检测电路及通信系统的制作方法

检测电路及通信系统
1.关联申请
2.本技术享受2022年3月24日提交的日本专利申请第2022-49090号的优先权的利益，在本技术中援引该日本专利申请的全部内容。
技术领域
3.本实施方式涉及检测电路及通信系统。


背景技术：

4.一次侧及二次侧相互绝缘的绝缘元件往往会因为经年劣化等而使其绝缘状态变差。


技术实现要素：

5.一个实施方式提供一种能够高精度地检测出绝缘元件的经年劣化等的检测电路及通信系统。
6.根据本实施方式，提供一种检测电路，该检测电路具有第一绝缘元件、第二绝缘元件、第一发送测试电路、第二发送测试电路和接收测试电路。第一发送测试电路与第一绝缘元件连接。第二发送测试电路与第二绝缘元件连接。接收测试电路分别与第一绝缘元件及第二绝缘元件连接。接收测试电路输出与第一绝缘元件的电压和第二绝缘元件的电压的差值相应的检测信号。
附图说明
7.图1是对实施方式的包含检测电路的通信系统的结构进行表示的电路图。
8.图2是对实施方式中的异常检测的机制进行表示的电路图。
9.图3是对与实施方式中的劣化的有无相伴的绝缘元件的电压的差异进行表示的图。
10.图4是对实施方式的第一变形例的包含检测电路的通信系统的结构进行表示的图。
11.图5是对实施方式的第二变形例的包含检测电路的通信系统的结构进行表示的图。
12.图6是对实施方式的第三变形例的包含检测电路的通信系统的结构进行表示的图。
13.图7是对实施方式的第四变形例的包含检测电路的通信系统的结构进行表示的图。
14.图8是对实施方式的第四变形例中的异常检测的机制进行表示的图。
15.图9是对实施方式的第四变形例中的被输入了测试信号的绝缘元件的电压进行表示的图。
16.图10是对实施方式的第五变形例中的包含por(power on reset：上电复位)电路的通信系统的结构进行表示的电路图。
17.图11是对实施方式的第六变形例中的包含uvlo(under voltage lock out：欠压锁定)电路的通信系统的结构进行表示的电路图。
18.图12是对实施方式的第七变形例中的包含输入电路的通信系统的结构进行表示的电路图。
19.图13是对实施方式的第八变形例中的包含修调电路的通信系统的结构进行表示的电路图。
20.图14是对实施方式的第九变形例中的接收测试电路的动作进行表示的图。
具体实施方式
21.以下，参照附图对实施方式的通信系统进行详细说明。此外，并不是要通过这些实施方式来限定本发明。
22.(实施方式)
23.实施方式的检测电路被设计成用于将绝缘元件的绝缘劣化作为绝缘故障的予兆检测出来。绝缘元件的绝缘劣化是指一次侧及二次侧的绝缘性能发生了劣化的状态，是指绝缘元件发展至绝缘故障(例如短路不良)之前的状态。
24.如图1所示，包含检测电路3的通信系统1包含绝缘元件31、32。绝缘元件31、32分别包含将接地电位绝缘来进行信号传输的伽伐尼绝缘元件。绝缘元件31、32例如分别是绝缘变压器。通信系统1检测伽伐尼绝缘元件的绝缘劣化。在检测出绝缘劣化的情况下，通信系统1使信号传输停止并且向用户发出表示检测出绝缘劣化的检测信号。
25.伽伐尼绝缘元件也可以是绝缘变压器(磁场耦合)、绝缘电容(电场耦合)中的任一方。另外，也可以是在各芯片上具有两个绝缘元件的双重绝缘方式、在任一个基板上具有一个绝缘元件的单绝缘方式中的任一方。另外，也可以是在专用基板上具有绝缘元件且将没有绝缘元件的各芯片连接的方法。而且，绝缘层也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
26.在将高电压设备和低电压设备连接的情况下，为了避免噪声的折返、触电，使用伽伐尼绝缘元件。伽伐尼绝缘元件是在确保输入输出的电绝缘的同时传递电信号的元件。作为用于传递信号的介质，选择光、电场及磁场的情况较多。
27.在进入实施方式的说明之前，对本实施方式中考虑检测的绝缘元件的绝缘劣化模式进行说明。首先，假定因为绝缘元件的绝缘劣化而向绝缘元件流入漏电流。换言之，在发生了经年劣化的状态下，绝缘元件可以等效地近似为电容(c
iso
)与电阻(r
leak
)的并联模型。另外，在本系统中，是以向绝缘元件传输差动信号的情况为前提。因此，在绝缘变压器的情况下使用两个变压器，在绝缘电容的情况下使用两个电容。绝缘元件的经年劣化是从内部存在缺陷的部位开始进行的，因此很难认为两个绝缘元件会“同时”劣化。而且，绝缘元件的劣化是逐渐发展的，一般认为很少以与传输送号相同的时间间隔(例如数ns以下)急剧地劣化。
28.因此，通信系统1使多个绝缘元件31、32构成为差动传输系统，绝缘元件31和绝缘元件32构成差动对。如图1所示，检测电路3构成为能够将多个绝缘元件31、32的劣化按照两
者的特性的差值检测出来。例如，包含检测电路3的通信系统1可以如图1所示那样构成。图1是对包含检测电路3的通信系统1的结构进行表示的电路图。
29.通信系统1具有发送电路2、接收电路4、检测电路3。发送电路2配置于信号源ss与检测电路3之间。通信系统1也可以以发送侧芯片11、绝缘层13及接收侧芯片12的方式安装。该情况下，在发送侧芯片11上，搭载发送电路2、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片12上，搭载绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4。发送侧芯片11与接收侧芯片12经由绝缘层13相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层13相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层13相互绝缘。绝缘层13也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
30.发送电路2具有差动驱动电路21。差动驱动电路21例如是单相输入-差动输出型，使输入节点21a与信号源ss的输出节点电连接，使正相输出节点21b与检测电路3的p侧的输入节点3ip电连接，使反相输出节点21c与检测电路3的n侧的输入节点3in电连接。
31.差动驱动电路21用输入节点21d从外部(例如，上级的控制器)接收无效信号ds，用输入节点21a从信号源ss接收信号v
in
。差动驱动电路21在无效信号ds为非有效电平(例如，l电平)的情况下，生成与从信号源ss接收的信号v
in
相应的差动信号v
d+
、v
d-，并分别向绝缘元件31、32输出。信号v
in
是高频信号，差动信号v
d+
、v
d-(未图示)分别是与信号v
in
相应的高频信号。差动驱动器21在无效信号ds为有效电平(例如，h电平)的情况下，被设为无效而停止动作。
