模块、隔离电容模块、共模瞬态抗扰度增强模块、信号接收解调模块，其中信号调制发送模块处于第一电压域，用于将输入信号调制转换为全差分信号后经隔离电容模块同时传输给处于第二电压域的共模瞬态抗扰度增强模块和信号接收解调模块，共模瞬态抗扰度增强模块用于减小全差分信号中的共模干扰，接收解调模块用于将全差分信号解调还原为原输入信号。本发明专利技术可以有效提高隔离器的共模瞬态脉冲抗扰度即CMTI，可将CMTI提升至500kV/us，即在500kV/us的CMTI下，输入信号还能正常传输。输入信号还能正常传输。输入信号还能正常传输。

【技术实现步骤摘要】
一种数字电容隔离器


[0001]本专利技术属于隔离器件设计
，具体涉及一种数字电容隔离器。

技术介绍

[0002]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。用SiO2做隔离介质的电容型隔离器，采用标准CMOS工艺，具有传输速率高、延时低、寿命长、耐压高等优点。
[0003]数字隔离器通常包括发送端(即调制模块)、接收端(即解调模块)以及隔离电容模块，发送端将传输信号调制为可以经过隔离电容的信号，接收端将经过隔离电容的信号解调回传输信号，隔离电容连接信号发射和接收端，调制解调方案一般分为脉冲调制和OOK调制两种方案。
[0004]CMTI指共模瞬态信号抑制度，隔离器两端处于不同的电压域，信号从一侧电压域到另一侧电压域存在电压域传递，会在接收端产生共模瞬态信号，不同的电压上升速率会产生不同大小的共模瞬态信号，此共模瞬态信号会在接收端产生共模转差模以及影响直流工作点，从而造成误判。
[0005]为避免误判，提高隔离器CMTI指标变成了隔离器设计的重点指标之一。如公开号为CN114244347A的中国专利提出了一种用于四端口隔离器的CMT抑制电路及四端口隔离器，其也是通过检测CMT事件来做出反应，但其检测复杂，时间长，不能对瞬间CMT响应，同时其只有泄放电路而没有补充电路。又如公开号为CN112019206A的中国专利申请提出了一种数字隔离器，其通过滤波降低低频CMT信号，但是对于高频CMT信号却无能为力。

