[發(fā)明專利]一種隔離電壓倍增的片上變壓器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110041435.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN112885585A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方健;黎明;馬紅躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F27/40
• 分類號(hào): H01F27/40;H01F30/08;H01F38/16;H01L25/00
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種單通道隔離電壓倍增的片上變壓器，其特征在于，包括電荷泵模塊、自舉模塊和N個(gè)級(jí)聯(lián)的變壓器模塊，其中N為大于1的正整數(shù)；每個(gè)所述變壓器模塊包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈、以及與初級(jí)線圈連接的信號(hào)調(diào)制單元和與次級(jí)線圈連接的信號(hào)解調(diào)單元；

所述片上變壓器包括N+1個(gè)管芯，第1個(gè)管芯內(nèi)設(shè)置第1級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)調(diào)制單元，第i個(gè)管芯內(nèi)設(shè)置第i級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)調(diào)制單元和第i-1級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)解調(diào)單元，i∈[2，N]，第N+1個(gè)管芯內(nèi)設(shè)置第N級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)解調(diào)單元；

所述第1個(gè)管芯的供電電壓為低壓電源，參考地為地電壓；

所述第i個(gè)管芯的參考地為第i電源，所述第i電源的電壓值小于等于第i級(jí)所述變壓器模塊的電壓隔離能力；所述電荷泵模塊將所述第i電源抬升一個(gè)所述低壓電源的電壓值后作為所述第i個(gè)管芯的供電電壓；

令所述片上變壓器需要隔離的總電壓為第一電源，所述N個(gè)變壓器模塊的電壓隔離能力之和大于等于所述第一電源的電壓值；所述第N+1個(gè)管芯的參考地為浮動(dòng)地，所述浮動(dòng)地的區(qū)間為地電壓至所述第一電源，所述自舉模塊將所述浮動(dòng)地抬升一個(gè)所述低壓電源的電壓值后作為所述第N+1個(gè)管芯的供電電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單通道隔離電壓倍增的片上變壓器，其特征在于，N為2或3。

3.一種雙通道隔離電壓倍增的片上變壓器，其特征在于，所述片上變壓器的第一通道包括電荷泵模塊、自舉模塊和N個(gè)級(jí)聯(lián)的變壓器模塊，所述片上變壓器的第二通道包括N個(gè)級(jí)聯(lián)的變壓器模塊，其中N為大于1的正整數(shù)；每個(gè)所述變壓器模塊包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈、以及與初級(jí)線圈連接的信號(hào)調(diào)制單元和與次級(jí)線圈連接的信號(hào)解調(diào)單元；

所述片上變壓器的第一通道和第二通道都包括N+1個(gè)管芯，第1個(gè)管芯內(nèi)設(shè)置第1級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)調(diào)制單元，第i個(gè)管芯內(nèi)設(shè)置第i級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)調(diào)制單元和第i-1級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)解調(diào)單元，i∈[2，N]，第N+1個(gè)管芯內(nèi)設(shè)置第N級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)解調(diào)單元；

第一通道內(nèi)第1個(gè)管芯的供電電壓為低壓電源，參考地為地電壓；第一通道內(nèi)第i個(gè)管芯的參考地為第i電源，所述第i電源的電壓值小于等于第i級(jí)所述變壓器模塊的電壓隔離能力；所述電荷泵模塊將所述第i電源抬升一個(gè)所述低壓電源的電壓值后作為第一通道內(nèi)第i個(gè)管芯的供電電壓；令所述片上變壓器需要隔離的總電壓為第一電源，所述N個(gè)級(jí)聯(lián)的變壓器模塊的電壓隔離能力之和大于等于所述第一電源的電壓值；第一通道內(nèi)第N+1個(gè)管芯的參考地為浮動(dòng)地，所述浮動(dòng)地的區(qū)間為地電壓至所述第一電源，所述自舉模塊將所述浮動(dòng)地抬升一個(gè)所述低壓電源的電壓值后作為第一通道內(nèi)第N+1個(gè)管芯的供電電壓；

第二通道內(nèi)每個(gè)管芯的供電電壓都為所述低壓電源，參考地都為地電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙通道隔離電壓倍增的片上變壓器，其特征在于，N為2或3。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙通道隔離電壓倍增的片上變壓器，其特征在于，將所述雙通道的片上變壓器應(yīng)用于半橋柵驅(qū)動(dòng)電路中，所述半橋柵驅(qū)動(dòng)電路包括高側(cè)功率管和低側(cè)功率管，所述高側(cè)功率管的一端連接所述第一電源，另一端連接所述低側(cè)功率管的一端并作為所述浮動(dòng)地；所述低側(cè)功率管的另一端連接所述地電壓；

第一通道內(nèi)第1級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)調(diào)制單元輸入端連接所述高側(cè)功率管的調(diào)制信號(hào)，第一通道內(nèi)第N級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)解調(diào)單元輸出端連接所述高側(cè)功率管的驅(qū)動(dòng)電路輸入端；

第二通道內(nèi)第1級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)調(diào)制單元輸入端連接所述低側(cè)功率管的調(diào)制信號(hào)，第二通道內(nèi)第N級(jí)所述變壓器模塊的信號(hào)解調(diào)單元輸出端連接所述低側(cè)功率管的驅(qū)動(dòng)電路輸入端。