32.另外，差动驱动电路21用输入节点21e从接收测试电路35接收检测信号v
br
。差动驱动电路21在检测信号v
br
为有效电平(例如，h电平)的情况下，与无效信号ds的电平无关地停止动作。
33.此外，信号源ss也可以以差动的方式构成。该情况下，差动驱动电路21也可以是差动输入-差动输出型的差动放大器。差动驱动器21可以使正相输入节点与信号源ss的正相输出节点电连接，使反相输入节点与信号源ss的反相输出节点电连接。
34.接收电路4配置于检测电路3与负载电路ld之间。接收电路4具有差动接收器电路41。差动接收器41是差动输入-单相输出型，使正相输入节点41a与检测电路3的p侧的输出节点30p电连接，使反相输入节点41b与检测电路3的n侧的输出节点30n电连接，使输出端子41c与负载电路ld的输入节点电连接。差动接收器电路41使输出节点41c与负载电路ld连接。
35.差动接收器电路41分别用正相输入节点41a、反相输入节点41b从绝缘元件31、32接收差动信号v
d+
、v
d-。差动接收器电路41向负载电路ld输出与差动信号v
d+
、v
d-相应的信号v
out
。
36.此外，负载电路ld也可以以差动的方式构成。该情况下，差动接收器电路41也可以是差动输入-差动输出型的差动放大器。差动接收器41可以使正相输出端子与负载电路ld的p侧的输入节点电连接，使反相输出端子与负载电路ld的n侧的输入节点电连接。
37.检测电路3连接在发送电路2及接收电路4之间。检测电路3具有绝缘元件(第一绝缘元件)31、绝缘元件(第二绝缘元件)32、发送测试电路(第一发送测试电路)33、发送测试
电路(第二发送测试电路)34、接收测试电路35、电容元件c
c1p
、电容元件c
c2p
、电容元件c
c1n
、电容元件c
c2n
、电阻元件r
lp
、电阻元件r
ln
。
38.绝缘元件31的一次侧及二次侧相互电绝缘。绝缘元件31在一次侧具有输入节点31a、接地节点31c，在二次侧具有输出节点31b、接地节点31d。输入节点31a及输出节点31b相互电绝缘。接地节点31c及接地节点31d分别具有接地电位，但相互电绝缘。
39.绝缘元件31例如是将接地电位绝缘来传输高频信号的伽伐尼绝缘元件。绝缘元件31包含绝缘变压器313。绝缘变压器313具有感应元件311及感应元件312。感应元件311的一端与输入节点31a连接，另一端与接地节点31c连接。感应元件312的一端与输出节点31b连接，另一端与接地节点31d连接。
40.绝缘变压器313中的感应元件311及感应元件312相互电绝缘，且相互磁耦合。在感应元件311及感应元件312之间存在寄生电容c
iso
。感应元件311的绕线方向与感应元件312的绕线方向成如下关系：若从输入节点31a向感应元件311的
●
流入电流，则从感应元件311的
●
输出节点31b流出电流。此外，感应元件311与感应元件321也可以以绕线方向相对于电流路径相互成相反方向的方式连结，并与同一接地节点连接。该情况下，感应元件312与感应元件322期望的是绕线方向相对于电流路径相互成相同方向。
41.绝缘元件32的一次侧及二次侧相互电绝缘。绝缘元件32在一次侧具有输入节点32a、接地节点32c，在二次侧具有输出节点32b、接地节点32d。输入节点32a及输出节点32b相互电绝缘。接地节点32c及接地节点32d分别具有接地电位，但相互电绝缘。
42.绝缘元件32例如包含将接地电位绝缘来传输高频信号的伽伐尼绝缘元件。绝缘元件32包含绝缘变压器323。绝缘变压器323具有感应元件321及感应元件322。感应元件321的一端与输入节点32a连接，另一端与接地节点32c连接。感应元件322的一端与输出节点32b连接，另一端与接地节点32d连接。
43.绝缘变压器323中的感应元件321及感应元件322相互电绝缘，且相互磁耦合。在感应元件321及感应元件322之间存在寄生电容c
iso
。感应元件321的绕线方向与感应元件322的绕线方向成如下关系：若从输入节点32a向感应元件321的
●
流入电流，则从感应元件321的
●
输出节点32b流出电流。
44.发送测试电路33用输入节点33a从外部(例如，上级的控制器)接收反转无效信号dsb。反转无效信号dsb是使无效信号ds逻辑反转而得的信号，是l有效的信号。发送测试电路33使输出节点33b经由电容元件c
c1p
与绝缘元件31的一次侧连接。发送测试电路33使输出节点33b经由电容元件c
c1p
与感应元件311的一端电连接。发送测试电路33能够产生测试信号i
test(ω)
。测试信号i
test(ω)
是高频信号。
45.发送测试电路33在反转无效信号dsb为有效电平(例如，l电平)的情况下，产生测试信号i
test(ω)
并将其向绝缘元件31输出。发送测试电路33在反转无效信号ds为非有效电平(例如，h电平)的情况下，被设为无效而停止动作。
46.发送测试电路34用输入节点34a从外部(例如，上级的控制器)接收反转无效信号dsb。反转无效信号dsb是使无效信号ds逻辑反转而得的信号，是l有效的信号。发送测试电路34使输出节点34b经由电容元件c
c1n
与绝缘元件32的一次侧连接。发送测试电路34使输出节点34b经由电容元件c
c1n
与感应元件321的一端电连接。发送测试电路34能够产生测试信号i
test(ω)
。测试信号i
test(ω)
是高频信号。
47.发送测试电路34在反转无效信号dsb为有效电平(例如，l电平)的情况下，产生测试信号i
test(ω)
并将其向绝缘元件32输出。发送测试电路34在反转无效信号ds为非有效电平(例如，h电平)的情况下，被设为无效而停止动作。
48.接收测试电路35使输入节点35a经由电容元件c
c1p
与绝缘元件31的一次侧连接，使输入节点35b经由电容元件c
c1n
与绝缘元件32的一次侧连接，使输出节点35c与外部(例如，后级的电路)及发送电路2的差动驱动电路21连接。接收测试电路35使输入节点35a经由电容元件c
c1p
与感应元件311的一端电连接，使输入节点35b经由电容元件c
c1n
与感应元件321的一端电连接。
49.接收测试电路35输出与绝缘元件31的电压和绝缘元件32的电压的差值相应的检测信号v
br
。接收测试电路35在绝缘元件31的电压和绝缘元件32的电压的差值为阈值以下的情况下，输出非有效电平(例如，l电平)的检测信号v
br
。接收测试电路35在绝缘元件31的电压和绝缘元件32的电压的差值超过阈值的情况下，输出有效电平(例如，h电平)的检测信号v
br
。检测信号v
br
用非有效电平来表示未检测出绝缘故障的予兆，用有效电平来表示检测出了绝缘故障的予兆。
50.若接收到非有效电平的检测信号v
br
，则发送电路2的差动驱动器21在无效信号ds为非有效电平时进行送出信号的动作，在无效信号ds为有效电平时使送出信号的动作停止。
