产生用于信号隔离器的通/断键控载波信号的方法和结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及信号隔离器，具体地，设及根据开关键控信号协议操作的信号隔离器。【背景技术】
[0002] 隔离器是在两个电气隔离的电路系统之间交换数据信号的器件。所述电路系统各 自在不同的电压域中操作，所述不同的电压域包括不同的电源电位和不同的地.隔离器件 可W提供穿过隔离阻挡的数据交换，所述隔离阻挡保持了所述的电气隔离。典型的隔离器 件包括微变压器，电容器，磁阻/巨磁阻和光电器件。
[0003]开关健控（"00K")是基于被传输通过所述隔离阻挡的信号的类型确定数字状态 的信令协议。第一数字数据状态（即，数字"1")可W通过传输穿过所述隔离阻档的周期性 信号来表示。第二数字数据状态（数字"0")可W通过不传输信号穿过所述隔离阻挡来表 示.接收器电路将检测所述周期性信号的存在或者不存在，并且从其中解码数字输出。
[0004]基于开关健控的信号隔离器通常具有低效的设计。例如，隔离器发送器包括与所 述隔离器装置分离的高频振荡器W产生载波，该载波变为所述周期性信号。此外，发送器通 常是功耗大的器件.相应地，发明人认识到在本领域中存在用于基于开关键控信号隔离器 的改进的发送器体系结构的需求。
【附图说明】
[0005] 图1说明了根据本发明实施例的隔离器系统。
[0006] 图2说明了根据本发明实施例的发送器和用于此的示例性信号。
[0007] 图3说明了根据本发明另一个实施例的发送器和用于此的示例性信号。
[000引图4说明了根据本发明的进一步实施例的发送器和用于此的示例性信号。
[0009] 图5说明了根据本发明又一个实施例的发送器和用于此的示例性信号。
[0010] 图6说明了根据本发明另一个实施例的发送器。
[0011] 图7说明了根据本发明又一个实施例的发送器。
[0012] 图8示出根据本发明的另一个实施例的隔离器系统的示意图。
[0013] 图9示出根据本发明的实施例的隔离器系统。
[0014] 图10示出根据本发明的实施例的电压管理器的电路图。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的实施例提供用于信号隔离器系统的振荡器，其包括并联连接的电容器和 电感器，两对交又禪合的开关和控制开关。所述电容器，电感器和交又禪合开关形成振荡 器。响应于传递穿过隔离阻挡的数据信号，所述控制开关在导通ON状态和短接，OFF状态 之间控制所述振荡器的操作。所述电感器由隔离变压器的绕组形成，与提供独立的电感器 的系统相比减少了组件数量。其它实施例可W包括电流-提供启动电路和可W加速在通和 断状态之间转换的短路晶体管。
[0016] 图I说明了根据本发明实施例的隔离器系统100。系统100包括发送器110隔离 器120,接收器130和输出驱动1400隔离器120跨越隔离边界150隔离边界150将两个电 压域彼此电气隔离。发送器110可W属于第一电压域，其具有它自己的电压和地电源（显 示为Vddi,GNDi)，接收器130和输出驱动140可W属于第二电压域，其具有独立于第一电压 域的电源的电压和地电源（Vdd2，GND2)。隔离边界150能阻止从一个域到另一个域的电压连 通。
[0017] 系统100可W通过开关键控（简称"00K")提供从第一电压域到第二电压域的数 字数据的通信.在运样的实施例中，发送器110可W接收占用两个二进制电压电平中的一 个的输入信号。发送器110可W产生输出信号，其状态由输入信号的状态确定。例如，如果 输入信号对应于二进制值"1"，则发送器110可W产生周期性信号作为它的输出，但是，如 果输入信号对应于二进制值"0";则发送器110可W输出无效的信号（没有活动）。运种基 于输入信号的状态在有效状态和无效状态之间切换的动作代表了开关健控输出的一个示 例。
[0018] 隔离器120可W被提供作为微变压器（图1中示出），电容性的隔离器和/或磁 阻的隔离器。隔离器120可W在第一电压域中从发送器110接收输出，在第二电压域中将 所接收的信号传输到接收器130。虽然所接收的信号被说明作为隔离器120接收来自发送 器110的开关键控输出的一个副本，然而所接收的信号可W包括由隔离器120引入到信号 中的干扰（未示出），例如电压平移，由隔离器的瞬态响应和噪声影响引入的失真。所接收 的信号可W被作为电压提供到接收器130。
