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电子产品的安全性和稳定性是电源技术在设计需要考虑的重要性能指标。考虑到电子产品工作条件和环境的不确定性,常常会在诸如高压条件下、特高压等极端工作条件和潮湿、高温等恶劣工作环境下使用,例如在工业应用中,IGBT与其驱动电路是典型的高压工作电路与低压逻辑控制电路,由于存在极大的压差,因此需要引入隔离来保证控制电路的安全。隔离芯片可以实现高压工作电路与低压控制电路之间的隔离,保证低压侧芯片的安全工作,具有重要的工程应用和研究意义。本文主要对隔离技术中的基于片上变压器的数字隔离器展开研究。针对数字隔离器的置位/复位调制、幅度调制、脉冲计数调制和脉冲极性调制等四种方案,主要对目前在速度、延时等指标上具有优势的脉冲计数调制和脉冲极性调制进行设计和分析。脉冲计数调制使用片上变压器原边的一个端子,用双脉冲刻画输入信号上升沿、单脉冲刻画输入信号下降沿,而脉冲极性调制将原边的两个端子都利用起来,用其一端子的正脉冲刻画上升沿、另一端子的负脉冲刻画下降沿。基于两种调制方案的不同工作模式,本文完成了两种调制方案的发射模块和接收模块设计,并对其中的各个子模块进行详细的设计和说明,包括脉冲计数调制电路中用于应对可能出现的各种外部干扰和内部毛刺的滤波器电路和单稳态电路、用于调制编码输入信号的调制编码电路等,脉冲极性调制电路中用于分离输入信号边沿的脉冲检测电路、用于高速比较的比较器、用于抵抗干扰信号的高速迟滞比较器等,同时对设计的电路完成相应的前端仿真;针对在速度上更具优势的脉冲极性调制方案,进行后端版图设计和仿真验证;同时基于片上变压器的仿真流程,采用变压器的等效电路模型,结合当下主流片上变压器的设计工艺和材料,对片上变压器进行具体的版图设计。得到完整的基于片上变压器的数字隔离器设计。基于Xfab 0.18μm工艺的仿真验证,对脉冲计数调制和脉冲极性调制的各个子模块进行详细的仿真验证,均达到了功能设计要求;对于两种调制方案,结合片上变压器模型对完整的信号隔离传输进行系统级的仿真验证,在5V工作电压、-20℃~100℃工作条件下实现超过100Mbps的信号传输,其中传输延迟在输入100MHz信号、5V工作电压情况下保持在14.55ns,与目前主流芯片厂商ADI的ADuM128X系列数字隔离器的传输延时指标保持基本一致。