51.若在输入节点21e接收到有效电平的检测信号v
br
，则发送电路2的差动驱动器21与无效信号ds的电平无关地使送出信号的动作停止。
52.电容元件c
c1p
连接在发送电路2、发送测试电路33、接收测试电路35与绝缘元件31之间。电容元件c
c1p
的一端与发送电路2的输出节点21b、发送测试电路33的输出节点33b、接收测试电路35的输入节点35a连接，另一端与绝缘元件31的输入节点31a连接。
53.电容元件c
c2p
连接在绝缘元件31及电阻元件r
lp
与接收电路4之间。电容元件c
c2p
的一端与绝缘元件31的输出节点31b及电阻元件r
lp
的一端连接，另一端与接收电路4的输入节点41a连接。
54.电容元件c
c1n
连接在发送电路2、发送测试电路34、接收测试电路35与绝缘元件32之间。电容元件c
c1n
的一端与发送电路2的输出节点21c、发送测试电路34的输出节点34b、接收测试电路35的输入节点35b连接，另一端与绝缘元件32的输入节点32a连接。
55.电容元件c
c2n
连接在绝缘元件32及电阻元件r
ln
与接收电路4之间。电容元件c
c2n
的一端与绝缘元件32的输出节点32b及电阻元件r
ln
的一端连接，另一端与接收电路4的输入节点41b连接。
56.电阻元件r
lp
连接在绝缘元件31及电容元件c
c2p
之间。电阻元件r
lp
的一端与将绝缘元件31的输出节点31b和电容元件c
c2p
的一端连接的线路连接，另一端与接地电位连接。
57.电阻元件r
ln
连接在绝缘元件32及电容元件c
c2n
之间。电阻元件r
ln
的一端与将绝缘元件32的输出节点32b和电容元件c
c2n
的一端连接的线路连接，另一端与接地电位连接。
58.在通信系统1中，检测电路3能够高精度地检测出绝缘元件31、32的劣化。
59.在无效信号ds为l电平的情况下，通信系统1以通常模式进行动作。在通常模式下，发送测试电路33、34被设为无效，发送电路2被设为使能。在通常模式下，经由绝缘元件31、32(绝缘变压器313、314)实施通信。输入信号被发送电路2差动化，利用绝缘元件31、32传输
差动信号，能够利用差动型的接收电路4检测信号。
60.在无效信号ds为h电平的情况下，通信系统1以测试模式进行动作。在测试模式下，发送测试电路33、34被设为使能，发送电路2被设为无效。在测试模式下，从发送测试电路33及发送测试电路34向绝缘元件31及绝缘元件32施加相同的测试信号(例如正弦波)i
test(ω)
。发送测试电路33的测试信号i
test(ω)
与发送测试电路34的测试信号i
test(ω)
也可以是频率及相位实质上相同的信号。
61.在绝缘元件31、32未产生经年劣化的情况下，绝缘元件31、32的端子电压实质上相同，因此接收测试电路35的输入差电压约为0v。
62.相反，在绝缘元件31、32的经年劣化有所发展的情况下，由于经年劣化从最弱的部位开始进行，因此绝缘元件31和绝缘元件32的输入阻抗不同。因此，在从发送测试电路33及发送测试电路34输入了相同频率-相同振幅的测试信号i
test(ω)
的情况下，产生接收测试电路35的输入差电压。
63.在接收测试电路35中，若输入了超过阈值的差电压，则绝缘元件31或绝缘元件32判断为产生了经年劣化，发出检测信号v
br
。若发出了检测信号v
br
，则强制地控制发送电路2而使信号传输停止，并且向外部(例如，后级的电路)输出发出电平(例如，h电平)的检测信号v
br
。由此，能够使用户侧得知设备的经年劣化。
64.此外，接收测试电路35既可以是两个单相输入，也可以是一个差动输入。在两个单相输入的情况下，能够通过分别将各个单相信号的最大值、平均值、有效值等进行比较来进行判别。一个差动信号的情况比较简单，但期望从发送测试电路33及发送测试电路34送出的两信号的相位也一致。
65.下面，详细来看实施方式的故障检测的机制。使用图2来说明绝缘变压器313、323中的故障检测机制。图2提取了图1的p侧的部分。
66.在无效信号ds为h电平的情况下，期望的是发送电路2成为无效动作状态，发送电路2的输出变为hi-z(高阻抗)。在这样的状态下，若从发送测试电路33输出了测试信号i
test(ω)
，则其不流入发送电路2的输出端子，其大部分流入绝缘变压器313。绝缘变压器313的输入阻抗(z
in
)根据感应元件311的电感值l1、感应元件312的电感l2、感应元件311及感应元件312的耦合系数k、感应元件311及感应元件312之间的寄生电容c
iso
、电阻元件r
lp
的电阻值r
lp
、感应元件311及感应元件312之间的绝缘漏电路径的电阻值r
leak
来确定。
67.绝缘变压器313的输入阻抗z
in
存在变为最大的ω0。ω0例如是包含感应元件311、寄生电容c
iso
、感应元件312的环路的谐振频率。在绝缘变压器313的绝缘劣化有所发展的情况下，可以等效地视为绝缘漏电路径的电阻r
leak
与寄生电容c
iso
并联地连接在感应元件311、312之间。若设测试信号i
test(ω)
的频率ω＝ω0，则能够高灵敏度地检测出绝缘漏电路径的电阻值r
leak
的变化来作为绝缘变压器313的电压v
meas(ω)
的变化。
68.在图3中，示出了输入测试信号i
test(ω)
的情况下的绝缘变压器313的电压v
meas(ω)
的例子。实线是绝缘元件31、32没有经年劣化的情况，单点划线是绝缘元件31、32产生了经年劣化、绝缘漏电路径的电阻值为r
leak
＝1kω的情况。根据图3，在绝缘元件31、32没有经年劣化的情况下，为了以ω＝ω0进行谐振，绝缘元件的输入阻抗较高，变为较大的v
meas(ω0)
＝v1。另一方面，在存在经年劣化、绝缘漏电路径的电阻值为r
leak
＝1kω的情况下，q值降低，所测定的v
meas(ω0)
＝v2变为较小的值。在图3的例子中，示出了：通过将测试信号i
test(ω)
的频
率ω设为ω0，能够较大地确保没有经年劣化的情况下的电压v1与存在经年劣化的情况下的电压v2的电压差δv。电压差δv例如与相对于1kω的短路模式的100倍(40db)的阻抗变化相当。接收测试电路35所使用的阈值可以根据电压差δv来确定。例如，阈值可确定为δv
×
α(0＜α≦1)。
69.在图1的差动信号传输系统的情况下，可知：若以ω＝ω0的测试信号i
test(ω)
进行绝缘元件31及绝缘元件32的测试，则在绝缘元件31、32中的任一方产生了经年劣化的情况下，会向接收测试电路35输入较大的差电压。其结果，能够高灵敏度地检测出绝缘元件的经年劣化等所导致的绝缘劣化，能够检测出绝缘元件的绝缘故障的予兆。
70.此外，绝缘变压器313的负载阻抗也可以不是电阻元件r
lp
，绝缘变压器323的负载阻抗也可以不是电阻元件r
