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随着精密电子设备应用的不断推广,越来越多的电路系统开始工作在诸如矿井、海上等较为恶劣的电磁环境中,传统环境中原本影响较小的参考地等问题在长距离、强噪声环境和高低压跨电压域传输下变得尤为显著,前后级器件的电气安全和可靠性面临较大的风险。在这种情况下,通过前后级隔离可以有效避免共模干扰、高低压域跨压、长距离传输等一系列问题,有效的提升系统的鲁棒性。当前,信号隔离主要分为4类:光电耦合、电容耦合、线圈耦合和GMR巨磁电阻耦合。为了同时提供信号隔离和功率隔离,有效减小系统体积。本文基于片上变压器器件,提出了一套通过SiP封装的隔离方案。基于该方案,在对目前4种主要的调制技术:置位/复位调制、调幅调制、正负脉冲调制和脉冲计数调制技术的优劣进行详细分析后,决定采用脉冲计数调制方式进行设计。此外,在对基于开关反馈环路和PWM反馈环路的隔离式电源进行了详细探讨后,决定采用PWM反馈环路作为隔离式电源的设计方案。脉冲计数调制方式的主要方法为,用两个窄脉冲来表示待传输信号的上升沿,用一个窄脉冲表示待传输信号的下降沿。将调制好的信号通过片上变压器耦合到副边后,用对应的解调电路将原信号复原出来。此外,考虑到沿调制方式的缺陷,本设计还额外提供了刷新电路,以提高传输质量。在完成了数字隔离器的设计后,本文还完成了基于该数字隔离器和功率片上变压器的隔离式电源设计。通过将采样电压依次经过误差放大器(EA)、PWM比较器后,得到PWM信号,并通过所述的数字隔离器将PWM信号反馈回原边,调制原边的LC振荡器的尾部开关,从而实现了较好的纹波和效率特性。本文基于CSMC 0.35um BCD工艺,先后构造了一个基于线圈耦合的数字隔离器和一个隔离式电源。并着重对片内的各个子模块做了详细的设计。经过Cadence、Hspice仿真和流片验证,芯片能够在2.7~5.5V电压范围内正常工作,温度范围-40~125℃,单路最大传输速率25Mbps,传输延时50ns,隔离式电源最高转换效率达30%(仿真)。后期经过流片验证,基本达到设计目标。