技术实现思路

[0006]鉴于上述，本专利技术提供了一种数字电容隔离器，可以有效提高隔离器的共模瞬态脉冲抗扰度即CMTI。
[0007]一种数字电容隔离器，包括信号调制发送模块、隔离电容模块、共模瞬态抗扰度增强模块以及信号接收解调模块，其中：
[0008]所述信号调制发送模块处于第一电压域，用于将输入信号调制转换为全差分信号后经隔离电容模块同时传输给处于第二电压域的共模瞬态抗扰度增强模块和信号接收解调模块；
[0009]所述共模瞬态抗扰度增强模块用于减小全差分信号中的共模干扰；
[0010]所述接收解调模块用于将全差分信号解调还原为原输入信号。
[0011]进一步地，所述共模瞬态抗扰度增强模块包括：
[0012]共模瞬态信号检测电路，用于检测全差分信号中的共模瞬态脉冲信号(即共模电流)；
[0013]共模瞬态信号处理电路，用于判断共模瞬态脉冲信号的大小和正负，并基于判断结果来控制共模瞬态抗扰度增强执行电路的工作状态；
[0014]共模瞬态抗扰度增强执行电路，用于减小流入信号接收解调模块的共模电流或补偿从信号接收解调模块流出的共模电流。
[0015]进一步地，当没有共模瞬态脉冲信号出现时，所述共模瞬态信号检测电路、共模瞬态信号处理电路、共模瞬态抗扰度增强执行电路都处于关闭状态；当出现共模瞬态脉冲信号时，所述共模瞬态信号检测电路、共模瞬态信号处理电路、共模瞬态抗扰度增强执行电路可瞬间启动并做出响应。
[0016]进一步地，所述共模瞬态信号检测电路包括正共模瞬态信号检测电路和负共模瞬态信号检测电路；所述共模瞬态信号检测电路具有工作阈值，正共模瞬态信号检测电路具有正阈值，负共模瞬态信号检测电路具有负阈值；当正共模瞬态信号检测电路检测到正共模瞬态脉冲信号低于正阈值时，则视为未检测出该信号；当检测到正共模瞬态脉冲信号高于正阈值时，则正共模瞬态信号检测电路输出该信号；当负共模瞬态信号检测电路检测到负共模瞬态脉冲信号高于负阈值时，则视为未检测出该信号；当检测到负共模瞬态脉冲信号低于负阈值时，则负共模瞬态信号检测电路输出该信号；因此，所述共模瞬态信号检测电路可分别检测正共模瞬态脉冲信号和负共模瞬态脉冲信号。
[0017]进一步地，所述共模瞬态信号检测电路采用两个比较器分别作为正共模瞬态信号和负共模瞬态信号的检测器件；用于检测正共模瞬态脉冲信号的比较器的正输入端接信号接收解调模块的输入端，负输入端接一个固定偏置的正阈值电压，输出端连接共模瞬态信号处理电路，当有高于正阈值电压的正共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器输出翻转信号至共模瞬态信号处理电路，当没有高于正阈值电压的正共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器保持正常信号输出至共模瞬态信号处理电路；用于检测负共模瞬态脉冲信号的比较器的正输入端接信号接收解调模块的输入端，负输入端接一个固定偏置的负阈值电压，输出端连接共模瞬态信号处理电路，当有低于负阈值电压的负共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器输出翻转信号至共模瞬态信号处理电路，当没有低于负阈值电压的负共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器保持正常信号输出至共模瞬态信号处理电路。
[0018]进一步地，所述共模瞬态信号处理电路包括内含防抖动电路的正共模瞬态处理电路和负共模瞬态处理电路；正共模瞬态处理电路接收并处理正共模瞬态脉冲信号检测电路输出的信号，负共模瞬态处理电路接收并处理负共模瞬态脉冲信号检测电路传出的信号；当正共模瞬态信号检测电路检测出正共模瞬态脉冲信号时，对应的正共模瞬态处理电路控制共模瞬态抗扰度增强执行电路工作，并通过内部防抖动电路使其进入工作状态且保持一段固定时间后退出工作状态；当负共模瞬态信号检测电路检测出负共模瞬态脉冲信号时，对应的负共模瞬态处理电路控制共模瞬态抗扰度增强执行电路工作，并通过内部防抖动电路使其进入工作状态且保持一段固定时间后退出工作状态；此外，所述共模瞬态信号处理电路也可通过防抖动电路使其进入工作状态且跟随检测到的共模瞬态脉冲信号，在共模瞬态脉冲信号消失时退出工作状态。
[0019]进一步地，所述共模瞬态信号处理电路通过电流开关来控制控制共模瞬态抗扰度增强执行电路的工作状态，当共模瞬态信号检测电路检测到共模瞬态脉冲信号时，共模瞬态信号处理电路控制打开电流开关以增大流过共模瞬态抗扰度增强执行电路的电流，以实现共模瞬态抗扰度增强执行电路拉电流或者灌电流的功能。
[0020]进一步地，所述共模瞬态抗扰度增强执行电路包括正共模瞬态信号可变阻抗以及