ln
。另外，耦合电容(电容元件c
c1p
、c
c1n
)及耦合电容(电容元件c
c2p
、c
c2n
)也可以省略。
71.如上，在实施方式中，在通信系统1的检测电路3中，从两个发送测试电路33、34向两个绝缘元件31、32发送相同的测试信号，用接收测试电路35输出与两个绝缘元件31、32的电压的差值相应的检测信号。接收测试电路35在两个绝缘元件31、32的电压的差值为阈值以下的情况下，输出表示未产生劣化的(例如l电平的)检测信号，在两个绝缘元件31、32的电压的差值超过阈值的情况下，输出表示发生了劣化的(例如h电平的)检测信号。由此，能够高精度地检测出绝缘元件的劣化来作为绝缘故障的予兆。在绝缘元件31、32是绝缘变压器313、323的情况下，能够通过使用谐振现象来高灵敏度地检测出绝缘元件31、32的劣化。
72.例如，在绝缘元件中，在利用光耦合器将一次侧与二次侧光耦合的情况下，光耦合器能够利用处于发光元件(例如，发光二极管)与受光元件(例如，光电二极管)之间的模塑树脂来确保电绝缘。在树脂发生绝缘击穿的情况下，与击穿相伴的热使得树脂爆炸，不会变为一次侧和二次侧导通的击穿模式。因此，对绝缘功能而言的可靠性较高。
73.然而，在传输多个信号的情况下，由于要使用信号的数量的光耦合器，成本容易增加。而且，若在一个封装内安装多个发光元件及多个受光元件，则会发生串扰的问题，因为组装复杂，所以可靠性容易降低，成本容易增加。
74.相比之下，在本实施方式中，绝缘元件31、32使用磁场作为信号传输介质。在检测电路中，使用将一次侧与二次侧通过绝缘元件31、32磁耦合的结构。在将磁场作为传输介质的情况下，使用在绝缘层的两端形成有线圈的绝缘变压器313、323。绝缘变压器有时使用芯片上的聚酰亚胺层或芯片的配线层的绝缘层，但在任何情况下，绝缘层的厚度都是10～30μm左右，是比光耦合器的模塑树脂的绝缘间隔(400μm以上)薄一个数量级的绝缘层。因此，容易引起短路故障等绝缘故障。
75.针对于此，可考虑将绝缘元件级联连接而以双重绝缘方式构成。通过本结构，虽然能够改善绝缘耐压，但依然比光耦合器的绝缘间隔窄，不是从本质上解决课题。因此，像本实施方式这样检测绝缘元件31、32的劣化作为发展至绝缘故障之前的予兆就较为有效。
76.此外，虽未图示，但检测电路3既可以使多个绝缘元件31串联地级联连接在一次侧与二次侧之间，也可以使多个绝缘元件32串联地级联连接在一次侧与二次侧之间。由此，能够改善绝缘耐压。
77.发送测试电路33及发送测试电路34也可以分别从外部(例如，上级的控制器)接收测试信号i
test(ω)
。该情况下，能够将用于生成发送测试电路33及发送测试电路34各自之中
的测试信号i
test(ω)
的结构省略，能够简化发送测试电路33及发送测试电路34的结构。
78.发送电路2所接收的无效信号ds和发送测试电路33及发送测试电路34各自所接收的反转无效信号dsb中的至少一方也可以从外部(例如，上级的控制器)输入。
79.另外，作为实施方式的第一变形例，通信系统1i也可以如图4所示那样构成。图4是对实施方式的第一变形例的包含检测电路3i的通信系统1i的结构进行表示的图。
80.通信系统1i具有检测电路3i来代替检测电路3(参照图1)。在检测电路3i中，发送测试电路33、发送测试电路34及接收测试电路35被配置在接收电路4侧。通信系统1i也可以以发送侧芯片1i1、绝缘层1i3及接收侧芯片1i2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1i1上，搭载发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2、绝缘元件de、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1i2上，搭载绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、发送测试电路33、34、接收测试电路35、接收电路4。发送侧芯片1i1与接收侧芯片1i2经由绝缘层1i3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1i3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1i3相互绝缘。绝缘层1i3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
81.发送测试电路33使输出节点33b与接收电路4的差动接收器电路41的输入节点41a连接，并经由电容元件c
c2p
与绝缘元件31的二次侧连接。
82.发送测试电路34使输出节点34b与接收电路4的差动接收器41的输入节点41b连接，并经由电容元件c
c2n
与绝缘元件32的二次侧连接。
83.接收测试电路35使输入节点35a与接收电路4的差动接收器电路41的输入节点41a连接，并经由电容元件c
c2p
与绝缘元件31的二次侧连接。输入节点35b与接收电路4的差动接收器电路41的输入节点41b连接，并经由电容元件c
c2n
与绝缘元件32的一次侧连接。输出节点35c与外部(例如，后级的电路)及接收电路4的差动接收器41的输入节点41d连接。
84.检测绝缘元件31、32的劣化的原理与实施方式是相同的。不过，在接收电路4的输入阻抗较大的情况下，也可以不控制接收电路4的输入。
85.接收测试电路35在测试模式动作中，在绝缘元件31的电压和绝缘元件32的电压的差值为阈值以下的情况下输出非有效电平的检测信号v
br
，在绝缘元件31的电压和绝缘元件32的电压的差值超过阈值的情况下输出有效电平的检测信号v
br
，这一点与实施方式相同。
86.若接收到非有效电平的检测信号v
br
，则接收电路4的差动接收器电路41进行输出信号的动作，若接收到有效电平的检测信号v
br
，则接收电路4的差动接收器电路41使输出信号的动作停止。由此，能够避免接收电路的输出信号根据绝缘故障的予兆的检出而变得不固定。
87.在图4所示的结构中，也可以在差动驱动电路21的输入节点21d与发送测试电路33、34的输入的节点33a、34a之间串联地连接逆变器inv1、inv2及绝缘元件de。绝缘元件de分别使输入侧和输出侧电绝缘，能够从输入侧向输出侧传输信号。
88.由此，能够取得发送电路2的无效信号ds与发送测试电路33、34的反转无效信号dsb的同步，能够适当地进行通常模式与测试模式的切换。
89.另外，作为实施方式的第二变形例，通信系统1j也可以如图5所示那样构成。图5是对实施方式的第二变形例的包含检测电路3j的通信系统1j的结构进行表示的图。
