[发明专利]电容型隔离电路

说明书

对相关申请的交叉引用

本发明是2007年6月30日提交的标题为“BIDIRECTIONAL MULTIPLEXED RF ISOLATOR”的美国专利申请号No.11/772,178(律师卷号No.CYGL-28,319)(该申请案是2005年3月24日提交的标题为“SPREAD SPECTRUMISOLATOR”的待审批的美国申请系列No.11/089,348(律师卷号No.CYGL-27,047)(该申请案又是2008年9月2日发布的标题为“TRANSFORMER ISOLATOR FOR DIGITAL POWER SUPPLY”的美国专利No.7,421,028(律师卷号No.CYGL-26,747)；2008年11月4日发布的标题为“ON-CHIP TRANSFORMER ISOLATOR”的美国专利No.7,447,492(律师卷号No.CYGL-26,768)；2008年5月20日发布的标题为“RF ISOLATOR WITH DIFFERENTIALINPUT/OUTPUT”的美国专利No.7,376,212(律师卷号No.CYGL-26,965)；2008年12月2日发布的标题为“RF ISOLATORFOR ISOLATING VOLTAGE SENSING AND GATE DRIVERS”的美国专利No.7,460,604(律师卷号No.CYGL-27,015)的部份接续申请案)的部份接续申请案)的部份接续申请案，本发明是2008年3月31日提交的标题为“CAPACITIVE ISOLATOR”的共同待审的美国专利申请系列No.12/060,049(律师卷号No.CYGL-28,864)的部份接续申请案。这里全部引用了上面全部申请的内容作为参考。

技术领域

本发明涉及数字隔离器，具体来说，涉及为电压感应和栅极驱动器提供隔离的数字隔离器。

背景技术

在功率转换产品内，需要以较低的成本提供高隔离的高速度数字链路。功率转换产品内的典型的数字链路需要每秒50-100兆位的速度。功率转换产品的输入端和输出端之间的隔离需要在2,500-5,000V范围之内。现有的用于提供高速度数字隔离链路的解决方案集中于使用磁脉冲耦合器、磁性电阻耦合器、电容型耦合器、电感耦合器和光耦合器。

现在请参看图1，显示了使用磁脉冲耦合器来隔离驱动器104和检测器106之间的数字链路102的系统的一般方框图。驱动器104驻留在数字链路102的一端，并通过数字链路102向驻留在数字链路的另一端的检测器106传输信息。在驱动器104和检测器106之间有脉冲变压器108。脉冲变压器108在驱动器104和检测器106之间提供了以电磁方式耦合的变压器。脉冲变压器108响应从驱动器提供的输入，生成脉冲输出，如图2所示。来自驱动器104的输入包括两个脉冲202和204。每一个脉冲202、204都包括上升沿206和下降沿208。响应上升沿206，脉冲变压器108的输出生成正脉冲210。脉冲的下降沿208生成负脉冲212。参考图1和2显示的脉冲变压器电路存在许多缺陷。这些缺陷包括启动，检测器106将不会知道来自驱动器的输入在什么点已经开始，是高还是低，直到检测到第一边缘。另外，万一在脉冲变压器108的脉冲输出中产生任何错误，则检测器106将难以确定何时返回到正常的状态，因为脉冲之间可能有较长的时间。

现在请参看图3，显示了利用磁电阻耦合器的备选的采用现有技术的解决方案。磁电阻耦合器302包括电阻器304和联合变压器306。电阻器304具有响应电阻器周围的磁通量而变化的阻抗值。变压器检测器306利用惠斯通电桥来检测电阻器的磁通量和确定的传输的数据。

图4中显示了驱动器404和检测器406之间的隔离的另一种方法。驱动器404和检测器406在数字链路402的相对的两侧通过电容器408来隔离。电容器408以电容方式将驱动器404和检测器406耦合在一起，以实现隔离的级别。利用电容耦合来隔离数字链路的问题是，电容耦合没有提供共模抑制。

某些隔离器设计所存在的另外的问题涉及从附近的正在发射的GSM、DCS和CDMA移动电话接收到RF干扰。该问题是由以GHz频率充当偶极天线的应用印刷电路板所引起的。这将导致在隔离器以RF频率存在大的共模信号。强烈需要用于最小化这些GHz频率的大的共模信号的某种方式。

如此，将非常需要用于在电源组件内提供对高速度数字链路的隔离的改善的方法。

发明内容