包括双向调整器的隔离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隔离技术，且更具体地涉及在具有不同的电压域的系统之间的提供隔离。
【背景技术】
[0002]在一般应用中，机电系统提供一个或多个用于监控机电系统的信号和/或接收一个或多个用于控制机电系统的信号。在正常操作期间，在机电系统的域和监控器或控制系统的域之间可存在大的DC或瞬态电压差，因此需要在机电系统和监控器或控制系统之间提供隔离势皇。例如，一个域可相对于一电压接地，该电压相对于接地切换数十、数百或数千伏特，而另外一个域则具有3V或5V的电压摆幅。因此，中间系统包括防止破坏性的电流在机电系统和监控器或控制系统之间流动的隔离。虽然该隔离防止机电系统通过直接传导路径耦合到监控器或控制系统，但是隔离通道允许在这两个系统之间的通信。
[0003]光隔离是用于提供期望隔离的技术。参考图1，一个示例性的可编程逻辑控制(PLC)应用使用光隔离器来在具有24V的电压域的示例性机电系统和具有一般5V但可根据应用而改变的电压域的监控器系统的驱动器107之间的提供隔离。响应于通过节点101的电流供应，发光二极管(LED) 103发射由光电晶体管105接收的光，光电晶体管105生成使驱动器107接通的信号。驱动器107可耦合到监控器系统的微控制器单元。
[0004]图1的光隔离器的一个缺点是，LED 103的输出取决于通过节点101的电流的强度。也就是说，通过节点101的电流越强，LED 103就被越强地驱动，且LED 103的输出就越强，这可导致不希望有的开关/切换特性。此外，光隔离器可易受共模输入瞬变影响，当共模瞬变在输入高状态期间出现时需要外部电阻器111超驰(override)驱动LED 103以保持LED 103接通。然而，由于当控制电流经由控制晶体管112被关闭时会发生通过外部电阻器111的功率耗散，因此外部电阻器111的使用减小了在操作期间的效率。
[0005]因此，理想的是提供具有对输入共模瞬变的较大免疫性和提高的操作效率的改进的隔离技术。
【发明内容】
[0006]在本发明的至少一个实施方式中，提供了一种装置，包括第一端子、第二端子、双向调整器电路和功能电路。双向调整器电路配置成响应于输入电流以第一极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。双向调整器电路还配置成响应于输入电流以与第一极性相反的第二极性流经第一端子和第二端子而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。功能电路由该电压供电并配置成使用该电压来产生信号。信号指示输入电流的存在。双向调整器电路可包括耦合在第一端子和第二端子之间的第一电路。第一电路可包括第一电源节点。双向调整器电路可包括耦合在第一端子和第二端子之间的第二电路。第二电路可与第一电路并联地耦合。第二电路可包括第二电源节点。双向调整器电路可包括耦合在第一电路和第二电路之间的第三电路。第三电路可配置成产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。该电压可响应于输入电流具有第一极性而具有第一极性，且电压可响应于输入电流具有第二极性而具有第一极性。
[0007]在本发明的至少一个实施方式中，提供了一种方法，包括接收流经第一端子和第二端子的输入电流。该输入电流是具有第一极性的第一输入电流和具有与第一极性相反的第二极性的第二输入电流之一。该方法包括响应于输入电流而产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压。该电压响应于第一输入电流被接收而具有第一极性，且电压响应于第二输入电流被接收而具有第一极性。该方法包括利用该电压来产生在功能电路中的指示输入电流的存在的信号。该方法包括将信号的表示横跨电压隔离势皇提供到隔离链路。产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压可包括响应于输入电流是第一输入电流而从第一端子到第一电源节点、从第一电源节点到第二电源节点以及从第二电源节点到第二端子吸收电流。产生横跨第一电源节点和第二电源节点的电压可包括响应于输入电流是第二输入电流而从第二端子到第一电源节点、从第一电源节点到第二电源节点以及从第二电源节点到第一端子获取电流。
【附图说明】
[0008]通过参考附图，将可更好地理解本发明，并且其许多的目的、特征和优点将对本领域中的技术人员变得明显。
[0009]图1示出一个现有技术的光隔离器。
[0010]图2A示出一个示例性的隔离系统。
[0011]图2B示出图2A的隔离系统的示例性传输信号。
[0012]图2C示出图2A的隔离系统的系统结构图。
[0013]图3示出包括示例性并联调整器的图2A的隔离系统的一个实施方式。
[0014]图4示出表示图2A和2B的调整器的示例性电流/电压关系的曲线。
[0015]图5示出隔离系统的一个实施方式，其包括调整器和静电放电保护电路。
[0016]图6A示出配置成从高压系统吸收电流的示例性隔离器电路。
[0017]图6B示出配置成向高压系统提供电流的示例性隔离器电路。
[0018]图7示出包括与本发明的至少一个实施方式一致的双向调整器的示例性隔离系统。
[0019]图8示出表示图7的双向调整器的示例性电流/电压关系的曲线。
[0020]图9示出与本发明的至少一个实施方式一致的示例性双向调整器。
[0021]图10示出与本发明的至少一个实施方式一致的包括双向调整器和电容隔离的示例性隔呙系统。
[0022]图11示出与本发明的至少一个实施方式一致的用于图7的系统的示例性发射机和接收机电路。
[0023]图12示出与本发明的至少一个实施方式一致的包括双向调整器的电容隔离系统的一个示例性单端实施方式。
[0024]图13示出与本发明的至少一个实施方式一致的用于隔离的包括双向调整器并使用磁阻耦合器的隔离器系统的一个示例性实施方式。
[0025]图14示出与本发明的至少一个实施方式一致的用于隔离的包括双向调整器并使用变压器的隔离器系统的一个示例性实施方式。
[0026]图15示出可用于图14的发射机的示例性振荡器。
[0027]图16示出可在图14的隔离系统中使用的接收电路的系统结构图。
[0028]在不同附图中使用的相同的参考符号指示相似或相同的项目。
【具体实施方式】
[0029]参考图2A，隔离系统200是可被用来代替例如图1所示的现有技术隔离器的改进的隔离器的一个实施方式。通过提供集成电路芯片201、集成电路芯片203和隔离链路206来实现隔离系统200。隔离链路206可通过使用各种技术来实现，并包括利用电容、电感(变压器)、电磁技术或其组合允许在集成电路芯片203上的电压域和在集成电路芯片206上的电压域之间的通信的隔离通道。要被传输跨过隔离通道的信号在隔离链路的一侧上的传输电路211内产生，且该信号通过使用隔离链路206而在芯片之间被传输。通常，传输电路211使用信号驱动隔离链路206，以使得能量横跨隔离链路被传输。传输电路211和接收电路215 (且在一些情况下包括隔离链路206的部分)通过利用常规处理技术而被制造在集成电路上，且高电压势皇根据常规处理技术由在导电层之间形成的非导电材料导致的导电层分离而形成。在一个示例性的实施方式中，高电压势皇可提供几千伏(例如高达大约五千伏)的电压隔离。
[0030]集成电路芯片201包括对应于图1所示的光隔离器的阳极和阴极的两个管脚217和219。然而，在图2A中所示和在本文进一步描述的隔离方法使用电容、电感(变压器)和电磁技术或其组合来提供改进的性能，而不是依赖于光电二极管。然而，为了代替例如图1所示的光电二极管被利用的现有技术隔离器实施方式，除了使用管脚提供的功率以外，可能没有其它功率可用于操作变压器211。因此，