【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。