[发明专利]电隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低功率电隔离器(electrical isolator)电路，以用于将低压电路与高压电路隔离，同时提供来自高压电路的模拟信号到低压电路的耦合(coupling)。

背景技术

电源电压供电的消费类产品，如多媒体家庭网络节点，为了安全起见，在电源电压电路和低压电路间需要有电隔离(electrical isolation)。尽管有电隔离，但是经常需要跨过(across)电源电压电路与低压电路之间的电隔离势垒来传送信号。

来自低电压测的电源电压信号的位置(诸如过零点)确定是该需要的一个示例，其中包括将信号从高压侧传输到低压侧。电源电压信号的位置确定得到了应用，如可用于与电源电压周期同步。与电源电压周期的同步可用于实现多个联网产品(如多媒体家庭网络节点)的低电压电路之间的同步通信。电源电压信号的位置确定也可应用于监测电源供应的相位变化，以决定电源供应是否可能会失败。例如，如果24均值(mean)的电源供应的相位变化超过2％，供应失败的可能性就会提高，可采取预防措施，如约定不间断电源供应。

包括将信号从高电压侧传输到低电压侧的该需要的另一个示例是在低电压侧测量高电压侧的电压等级，例如以确定电源电压随时间的变化。

隔离器电路是已知的，但这些往往遇到高功耗、高费用和/或过大尺寸等问题。

因此，本发明提供解决至少一个上述弊端的电隔离器电路。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了输入级，所述输入级包括第一输入端和第二输入端，所述输入级配置用于接收输入电压信号；

输出级，所述输出级包括分别与负载电容的两端电连接的第一输出端和第二输出端；以及

直流隔离器，所述直流隔离器包括连接在所述第一输入端和所述第一输出端之间的第一电容，以及连接在所述第二输入端和所述第二输出端之间的第二电容；其中，

所述第一电容、第二电容和负载电容中的每一个的第一极板和第二极板由印刷电路板的导电层定义，所述第一电容、第二电容和负载电容中的每一个的介质由印刷电路板的非导电部分定义。

所述第一电容、第二电容和负载电容由四个所述导电层定义，所有所述导电层相互间至少部分重叠，以使所述导电层中的一个定义所述负载电容的所述第一极板以及所述第一电容的所述极板中的一个，以及所述导电层中的另一个定义所述负载电容的所述第二极板以及所述第二电容的所述极板中的一个。

所述第一电容的第一极板由所述印刷电路板的第一表面上的第一表面层定义，所述第二电容的第一极板由所述印刷电路板相对的第二表面上的第二表面层定义，所述第一电容的第二极板和所述负载电容的第一电极同时由所述印刷电路板内的第一嵌入层定义，所述第二电容的第二极板和所述负载电容的第二极板同时由第二嵌入层定义，所述第一嵌入层和所述第二嵌入层彼此间隔分开。

所述第一表面层和第二表面层与所述第一嵌入层和第二嵌入层仅部分重叠，所述第一嵌入层和第二嵌入层实质上彼此完全重叠。在该方式中，定义第一电容和第二电容的层的重叠面积小于定义负载电容的层的重叠面积。而且，所述第一嵌入层和第二嵌入层彼此间隔的间距小于所述第一表面层和第一嵌入层中的每一个与所述第二表面层和所述第二嵌入层中的每一个之间的间距。这些设置意味着负载电容要远大于第一和第二电容，如所希望的，即使使用每个都具有相似面积和尺寸的嵌入层时也是这样。

在所提出的使用中，直流(DC)隔离器的所述第一和第二电容将高压交流(AC)信号耦合到负载电容上，以实现通过负载电容的高压AC信号的DC隔离。可配置第一和第二电容以使第一和第二电容与负载电容一起形成分压器，从而实现对通过负载电容的高压AC信号的衰减。电容为分立元件时，适用于高压AC信号到负载电容的耦合，以及适用于负载电容本身，但是成本较高。因此，本发明中采用印刷电路板(即非分立的)来定义第一、第二和负载电容，相对于分立的第一和第二电容而言，成本相对较低。高压AC电路和抵压电路中的至少一个电路设置在印刷电路板上，并通过该印刷电路板互联，其中该印刷电路板定义了第一、第二和负载电容。