90.通信系统1j使多个绝缘元件31、32构成为多个单相传输系统。通信系统1j具有多个发送电路2j-1、2j-2、检测电路3j、多个接收电路4j-1、4j-2来代替发送电路2、检测电路3、接收电路4(参照图1)。通信系统1j也可以以发送侧芯片1j1、绝缘层1j3及接收侧芯片1j2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1j1上，搭载发送电路2j-1、2j-2、控制电路36j、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1j2上，搭载绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4j-1、4j-2。发送侧芯片1j1与接收侧芯片1j2经由绝缘层1j3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1j3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1j3相互绝缘。绝缘层1j3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
91.各发送电路2j具有单相输入-单相输出型的单相驱动器21j。各发送电路2j-1、2j-2的单相驱动器21j使输入节点21a与信号源ss-1、ss-2的输出节点电连接，使输出节点21b经由电容元件c
c1p
、c
c1n
与绝缘元件31、32电连接。各接收电路4j-1、4j-2具有单相输入-单相输出型的单相接收器41j。接收电路4j-1、4j-2的单相接收器41j使输入节点41a经由电容元件c
c2p
、c
c2n
与绝缘元件31、32电连接，使输出节点41c与负载电路ld-1、ld-2电连接。
92.由此，各发送电路2j-1、2j-2发送单相信号vs1、vs2，检测电路3j的各绝缘元件31、32传输单相信号vs1、vs2，各接收电路4j-1、4j-2接收单相信号v
s1
、v
s2
。即，在多个单相传输系中分别进行信号传输。
93.另一方面，在绝缘元件的劣化检测中使用两个绝缘元件的特性的差值。两个绝缘元件31、32的输入节点31a、32a经由电容元件c
c1p
、c
c1n
与两个发送测试电路33、34的输出节点33b、34b连接，且与接收测试电路35的两个输入节点35a、35b连接。例如，从两个发送测试电路33、34向两个绝缘元件31、32发送相位/频率大致相等的测试信号i
test(ω)
，利用接收测试电路35检测绝缘元件31、32的电压的差值。接收测试电路35在绝缘元件31、32的电压的差值为阈值以下的情况下，输出表示未检测出绝缘故障的予兆的电平的检测信号v
br
，在绝缘元件31、32的电压的差值超过阈值的情况下，输出表示已经检测出绝缘故障的予兆的电平的检测信号v
br
，这一点与实施方式相同。通过采取本结构，在构成多个单相传输系统的通信系统1j中，也能够检测出绝缘元件31、32的劣化。
94.此外，在通信系统1j在通常模式下传输一方的单相信号v
s1
而不传输另一方的单相信号v
s2
的情况下，也可以将发送电路2j-2、绝缘元件32、接收电路4j-2设为虚设的结构。通过使发送电路2j-2保持无效状态不变，通信系统1j能够分别实施通常模式及测试模式。
95.另外，作为实施方式的第三变形例，通信系统1k也可以如图6所示那样构成。图6是对实施方式的第三变形例的包含检测电路3k的通信系统1k的结构进行表示的图。
96.通信系统1k具有检测电路3k来代替检测电路3(参照图1)。在检测电路3k中，还具有控制电路36k。通信系统1k也可以以发送侧芯片1k1、绝缘层1k3及接收侧芯片1k2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1k1上，搭载发送电路2、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1k2上，搭载绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4。发送侧芯片1k1与接收侧芯片1k2经由绝缘层1k3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1k3相互绝缘。绝缘元件
32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1k3相互绝缘。绝缘层1k3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
97.控制电路36k用输入节点36a接收反转无效信号dsb，使输出节点36b与发送测试电路33的控制节点33c、发送测试电路34的控制节点34c及接收测试电路35的控制节点35c连接。由此，控制电路36k能够分别向发送测试电路33、发送测试电路34及接收测试电路35供给控制信号来进行控制。
98.例如，为了根据劣化的有无而较大地出现电压之差，如图3所示，将测试信号的频率设为特定的频率ω0较为有效。频率ω0例如是包含感应元件311、寄生电容c
iso
、感应元件312的环路的谐振频率。
99.然而，谐振频率有时会分别受到元件的制造偏差的影响而使得元件的特性出现偏差。
100.例如，假设包含感应元件311、寄生电容c
iso
、感应元件312的环路的谐振频率是ω1，包含感应元件321、寄生电容c
iso
、感应元件322的环路的谐振频率是ω1。该情况下，图6所示的控制电路36k控制发送测试电路33，从发送测试电路33向绝缘元件31供给频率ω1的测试信号i
test(ω1)
。控制电路36k控制发送测试电路34，从发送测试电路34向绝缘元件32供给频率ω1的测试信号i
test(ω2)
。
101.在此，假设ω1比ω0小，z
in
(ω1)＞z
in
(ω0)。若定义了参数δz
in
＝z
in
(ω1)－z
in
(ω0)，并定义了与参数δz
in
相应的绝缘变压器313、323的差电压δv
meas
，则根据绝缘变压器313、323的经年劣化状况，参数δz
in
的大小变化，绝缘变压器313、323的差电压δv
meas
变化。接收测试电路35能够根据差电压δv
meas
自标准值的变化量是否超过阈值来检测绝缘变压器313、323的经年变化。
102.另外，作为实施方式的第四变形例，通信系统1n也可以如图7所示那样构成。图7是对实施方式的第四变形例的包含检测电路3n的通信系统1n的结构进行表示的图。
103.在实施方式～实施方式的第三变形例中，假定绝缘变压器为绝缘元件，但即使是对于绝缘电容也能够检测出绝缘元件的经年劣化。
104.在通信系统1n中，绝缘元件31n具有绝缘电容313n来代替绝缘变压器313(参照图1)，还具有寄生电容c
sp
