磁耦隔离器

磁耦隔离器

一磁耦简介

磁耦:基于磁隔离技术的隔离器件,也称为磁隔离器。

磁耦合隔离是指利用电磁感应原理,把需要传输的变化信号加在变压器的初级线圈,该信号在初级线圈中产生变化的磁场,变化的磁场使次级线圈的磁通量发生变化,从而在次级感应出与初级线圈激励信号相关的变化信号输出,在整个信号的传输过程中,初级与次级之间没有发生电连接,从而达到隔离初次级的目的。

磁耦隔离器根据对信号编解码的不同,主要有脉冲调制变压器隔离器(ADI公司)和巨磁电阻隔离器(NVE公司和安华高公司)。

脉冲调制变压器隔离器

ADI公司的iCoupler隔离器是基于芯片尺寸变压器的磁耦合器,是采用脉冲调制方式实现的数字隔离器件。

磁隔离变压器采用平面结构,在晶圆钝化层上使用CMOS金属和金构成。金层下有一个高击穿的聚酰亚胺层,将顶部的变压器线圈与底部的线圈隔离开来。连接顶部线圈和底部线圈的CMOS电路为每个变压器及其外部信号之间提供接口。晶片级信号处理提供了一种在单颗芯片中集成多个隔离通道以及其它半导体功能的低成本的方法。磁隔离技术消除了与光耦合器相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题;功耗降低了90%;并且无需外部驱动器或分立器件。

磁耦隔离器

磁耦隔离器

图1脉冲调制变压器隔离器剖面图

磁隔离的每个线圈的直径大约是500um,匝数15。顶部线圈粗4um,采用金材料制成;底部线圈粗1~2um,采用铝或金材料制成。

磁耦隔离器是空心变压器,没有磁芯。为了实现紧密互耦,将两个15匝、直径500um 的线圈直接堆叠,空隙仅为20um。这使得耦合系数大于0.8。

工作原理

iCoupler数字隔离器使用传送到给定变压器初级端的脉冲对输入逻辑跳变进行编码。这些脉冲从变压器初级线圈耦合到次级线圈,并且由次级端电路检测。然后,该电路在输出端重新恢复成输入数字信号。此外,输入端还包含一个刷新电路,保证即使在没有输入跳变的情况下输出状态也与输入状态保持匹配。

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