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【爱集微点评】荣湃半导体的MOS继电器专利，通过第一钳位电路实现模拟二极管功能，其通电压降更稳定，一致性更好；同时变压器和有源非线性负载和电容电路共同组成LC谐振振荡器，能够自动谐振到谐振频率上，电路可靠性高。
集微网消息，现如今高压隔离开关一般只有PhotoMOS固态继电器这一种选择，而近日，荣湃半导体固态继电器发布，其性能相对PhotoMOS较优。
光MOS继电器是一种无接触的电子开关，以光作为媒介传输能量，亦是固态继电器中的目前运用最广、最主要的一种光继电器，广泛应用于测量仪器、通讯器械、工业器械、医疗器械、安全系统、家电、办公自动化、监测系统等领域。然而现有的光MOS继电器存在可靠性低和操作性较弱的问题，随着器件的老化，继电器性能也随之下降；并且在高温环境下工作时，光MOS继电器的老化过程会加剧，缩短器件使用寿命。
为此，荣湃半导体于2022年7月26日申请了一项名为“一种模拟光MOS继电器”的发明专利（申请号：202210895534.X），申请人为荣湃半导体（上海）有限公司。
图1 模拟光MOS继电器的结构示意图
图1为本专利提出的一种模拟光MOS继电器的结构示意图，主要包括第一钳位电路1、LC谐振振荡器2、整流电路3、升压模块4、第二钳位电路5、关断控制模块6、输出电路7。第一钳位电路1连接输入对输入端的电压进行钳位其中二极管Dio1连接输入端的正极ANODE和负极CATHODE之间，将输入端的电压钳位在固定电位，采用二极管Dio1实现模拟二极管功能，实现对光MOS继电器的外围电路的兼容。此外，二极管Dio1的通电压降比发光二级管更稳定、变化范围更小、一致性更好，使得钳位电流更精确。
LC谐振振荡器2连接第一钳位电路1，包括依次串联连接的有源非线性负载21、变压器T1和电容电路。其中，电容电路包括电容C1、电容C1与变压器T1副边并联。整流电路3连接LC谐振振荡器2，用于将LC谐振振荡器2输出的交流信号整流为直流信号，升压模块4则对相应的直流信号进行升压。输出电路7包括第一功率器件M1和第二功率器件M2，第一功率器件M1的漏极和源极分别连接至第一输出端81、第二功率器件M2的源极，第二功率器件M2的漏极连接至第二输出端82。
参考图1，本专利采用第一钳位电路1实现模拟二极管功能，兼容光MOS继电器的外围电路，相对传统的发光二级管，其通电压降更稳定，变化范围更小，一致性更好。采用变压器T1传输能量，提高了传输效率，且变压器T1、有源非线性负载21和电容电路共同组成LC谐振振荡器，能够自动谐振到谐振频率上，传输效率高，无需特意设计有源非线性负载21以谐振频率进行振荡，更无需另行设置匹配电路去匹配变压器T1和有源非线性负载21。同时除变压器T1和输出电路7的功率器件之外，其他电路均采用标准CMOS加工，提高电路可靠性。
图2 有源非线性负载的电流电压特性示意图
图2为有源非线性负载的电流电压特性示意图，其中，AA’部分有源非线性负载呈现负阻特性，AB和A’B’部分呈现正阻特性。该LC谐振振荡器能够在负阻条件下起振，在正阻条件下稳幅，最终实现震荡并传递能量到变压器T1副边。此外，由于耦合电感的寄生电容存在，电路不止一个谐振点，使用低通滤波器衰减高频特性，防止震荡发生在高频段上，避免电路震荡在寄生电容形成的谐振点。相比于现有技术中直接在原边使用振荡器驱动变压器，通过增加副边谐振电容，增大了输出电压的幅度，且此LC谐振振荡器的谐振频率和振荡频率无需校准，输出电压幅度更稳定。
简而言之，荣湃半导体的MOS继电器专利，通过第一钳位电路实现模拟二极管功能，其通电压降更稳定，一致性更好；同时变压器和有源非线性负载和电容电路共同组成LC谐振振荡器，能够自动谐振到谐振频率上，电路可靠性高。
荣湃半导体成立于2017年，其产品包括数字隔离器、驱动、采样（放大器、ADC）、光耦兼容等系列产品，并在电动汽车、工业控制等多个领域有了广泛应用。相信在不久将来，荣湃半导体凭借“用芯创造新价值”的行动理念，可以为国内半导体行业创新提供新思路，推动国产半导体新发展。
关于爱集微知识产权
“爱集微知识产权”由曾在华为、富士康、中芯国际等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人、商标代理人以及资深专利审查员组成，熟悉中欧美知识产权法律理论和实务。依托爱集微在ICT领域的长期积累，围绕半导体及其智能应用领域，在高价值专利培育、投融资知识产权尽职调查、上市知识产权辅导、竞争对手情报策略、专利风险预警和防控、专利价值评估和资产盘点、贯标和专利大赛辅导等业务上具有突出实力。在全球知识产权申请、挖掘布局、专利分析、诉讼、许可谈判、交易、运营、一站式托管服务、专利标准化、专利池建设等方面拥有丰富的经验。我们的愿景是成为“ICT领域卓越的知识产权战略合作伙伴”。
（校对/赵月）