。通信系统1n也可以以发送侧芯片1n1、绝缘层1n3及接收侧芯片1n2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1n1上，搭载发送电路2、发送测试电路33、34、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1n2上，搭载接收测试电路35、绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4。发送侧芯片1n1与接收侧芯片1n2经由绝缘层1n3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1n3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1n3相互绝缘。绝缘层1n3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
105.绝缘电容313n的一端与发送测试电路33n及发送电路2连接，另一端与接收测试电路35n及接收电路4连接。寄生电容c
sp
的一端与将绝缘电容313n的另一端和电阻元件r
lp
的一端连接的线路连接，另一端与接地电位连接。
106.绝缘元件32n具有绝缘电容323n来代替绝缘变压器323(参照图1)，还具有寄生电容c
sn
。绝缘电容323n的一端与发送测试电路34n及发送电路2连接，另一端与接收测试电路
35n及接收电路4连接。寄生电容c
sn
的一端与将绝缘电容323n的另一端和电阻元件r
ln
的一端连接的线路连接，另一端与接地电位连接。
107.绝缘电容313n及绝缘电容323n分别可以通过在绝缘层的两端配置金属板来构成。绝缘层的厚度例如是10～30μm，可以成为比光耦合器的模塑树脂的绝缘间隔(400μm以上)薄一个数量级的绝缘层。
108.在实施方式的第四变形例中，两个绝缘电容31n、32n构成为差动传输系统，在发送侧具有发送测试电路33n、34n，在接收侧具有接收测试电路35n，由此，与实施方式相同，能够检测出绝缘故障的予兆。
109.在无效信号ds为l电平的情况下，发送测试电路33n、34n及接收测试电路35n被设为无效，发送电路2被设为使能，经由绝缘电容313n、323n实施通信。
110.在无效信号ds为h电平的情况下，发送测试电路33n、34n及接收测试电路35n被设为使能，发送电路2被设为无效，变为测试模式动作。在测试模式动作中，从发送测试电路33n及发送测试电路34n向绝缘元件33n及绝缘元件34n施加相同的测试信号v
test(ω)
。
111.在绝缘元件33n、34n良好的情况下，绝缘元件33n、34n的输出电压大致相同，因此接收测试电路35n的差电压约为0v。
112.若在单方的绝缘元件(绝缘元件33n或绝缘元件34n)中发生了绝缘漏电，则向接收测试电路35n输入与之相应的差电压。在接收测试电路35n中，控制为在输入超过阈值的差电压时不从接收电路4向负载ld进行不必要的输出vout。
113.下面，详细来看实施方式的第四变形例的故障检测的机制。使用图8来说明绝缘电容中的故障检测机制。图8提取了图7的p侧的部分。
114.在无效信号ds为h电平的情况下，期望发送电路2成为无效动作状态，发送电路2的输出变为hi-z(高阻抗)。在这样的状态下，若从发送测试电路33n输出了测试信号v
test(ω)
，则其不流入发送电路2的输出端子，其大部分流入绝缘电容313n。测试信号v
test(ω)
也可以是依赖于频率ω的电压信号。
115.测试信号v
test(ω)
从一次侧通过绝缘电容313n向二次侧传递，利用接收测试电路35n接收测试电压v
meas(ω)
。绝缘电容313n的传递函数h通过c1/c
sp
/r
lp
/r
leak
来确定，低频的传递函数h根据绝缘漏电路径的电阻值r
leak
而较大地变化。
116.因此，能够检测绝缘漏电路径的电阻值r
leak
来作为响应信号v
meas(ω)
的变化。测试信号v
test
的频率ω0越低，则检测灵敏度越高，但在通常的系统中，作为cmti对策，加入了高通滤波器hpf(c1和r
lp
)，因此若测试信号v
test
的频率ω0较低，则响应信号v
meas
的电平较小。因此，测试信号v
test
的频率ω0可以被确定为使检测灵敏度满足要求电平并且使响应信号v
meas
的电平变为适当的电平。
117.在图9中，示出了输入测试信号v
test(ω)
的情况下的响应信号v
meas(ω)
的例子。在图9中，用实线表示绝缘元件没有经年劣化的情况，用单点划线表示绝缘元件产生了经年劣化、r
leak
＝10kω的情况。
118.如图9所示，在没有经年劣化时的绝缘元件的情况下，低频带的频率ft下的传递函数为较小的值，检测出的电压v11为较小的电平。在r
leak
＝10kω的情况下，在低频带的频率ft下，传递函数变为较大的值，检测出的电压v12变为较大的电平。在图9的例子中，能够检测出10kω的短路模式来作为与5倍(14db)的阻抗变化对应的差电压δv10。
119.在图7的差动信号传输系统的情况下，可知：若以测试信号v
test(ω)
进行绝缘元件31n及绝缘元件32n的测试，在单方的绝缘元件(绝缘元件31n或绝缘元件32n)产生了经年劣化的情况下，会向接收测试电路35n输入较大的差电压δv10。其结果，能够高灵敏度地检测出绝缘元件的经年劣化，能够进行绝缘元件的绝缘故障的予兆检测。另外，在接收测试电路35n中，控制为在输入超过阈值的差电压δv10时不从接收测试电路35n向负载电路ld进行不必要的输出。
120.绝缘电容313n、323n的负载阻抗也可以不是电阻。
121.这样，在使用绝缘电容313n、323n作为绝缘元件31n、32n的情况下，通过使用具有低频带的频率ω＝ft的测试信号v
test(ω)
，能够高灵敏度地检测出绝缘元件31n、32n劣化。而且，通过使测试信号v
test(ω)
的频率ω变化，也能够高灵敏度地检测出绝缘元件31n、32n的经年劣化。
122.另外，作为实施方式的第五变形例，通信系统1p也可以利用图10所示的por(power on reset：上电复位)电路5p生成无效信号ds。图10是对实施方式的第五变形例中的包含por电路5p的通信系统1p的结构进行表示的电路图。
