一种毫米波隔离继电器的制作方法

本发明涉及集成电路设计，尤其涉及一种毫米波隔离继电器。

背景技术：

1、继电器是一种电气控制设备，用于在电路中开启或关闭电路。继电器具有如下作用：实现输入端和输出端的电隔离，保护电路和设备安全；承受高功率负载，控制大电流和高电压的电路；触点可以打开和关闭，具有可逆性，可用于多种应用场景。

2、光耦继电器是一种无接触的电子开关，以光作为媒介传输能量，亦是固态继电器中目前运用最广、最主要的一种类型。如图1所示，为现有技术中的光耦继电器的电路结构示意图；具体地，所述光耦继电器由光电传感器和集成在同一封装内的输出开关(通常是开关三极管或场效应晶体管)组成。光电传感器包括发光二极管和光敏电阻或光敏晶体管，发光二极管通过电流激活产生光信号，并由光敏电阻接收光信号，并输出信号用于控制输出开关的状态。例如，当接收器接收到光信号时，输出开关被打开；当接收器没有光信号时，输出开关被关闭。光耦继电器可以实现输入和输出之间的电隔离和信号传输，提高电气系统的安全性和可靠性。

3、但是，现有技术中的光耦继电器存在如下技术缺陷：

4、(1)速度限制：光耦继电器的响应速度相对较慢，受到发光二极管和光敏元件的特性限制；这可能不适用于一些需要快速切换的应用场景；

5、(2)光衰减：从发射器到接收器的光传输过程中，光信号会受到衰减；因此，在长距离传输或光衰减较强的情况下，可能需要额外的增益或补偿措施；

6、(3)温度依赖性：光耦继电器的工作性能可能会受温度影响，特别是光传感器和输出开关的光敏元件；在高温或低温环境下，可能需要考虑温度补偿或热管理措施。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种毫米波隔离继电器，在实现电隔离和信号传输的基础上，提升信号响应速度且不易受到电路元器件性能的影响。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种毫米波隔离继电器，包括驱动器，还包括毫米波传输电路；所述毫米波传输电路和所述驱动器集成在同一块芯片上；所述毫米波传输电路包括毫米波发射模块和毫米波接收模块；所述毫米波隔离继电器设置一信号输入接口以及一信号输出接口；所述毫米波发射模块输入端连接所述信号输入接口，所述驱动器的输出端连接所述信号输出接口；所述毫米波接收模块的输出端与所述驱动器的输入端连接，所述毫米波发射模块和毫米波接收模块之间设置隔离带；所述毫米波隔离继电器还包括dc-dc电源电路、整流电路、稳压电路以及变压器；所述变压器包括初级绕线组和次级绕线组，所述初级绕线组和次级绕线组之间设置所述隔离带；所述dc-dc电源电路的输入端与所述电源电压连接，所述dc-dc电源电路的输出端与所述初级绕线组连接，所述次级绕线组与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述稳压电路的输入端连接，所述稳压电路的输出端与正电源电压连接；所述毫米波接收模块的输入端还与所述稳压电路的输出端连接。

3、其中，所述毫米波发射模块包括：毫米波发射电路和发射天线；所述毫米波接收模块包括：毫米波接收电路和接收天线；所述毫米波发射电路的第一输入端与所述信号输入接口连接，第二输入端与第一电源电压连接，输出端与所述发射天线连接；所述接收天线与所述毫米波接收电路的第一输入端连接；所述毫米波接收电路第二输入端与所述稳压电路连接，输出端与所述驱动器的第一输入端连接；所述驱动器的第二输入端与所述稳压电路连接；所述毫米波接收电路的第二输入端、所述驱动器的第二输入端均与所述正电源电压连接。

4、其中，所述驱动器通过所述信号输出接口连接电力开关。

5、其中，所述电力开关是由固态器件组成的电子开关设备；所述电力开关包括第一mos管和第二mos管；所述第一mos管与所述第二mos管均为n沟道型mos管，所述第一mos管与所述第二mos管的栅极均与所述驱动器的输出端连接，所述第一mos管与所述第二mos管的源极彼此连接，且供电电源的正极端连接在所述第一mos管与所述第二mos管的源极之间；所述第一mos管与所述第二mos管的漏极分别连接至外围被驱动电路。

6、其中，所述电力开关是由机械触点组成的机械继电器；所述电力开关包括电磁线圈与触点系统；其中，所述电磁线圈的的两端分别与所述第二电源电压和所述驱动器的输出端连接，所述触点系统的第一触点和第二触点分别连接至外围被驱动电路。

7、其中，所述毫米波传输电路为毫米波传输芯片。

8、其中，所述稳压电路为低压差线性稳压器。

9、本发明的有益效果在于：在由dc-dc电源电路、变压器、整流电路和稳压电路所组成的为继电器和其他电路提供所需电源的电路基础上，还设置了毫米波传输电路以实现基于毫米波通讯的电隔离和信号传输功能，目前毫米波通讯可以实现最高10gbps的通讯速率，具备响应速度快，传输延时低(<10ns)的特性，因此可以通过毫米波隔离实现更高的耐压能力和cmti能力，使得继电器的安全性更高；进一步地，毫米波通讯具有可靠性高，性能受温度影响小的特点，并且方便集成片内dc-dc电源，因此将毫米波传输电路集成在电源电路上，一方面可以实现信号、电源隔离一体设计，另一方面还可以解决现有技术中的继电器电路容易受到温度影响的技术缺陷，从而提升隔离继电器的性能稳定性。

技术特征：

1.一种毫米波隔离继电器，包括驱动器，其特征在于，还包括毫米波传输电路；

2.根据权利要求1所述的毫米波隔离继电器，其特征在于，所述毫米波发射模块包括：毫米波发射电路和发射天线；

3.根据权利要求2所述的毫米波隔离继电器，其特征在于，所述驱动器通过所述信号输出接口连接电力开关。

4.根据权利要求3所述的毫米波隔离继电器，其特征在于，所述电力开关是由固态器件组成的电子开关设备；

5.根据权利要求3所述的毫米波隔离继电器，其特征在于，所述电力开关是由机械触点组成的机械继电器；

6.根据权利要求1～5任意一项所述的毫米波隔离继电器，其特征在于，所述毫米波传输电路为毫米波传输芯片。

7.根据权利要求1任意一项所述的毫米波隔离继电器，其特征在于，所述稳压电路为低压差线性稳压器。

技术总结
本发明公开一种毫米波隔离继电器，包括驱动器、毫米波传输电路、DC‑DC电源电路、整流电路、稳压电路以及变压器；毫米波传输电路包括毫米波发射模块和毫米波接收模块；毫米波接收模块的输出端与驱动器的输入端连接，毫米波发射模块和毫米波接收模块之间设置隔离带；变压器包括初级绕线组和次级绕线组，之间设置隔离带；DC‑DC电源电路的输出端与初级绕线组连接，次级绕线组与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与正电源电压连接；毫米波接收模块的输入端还与稳压电路的输出端连接。通过本发明，在实现电隔离和信号传输的基础上，提升信号响应速度且不易受到电路元器件性能的影响。

技术研发人员：李成,张亚运
受保护的技术使用者：德氪微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15