[发明专利]输入/输出功率和信号传递隔离器装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及利用电容方法和结构的输入/输出功率和信号传递隔离器装置和方法，以从输入侧传递交流电(AC)、脉冲功率或高频信号到输出侧。更确切地说，本发明涉及AC或脉冲解耦结构，所述结构电力地和电子地从输出连接中隔离输入，又允许静电电荷迁移到输出终端，由此发生功率和信号传递。

本发明通常还涉及数字隔离器或电容屏障，所述数字隔离器或电容屏障允许信号隔离和从连接到输入侧的电路或发射器输送到连接到输出侧的电路或接收器的单向信号传递。

发明内容

根据本发明的装置提供了用于将至少两个电路彼此隔离的方法，其中一个电路在装置的初级或输入侧上，而另一个电路在装置的二级或输出侧上。连接到装置的初级侧的电源电路提供静电电荷到输入电极。输入电极上的这些静电电荷迁移到输出电极，因此在装置的输出侧上由来自输入侧的传递功率和电压产生单向的功率和电压。

本发明提供了优于所属领域的技术人员已知的正向功率转换器方法、设备技术和发明的许多优势。本发明的这些优势包括(但不限于)：(1)提供用于解耦在两个电路之间传递的功率和电压的构件；(2)提供用于在供给共用电路的两个AC电源之间电解耦的构件；(3)提供用于在解耦电路内降低瞬时短路和瞬态电流的构件；(4)提供从输入侧电路到输出侧电路的受控制功率量的解耦传递的构件；(5)提供用于在过载条件下减小从输入侧到输出侧传递的功率量的构件；以及(6)提供用于从输入侧向输出侧传递如同指称存在于输入侧上的等效电压值的构件。

通过本发明实践的输入/输出功率和信号传递隔离技术具有利用其组件的独特的方法，即，多个输入电极，其中至少一个电介质层位于每一对邻近的输入电极之间，以及多个输出电极，其中至少一个电介质层位于共用结构中的每一对邻近的输入和输出电极之间，由此每一对输入电极是彼此邻近的并且设置在一对外部输出电极内。

根据本发明的输入/输出功率和信号传递隔离装置进一步在成对的邻近电极之间包括作为电极材料和电介质材料的金属膜。所述输入侧具有用于给输入电极提供来自包含在输入侧电路内的AC电源的电压的构件，并且输出电极具有用于给连接到装置的输出侧的电路提供输入侧电路的输入参考电压的构件。

所述输入/输出功率和信号传递隔离装置利用电容方法将AC、脉冲功率或高频信号从输入侧传递到输出侧，并且输出侧上的AC、脉冲功率或高频信号是由规定的设计特征选项控制和限制的。

附图说明

为了更完全地理解本发明，参考结合附图一起考虑的本发明的以下详细描述，其中：

图1是根据本发明的输入/输出功率和信号传递隔离装置的图；

图2是图1中所示的输入/输出功率和信号传递隔离装置的等效电路图；

图3是包含根据本发明的多个输入/输出功率和信号传递隔离装置的集成系统的图；

图4是作为单个装置的包含根据本发明的多个输入/输出功率和信号传递隔离装置的系统的图；

图5是包含图4中所示的多个输入/输出功率和信号传递隔离装置的系统的等效电路图；

图6是本发明的一个实施例的功率传递的曲线图；

图7是本发明的一个实施例的输入/输出电压比较的曲线图，其中表明了短路事件；

图8是功率传递和电压监测与控制示意图；

图9是功率传递和电压监测与控制示意图，其中根据本发明的两个模块是并联连接的；

图10A是现有技术的光耦合器的图；

图10B是现有技术的ISOPro射频隔离器的图；以及

图10C是根据本发明的输入/输出功率和信号传递隔离器的图。

具体实施方式

在以下具体描述中，参考构成其一部分的附图，并且在附图中借助于本发明的原理的说明示出了可以最佳地实践本发明的方法的具体实施例。在附图中，相同的标号在实施例的各个视图中描述了大体上类似的组件。这些实施例是通过足够的细节描述的以使得所属领域的技术人员能够实践本发明。可以使用本发明的原理的其他实施例，并且可以在不脱离本发明的范围和原理的前提下对本文中所公开的实施例作出各种结构和材料的改变。

首先参看图1和图2，在输入/输出功率和信号传递隔离器装置101的一个实施例中，实现了在(例如)110到125VAC102下的AC-AC功率从输入或初级侧(Vl-隔离器装置101的左侧)传递到输出或次级侧(V2-隔离器装置101的右侧)，同时保持与在初级侧上可用的相同或大体上相同的电压范围。