[0019] 接收器130可W由隔离器120供应到它的信号产生开关健控电流信号。输出驱动 140可W由接收器130供应到它的电流信号产生二进制电压信号。在一个实施例中，响应于 由隔离器120提供的开关健控信号，接收器130和输出驱动140可W交换电流域信号W提 供低延迟输出。
[0020] 图2(a)说明了根据本发明实施例的发送器200.发送器200包括第一对交又禪合 的晶体管210, 215,第二对交又禪合的晶体管220, 225,电感器230和电容器235。电感器 230可W被提供作为变压器240的第一绕组230,变压器形成系统的隔离器120 (图1)。发 送器200也可W包括用于输入信号INPUT的第五晶体管245。
[0021] 两个晶体管210和220可W在第一节点Nl连接在一起。其它两个晶体管215, 225 可W在第二节点N2处连接一起。晶体管210, 220的栅极可W与第二节点N2连接，晶体管 215. 225的栅极与第一节点Nl连接。晶体管210. 215可W具有与晶体管220. 225相反的 渗杂类型捆此在图2的示例中，晶体管210, 215显示为PMOS晶体管，晶体管220, 225显示 为NMOS晶体管.晶体管的交叉连接的输入可W使得晶体管210-225W交替的组呈现导通 和非导通。具体地，当节点Nl处的电压使得晶体管215导通时，该电压将使得晶体管225 不导通，同时，节点N2处的电压将使得晶体管220导通，W及使得晶体管210不导通。同样 地，当节点N2处的电压使得晶体管210导通时，该电压将使得晶体管224不导通，同时，节 点Nl处的电压将使得晶体管215不导通，W及使得晶体管225导通。
[0022] 电感器230和电容器235在节点Nl和N2之间并联连接。因此，当晶体管210和 225导通，从晶体管210到节点Nl可W建立有源路径，进一步通过电感器230和电容器235 连接到节点肥，并连接到晶体管225 (在图2中显示为路径1)。或者，当215和220导通， 可W从晶体管215到节点NI建立另一条有源路径，进一步通过电感器230和电容器235到 节点肥，并连接到晶体管220 (图2中未显示出路径）。因此，电容器235,电感器230和晶 体管210-225形成振荡器。
[0023] 在一个实施例中，电容器235不必被提供为发送器220的分立部件。相反，发送器 220可W依靠通过交又禪合的晶体管210、215、220和225形成节点Nl和N2之间的寄生电 容。在上述实施例中，与由变压器绕组230提供的电感禪合的运些节点之间的寄生电容可 W限定发送器220的振荡速率。
[0024] 选择性地，发送器200可W包括连接在电源电压V孤和两个晶体管310, 315之间 的限流晶体管255.限流晶体管255可W与预先确定的偏置电压连接，显示为图2的示例中 的地.如它的名字蕴涵的意思一样，当限流晶体管255有效时，其能限制提供到振荡器的电 流量。通过限制提供到振荡器的电流，限流晶体管能改善隔离器系统的共模瞬时杭扰性。 [00巧]图2(b)说明了响应于二进制输入信号INPUT在发送器200的操作期间产生的示 例性的信号.在一个状态中，显示为"OFF"的状态，INPUT信号可W使它的关联晶体管245 不导通，在理想的情况下运可W防止电流流过晶体管210-225中的任意一个。在该第一状 态中，发送器200不会驱动信号到隔离器240。
[002引在另一个显示为"0N"，的状态中，INPUT信号可W使得晶体管245导通，运允许晶 体管210-225,电感器230和电容器235振荡。具体来说，电流可W在第一对晶体管之间流 通（即，晶体管210和225)。电流可W流过电感器230,并且可W对电容器235充电.最终， 可W在节点N1、N2处建立电压，使得晶体管210, 225不导通，并且开始使得晶体管215、220 导通。晶体管210-225的运种状态改变可W使电感器230和电容器235中建立的电压逆转 方