负共模瞬态信号可变阻抗；当检测到正共模瞬态脉冲信号时，共模瞬态抗扰度增强执行电路通过正共模瞬态信号可变阻抗将共模电流从信号接收解调模块的输入端下拉至地，减小流入信号接收解调模块的共模电流；当检测到负共模瞬态脉冲信号时，共模瞬态抗扰度增强执行电路通过负共模瞬态信号可变阻抗将共模电流从电源下灌至信号接收解调模块输入端，补偿从信号接收解调模块流出的共模电流。
[0021]进一步地，所述共模瞬态抗扰度增强执行电路通过共模瞬态信号可变阻抗下拉或者下灌的电流大小可随共模瞬态脉冲信号大小动态变化。
[0022]进一步地，所述共模瞬态信号可变阻抗具有直流阻抗低，交流阻抗高的特点，可采用受控电流源实现。
[0023]进一步地，所述共模瞬态抗扰度增强执行电路采用两个受控电流源H1和H2分别作为正共模瞬态信号可变阻抗和负共模瞬态信号可变阻抗，受控电流源H1的正端接信号接收解调模块的输入端，负端接地，当正共模瞬态信号检测电路检测到正共模瞬态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字电容隔离器，其特征在于：包括信号调制发送模块、隔离电容模块、共模瞬态抗扰度增强模块以及信号接收解调模块，其中：所述信号调制发送模块处于第一电压域，用于将输入信号调制转换为全差分信号后经隔离电容模块同时传输给处于第二电压域的共模瞬态抗扰度增强模块和信号接收解调模块；所述共模瞬态抗扰度增强模块用于减小全差分信号中的共模干扰；所述接收解调模块用于将全差分信号解调还原为原输入信号。2.根据权利要求1所述的数字电容隔离器，其特征在于：所述共模瞬态抗扰度增强模块包括：共模瞬态信号检测电路，用于检测全差分信号中的共模瞬态脉冲信号；共模瞬态信号处理电路，用于判断共模瞬态脉冲信号的大小和正负，并基于判断结果来控制共模瞬态抗扰度增强执行电路的工作状态；共模瞬态抗扰度增强执行电路，用于减小流入信号接收解调模块的共模电流或补偿从信号接收解调模块流出的共模电流。3.根据权利要求2所述的数字电容隔离器，其特征在于：所述共模瞬态信号检测电路包括正共模瞬态信号检测电路和负共模瞬态信号检测电路；所述共模瞬态信号检测电路具有工作阈值，正共模瞬态信号检测电路具有正阈值，负共模瞬态信号检测电路具有负阈值；当正共模瞬态信号检测电路检测到正共模瞬态脉冲信号低于正阈值时，则视为未检测出该信号；当检测到正共模瞬态脉冲信号高于正阈值时，则正共模瞬态信号检测电路输出该信号；当负共模瞬态信号检测电路检测到负共模瞬态脉冲信号高于负阈值时，则视为未检测出该信号；当检测到负共模瞬态脉冲信号低于负阈值时，则负共模瞬态信号检测电路输出该信号；因此，所述共模瞬态信号检测电路可分别检测正共模瞬态脉冲信号和负共模瞬态脉冲信号。4.根据权利要求3所述的数字电容隔离器，其特征在于：所述共模瞬态信号检测电路采用两个比较器分别作为正共模瞬态信号和负共模瞬态信号的检测器件；用于检测正共模瞬态脉冲信号的比较器的正输入端接信号接收解调模块的输入端，负输入端接一个固定偏置的正阈值电压，输出端连接共模瞬态信号处理电路，当有高于正阈值电压的正共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器输出翻转信号至共模瞬态信号处理电路，当没有高于正阈值电压的正共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器保持正常信号输出至共模瞬态信号处理电路；用于检测负共模瞬态脉冲信号的比较器的正输入端接信号接收解调模块的输入端，负输入端接一个固定偏置的负阈值电压，输出端连接共模瞬态信号处理电路，当有低于负阈值电压的负共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器输出翻转信号至共模瞬态信号处理电路，当没有低于负阈值电压的负共模瞬态脉冲信号出现时，该比较器保持正常信号输出至共模瞬态信号处理电路。5.根据权利要求2所述的数字电容隔离器，其特征在于：所述共模瞬态信号处理电路包括内含防抖动电路的正共模瞬态处理电路和负共模瞬态处理电路；正共模瞬态处理电路接收并处理正共模瞬态脉冲信号检测电路输出的信号，负共模瞬态处理电路接收并处理负共模瞬态脉冲信号检测电路传出的信号；当正共模瞬态信号检测电路检测出正共模瞬态脉冲信号时，对应的正共模瞬态处理电路控制共模瞬态抗扰度增强执行电路工作，并通过内部
防抖动电路使其进入工作状态且保持一段固定时间后...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾京波，奚剑雄，何乐年，
申请(专利权)人：杭州悦芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：