123.通信系统1p与通信系统1(参照图1)相比还具有por电路5p、电子电路6p、电子电路7p、逆变器inv1、逆变器inv2。通信系统1p也可以以发送侧芯片1p1、绝缘层1p3及接收侧芯片1p2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1p1上，搭载por电路5p、电子电路6p、发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1p2上，搭载por电路8p、绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4、电子电路7p。发送侧芯片1p1与接收侧芯片1p2经由绝缘层1p3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1p3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1p3相互绝缘。绝缘层1p3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
124.por电路5p是在通信系统1p的电源起动时在电源电压以规定的电压(例如，推荐电压)稳定规定时间之后进行通信系统1p的初始化的电路。规定时间也可以预先以实验的方式确定为使通信系统1p的电源稳定所需的时间。
125.por电路5p连接在电源端子ps1与发送电路2、检测电路3及电子电路6p之间。por电路5p使输入节点5p1与电源端子ps1连接，使输出节点5p2与电子电路6p连接，使输出节点5p3与发送电路2连接并且经由逆变器inv1、inv2与发送测试电路33、34连接。电子电路6p与发送电路2的输入侧连接。
126.por电路8p连接在电源端子ps2与接收电路4及电子电路7p之间。por电路8p使输入节点8p1与电源端子ps2连接，使输出节点8p2与电子电路7p连接。电子电路7p与接收电路4的输出侧连接。
127.在通信系统1p中，无效信号ds的发出期间基于por电路5p。por电路5p监视用输入节点5p1经由电源端子ps1从外部接收的电源电压。por电路8p监视用输入节点8p1经由电源端子ps2从外部接收的电源电压。
128.在电源起动时，若用输入节点5p1接收的电源电压达到规定的电压(例如，推荐电压范围的下限值)并经过了规定时间，则por电路5p发出复位脉冲信号rst1，电子电路6p复
位。
129.在电源起动时，若用输入节点8p1接收的电源电压达到规定的电压(例如，推荐电压范围的下限值)并经过了规定时间，则por电路8p发出复位脉冲信号rst2，电子电路7p复位。
130.与复位状态的解除相应地，por电路5p发出无效信号ds。por电路5p生成有效电平的无效信号ds并将其向发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2供给。发送电路2与有效电平的无效信号ds相应地被设为无效，发送测试电路33、34分别接收用逆变器inv1、inv2使无效信号ds逻辑反转而得的反转无效信号dsb。发送测试电路33、34与有效电平(例如，l电平)的反转无效信号dsb相应地被设为使能，将测试信号发送到绝缘元件31、32(参照图1)。由此，检测电路3实施对绝缘元件31、32的绝缘故障的予兆的检测。
131.如果不检测绝缘故障的予兆，则不从接收测试电路35发出检测信号v
br
。另外，从电子电路6p向发送电路2输入信号，从发送电路2通过绝缘元件31、32向接收电路4传输信号，从接收电路4向电子电路7p输出信号。
132.如果检测绝缘故障的予兆，则从接收测试电路35发出检测信号v
br
。与有效电平的检测信号v
br
相应地，不通过绝缘元件31、32进行信号传输。
133.这样，在通信系统1p中，能够在电源起动时的内部电路的复位被解除的期间中检测绝缘故障的予兆，由于根据检测结果进行信号传输，因此能够适当地进行信号传输。
134.另外，作为实施方式的第六变形例，通信系统1r也可以利用图11所示的uvlo(under voltage lock out：欠压锁定)电路5r生成无效信号ds。图11是对实施方式的第六变形例中的包含uvlo电路5r的通信系统1r的结构进行表示的电路图。
135.通信系统1r与通信系统1(参照图1)相比还具有uvlo电路5r、电子电路6p、电子电路7p、逆变器inv1、逆变器inv2。通信系统1r也可以以发送侧芯片1r1、绝缘层1r3及接收侧芯片1r2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1r1上，搭载uvlo电路5r、电子电路6p、发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1r2上，搭载uvlo电路8r、绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4、电子电路7p。发送侧芯片1r1与接收侧芯片1r2经由绝缘层1r3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1r3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1r3相互绝缘。绝缘层1r3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
136.uvlo电路5r是监视通信系统1r的电源电压并在电源电压低于规定的电压(例如，推荐电压)时将内部电路锁定的电路。
137.uvlo电路5r连接在电源端子ps1与发送电路2、检测电路3及电子电路6p之间。uvlo电路5r使输入节点5r1与电源端子ps1连接，使输出节点5r2与电子电路6p连接，使输出节点5r3与发送电路2连接并且经由逆变器inv1、inv2与发送测试电路33、34连接。电子电路6p与发送电路2的输入侧连接。
138.uvlo电路8r连接在电源端子ps2与接收电路4及电子电路7p之间。uvlo电路8r使输入节点8r1与电源端子ps2连接，使输出节点8r2与电子电路7p连接。电子电路7p与接收电路4的输出侧连接。
139.在通信系统1r中，无效信号ds的发出期间基于uvlo电路5r。uvlo电路5r监视用输入节点5r1经由电源端子ps1从外部接收的电源电压。uvlo电路8r监视用输入节点8r1经由电源端子ps2从外部接收的电源电压。
140.在通信系统1r的动作中，若用输入节点5r1接收的电源电压低于规定的电压(例如，推荐电压)，则uvlo电路5r发出锁定信号uvlo1。uvlo电路5r将有效电平的锁定信号uvlo1从输出节点5r2向电子电路6p等内部电路供给。由此，uvlo电路5r能够将电子电路6p等内部电路锁定而防止其误动作。
141.在通信系统1r的动作中，若用输入节点8r1接收的电源电压低于规定的电压(例如，推荐电压)，则uvlo电路8r发出锁定信号uvlo2。uvlo电路8r将有效电平的锁定信号uvlo2从输出节点8r2向电子电路7p等内部电路供给。由此，uvlo电路8r能够将电子电路7p等内部电路锁定而防止其误动作。
