[发明专利]一种数字电气隔离装置

说明书

本发明公开了一种数字电气隔离装置，包括发射端，用于产生发射输出的第一电信号；压电换能器，用于接收所述发射端发出的第一电信号，所述压电换能器在其内部将所述第一电信号依次转换为机械信号、第二电信号，然后将所述第二电信号输出至接收端；接收端，用于接收由所述压电换能器发来的第二电信号。本发明解决了现有技术中隔离装置存在能耗高、效率低、体积大、笨重等缺点，提供一种数字电气隔离装置，该装置成本低、体积小、集成度高，便于推广使用。

技术领域

本发明属于电气隔离技术领域，具体涉及一种数字电气隔离装置。

背景技术

电气隔离(Galvanic isolation)是指在电路中避免电流直接从某一区域流到另外一区域的方式，也就是在两个区域间不建立电流直接流动的路径。虽然电流无法直接流过，但能量或是资讯仍可以经由其他方式传递，例如电磁感应或电磁波，或是利用光学、声学或是机械的方式进行。

现有电气隔离技术有变压器隔离和电容器隔离等。变压器隔离靠磁通量互相耦合一次侧和二次侧的线圈之间没有导体使电流可以直接流过(自耦变压器的一次侧和二次侧是相连的，因此没有电气隔离的功能)，依照工业标准，二个线圈之间的电压差可以高达数千伏特(隔离电压)，而不会有绝缘破坏的情形。此放大器也是依类似的原理运作。变压器一般会用来改变交流电压的大小，而匝数比1:1的隔离变压器则用在安全相关的应用上。目前有些芯片也使用变压器进行隔离。现有变压器隔离存在能耗高，效率低，体积大，笨重等问题。

电容器隔离，电容器可以允许交流电通过，但是会阻隔直流电，因此可以在不同直流电压的电路中传递交流信号，不过若电压差过大，电容器也可能会失效，变成二端直接短路的情形。

因此，现如今缺少一种成本低、体积小、集成度高的隔离装置。

发明内容

本发明的技术解决问题是：解决现有技术中隔离装置存在能耗高、效率低、体积大、笨重等缺点，提供一种数字电气隔离装置，该装置成本低、体积小、集成度高，便于推广使用。

本发明的技术解决方案是：

一种数字电气隔离装置，包括

发射端，用于产生发射输出的第一电信号；

压电换能器，用于接收所述发射端发出的第一电信号，所述压电换能器在其内部将所述第一电信号依次转换为机械信号、第二电信号，然后将所述第二电信号输出至接收端；

接收端，用于接收由所述压电换能器发来的第二电信号。

本发明提供的数字电气隔离装置，采用半导体工艺将所述压电换能器与所述发射端、所述接收端集成在一起。

所述发射端、所述压电换能器与所述接收端集成在至少一个晶圆上。

本发明实施例提供的数字电气隔离装置，所述发射端、所述压电换能器与所述接收端依次集成在相邻的三个晶圆上。

所述发射端通过CMOS工艺集成在第一晶圆上，所述压电换能器通过SAW filter工艺集成在第二晶圆上，所述接收端通过CMOS工艺集成在第三晶圆上。

本发明实施例提供的数字电气隔离装置，所述发射端包括：混频器，用于将数据输入信号Attain与CLK信号进行混频，将所述数据输入信号Attain搬移到CLK信号的频率f0上；第一放大器INV1，用于放大所述混频器发来的信号，输出放大后的TXB信号至所述压电换能器的第一输入端；第二放大器INV2，用于放大所述混频器发来的信号，输出放大后的TXA信号至所述压电换能器的第二输入端；其中，所述TXB信号与所述TXA信号幅度相同，相位相反。