(57)【要約】【課題】フォトカプラには、発光素子あるいは受光素子の劣化にともなう信頼性の低下という問題がある。【解決手段】アイソレータ１００は、電気的に互いに絶縁される１次領域１０および２次領域３０を含み、１次領域１０から２次領域３０に信号を伝達する。コイル１４は、１次領域１０に設けられる。電流発生部１２は、送信すべき信号Ｓｉｎに応じた駆動電流Ｉｄｒｖを、コイル１４に供給する。ホール素子３２は、１次領域１０のコイル１４と近接して設けられ、コイル１４が発生する磁束を受ける。増幅器３４は、磁束に応じてホール素子３２に発生するホール信号Ｈ＋、Ｈ−を増幅する。【選択図】図１
2010154011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に互いに絶縁される１次領域および２次領域を含み、前記１次領域から前記２次領域に信号を伝達するアイソレータであって、
前記１次領域に設けられたコイルと、
送信すべき前記信号に応じた駆動電流を、前記コイルに供給する電流発生部と、
前記１次領域の前記コイルと近接して設けられ、前記コイルが発生する磁束を受けるホール素子と、
前記磁束に応じて前記ホール素子に発生する電気信号を増幅する増幅器と、
を備えることを特徴とするアイソレータ。
【請求項２】
電気的に互いに絶縁される１次領域および２次領域間で、信号を伝送する方法であって、
前記１次領域に設けられたコイルに伝送すべき信号に応じた駆動電流を供給し、前記コイルに磁束を発生させるステップと、
前記２次領域において、前記コイルが発生する磁束を受ける箇所に設けられたホール素子に前記磁束に応じた電気信号を発生させるステップと、
前記電気信号を、前記伝送すべき信号に応じた信号として取り出すステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に絶縁された２つの領域で、信号の送受信を行うアイソレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的に互いに絶縁すべき２つの領域間で、情報を伝達するために、アイソレータが利用される。たとえば、アイソレータの代表的なものとして、情報伝達媒体として光を利用したフォトカプラが知られている。
【０００３】
フォトカプラは、電気的に互いに絶縁された１次領域（送信側）と２次領域（受信側）、および１次領域に設けられた発光デバイス（たとえば発光ダイオード）と、２次領域に設けられた受光デバイス（たとえばフォトダイオード）を備える。
【特許文献１】特表２００１−５２１１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フォトカプラには、発光素子あるいは受光素子の劣化にともなう信頼性の低下という問題がある。
【０００５】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、その目的のひとつは、信頼性の高いアイソレータの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、電気的に互いに絶縁される１次領域および２次領域を含み、１次領域から２次領域に信号を伝達するアイソレータに関する。アイソレータは、１次領域に設けられたコイルと、送信すべき信号に応じた駆動電流をコイルに供給する電流発生部と、１次領域のコイルと近接して設けられ、コイルが発生する磁束を受けるホール素子と、磁束に応じてホール素子に発生する電気信号を増幅する増幅器と、を備える。
【０００７】
この態様によると、ホール素子を利用することで、磁界を利用して１次領域と２次領域を好適にカップリングすることができる。コイルおよびホール素子は、発光素子や受光素子に比べて劣化が少ないため、信頼性の高いアイソレータが提供される。また、ホール素子やコイルは、半導体プロセスとの親和性が高く、シリコンなどの半導体基板上に、その他の回路、たとえば電流発生部や増幅器と集積化することが可能であるため、アイソレータをコンパクトにできるという利点がある。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のある態様によれば、信頼性の高いアイソレータが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１１】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係るアイソレータ１００の構成を示す回路図である。アイソレータ１００は、互いに電気的に絶縁された１次領域１０と２次領域３０に分割して構成され、１次領域１０側の入力端子１６に入力された入力信号Ｓｉｎを２次領域３０側に伝達し、出力端子３６から入力信号Ｓｉｎに応じた出力信号Ｓｏｕｔを出力する。
【００１３】
１次領域１０と２次領域３０は、別々の半導体基板上に形成することが望ましい。２つの領域間で、半導体基板を通して、ノイズや信号が漏洩するのを防止し、アイソレーションを高めるためである。さらに、１次領域１０側と２次領域３０側とでは、電源端子と接地端子がそれぞれ独立に設けられている。具体的には、１次領域１０側には、第１接地端子１８および第１電源端子２０が、２次領域３０側には、第２接地端子３８および第２電源端子４０が設けられている。
【００１４】
アイソレータ１００は、電流発生部１２、コイル１４、ホール素子３２、増幅器３４を備える。
【００１５】
１次領域１０について説明する。
コイル１４は、１次領域１０に設けられる。コイル１４は、チップ部品であってもよいが、好ましくは１次領域１０側のその他の回路素子（電流発生部１２）とともに１つの半導体基板上に集積化される。コイル１４の一端は、第１接地端子１８と接続されている。電流発生部１２は、コイル１４の他端に接続され、送信すべき入力信号Ｓｉｎに応じた駆動電流Ｉｄｒｖを、コイル１４に供給する。たとえば電流発生部１２は、ｇｍアンプをはじめとする電圧電流変換回路であってもよい。電流発生部１２は、第１電源端子２０に供給される電源電圧Ｖｄｄ１を受けて動作する。
【００１６】
コイル１４には、駆動電流Ｉｄｒｖに応じた磁束が発生し、磁束の強さは、入力信号Ｓｉｎに応じて変化する。
【００１７】
続いて２次領域３０について説明する。ホール素子３２は、コイル１４が発生する磁束を受けるように、１次領域１０のコイル１４と近接して設けられる。ホール素子３２は、基準バイアス電圧Ｖｒｅｆ＋、Ｖｒｅｆ−を受ける。２次領域３０には、基準バイアス電圧Ｖｒｅｆ＋、Ｖｒｅｆ−を生成するバイアス回路（不図示）が設けられてもよい。ホール素子３２は、２次領域３０に設けられたその他の回路素子（３４）とともに、１つの半導体基板上に一体集積化される。あるいはホール素子３２は、増幅器３４とは別の半導体基板上に形成されてもよいし、チップ部品を利用してもよい。
【００１８】
ホール素子３２には、コイル１４からの磁束に応じて電気信号（ホール信号Ｈ＋、Ｈ−）が発生する。増幅器３４は、ホール素子３２が発生するホール信号Ｈ＋、Ｈ−を増幅する。増幅器３４により増幅された信号は、直接、出力端子３６から出力信号Ｓｏｕｔとして出力される。あるいは、増幅器３４の後段に信号処理回路（不図示）を設け、増幅器３４の出力信号に所定の信号処理を施した後に、出力端子３６から出力してもよい。
【００１９】
以上がアイソレータ１００の構成である。実施の形態に係るアイソレータ１００によれば、コイルとホール素子のペアによって、電気的に絶縁された２領域間で信号を伝達することができる。コイルやホール素子は、従来のアイソレータ（フォトカプラ）で利用されていたＬＥＤやフォトダイオードに比べて、経時劣化が少なく、また特性のばらつきも小さいことから、アイソレータ１００の長期的な信頼性を高めることができる。
【００２０】
実施の形態にもとづき、特定の語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るアイソレータの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００…アイソレータ、１０…１次領域、１２…電流発生部、１４…コイル、１６…入力端子、１８…第１接地端子、２０…第１電源端子、３０…２次領域、３２…ホール素子、３４…増幅器、３６…出力端子、３８…第２接地端子、４０…第２電源端子。
【図１】
2010154011.tif 000003