142.若用输入节点5r1接收的电源电压恢复到规定的电压(例如，推荐电压)以上，则uvlo电路5r解除锁定信号uvlo1。uvlo电路5r将非有效电平的锁定信号uvlo1从输出节点5r2向电子电路6p等内部电路供给。由此，uvlo电路5r能够解除电子电路6p等内部电路的锁定。
143.若用输入节点8r1接收到的电源电压恢复到规定的电压(例如，推荐电压)以上，则uvlo电路8r解除锁定信号uvlo2。uvlo电路8r将非有效电平的锁定信号uvlo2从输出节点8r2向电子电路7p等内部电路供给。由此，uvlo电路8r能够解除电子电路7p等内部电路的锁定。
144.与锁定的解除相应地，uvlo电路5r发出无效信号ds。uvlo电路5r将有效电平的无效信号ds向发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2供给。发送电路2与有效电平的无效信号ds相应地被设为无效，发送测试电路33、34分别接收利用逆变器inv1、inv2使无效信号ds逻辑反转而得的反转无效信号dsb。发送测试电路33、34与有效电平(例如，l电平)的反转无效信号dsb相应地被设为使能，将测试信号发送到绝缘元件31、32(参照图1)。由此，检测电路3能够实施对绝缘元件31、32的绝缘故障的予兆的检测。
145.另外，作为实施方式的第七变形例，通信系统1s也可以利用图12所示的输入电路5s生成无效信号ds。图12是对实施方式的第七变形例中的包含输入电路5s的通信系统1s的结构进行表示的电路图。
146.通信系统1s与通信系统1(参照图1)相比还具有输入电路5s、电子电路6p、电子电路7p、逆变器inv1、逆变器inv2。通信系统1s也可以以发送侧芯片1s1、绝缘层1s3及接收侧芯片1s2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1s1上，搭载输入电路5s、电子电路6p、发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1s2上，搭载绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、接收电路4、电子电路7p。发送侧芯片1s1与接收侧芯片1s2经由绝缘层1s3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1s3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1s3相互绝缘。绝缘层1s3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
147.输入电路5s是被输入控制信号en的电路。输入电路5s连接在控制端子en与发送电
路2、检测电路3之间。输入电路5s使输入节点5s1与控制端子en连接，使输入节点5s4与接收测试电路35连接，使输出节点5s3与发送电路2连接并且经由逆变器inv1、inv2与发送测试电路33、34连接。电子电路6p与发送电路2的输入侧连接。电子电路7p与接收电路4的输出侧连接。
148.在通信系统1s中，无效信号ds的发出期间基于输入电路5s。输入电路5s监视用输入节点5s1经由控制端子en从外部接收的控制信号en。输入电路5s能够与控制信号en的电平是非有效电平/有效电平这一情况相应地发出/解除无效信号ds。
149.如果控制信号en的电平是非有效电平，则输入电路5s发出无效信号ds。输入电路5s生成有效电平的无效信号ds并将其向发送电路2、逆变器inv1、逆变器inv2供给。发送电路2与有效电平的无效信号ds相应地被设为无效，发送测试电路33、34分别接收利用逆变器inv1、inv2使无效信号ds逻辑反转而得的反转无效信号dsb。发送测试电路33、34与有效电平(例如，l电平)的反转无效信号dsb相应地被设为使能，将测试信号发送到绝缘元件31、32(参照图1)。由此，检测电路3能够实施对绝缘元件31、32的绝缘故障的予兆的检测。
150.如果不检测绝缘故障的予兆，则不从接收测试电路35发出检测信号v
br
。输入电路5s进行待机，直至控制信号en的电平变为有效电平。若控制信号en的电平变为有效电平，输入电路5s将发送测试电路33、34设为无效并且将发送电路2设为使能而进入通常动作状态。由此，可以通过绝缘元件31、32进行信号传输。即，信号从电子电路6p向发送电路2输入，从发送电路2通过绝缘元件31、32向接收电路4传输信号，从接收电路4向电子电路7p输出信号。
151.如果检测绝缘故障的予兆，则从接收测试电路35发出检测信号v
br
。输入电路5s使发送电路2保持无效状态不变。由此，不通过绝缘元件31、32进行信号传输。
152.这样，在通信系统1s中，能够在控制信号en的电平为非有效电平的非工作期间中检测绝缘故障的予兆，进行与检知结果相应的信号传输，因此能够适当地进行信号传输。
153.另外，作为实施方式第八变形例，通信系统1t也可以设置图13所示的修调电路5t。图13是对实施方式的第八变形例中的包含修调电路5t的通信系统1t的结构进行表示的电路图。
154.通信系统1t构成为：例如作为半导体芯片而安装，能够在出厂前的检查工序中修调发送测试电路33、34的测试信号的频率。在图13中，例示了使用存储器进行修调方法的情况下的结构。通信系统1t与通信系统1(参照图1)相比还具有修调电路5t、电子电路6p、电子电路7p、多个焊盘电极pd1～pd5。通信系统1t也可以以发送侧芯片1t1、绝缘层1t3及接收侧芯片1t2的方式安装。该情况下，在发送侧芯片1t1上，搭载电子电路6p、发送电路2、发送测试电路33、34、接收测试电路35、绝缘元件31的一次侧部分(感应元件311)、绝缘元件32的一次侧部分(感应元件321)。在接收侧芯片1t2上，搭载绝缘元件31的二次侧部分(感应元件312)、绝缘元件32的二次侧部分(感应元件322)、修调电路5t，并配置多个焊盘电极pd1～pd5。发送侧芯片1t1与接收侧芯片1t2经由绝缘层1t3相互绝缘。绝缘元件31的一次侧部分与绝缘元件31的二次侧部分经由绝缘层1t3相互绝缘。绝缘元件32的一次侧部分与绝缘元件32的二次侧部分经由绝缘层1t3相互绝缘。绝缘层1t3也可以是氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜中的任一方。
155.多个焊盘电极pd1～pd5分别与测试仪100t连接。绝缘元件31、32可以被测试仪
100t测定其阻抗。例如，绝缘元件31中的感应元件312的一端经由焊盘电极pd1与测试仪100t连接，另一端经由焊盘电极pd2与测试仪100t连接。绝缘元件32中的感应元件322的一端经由焊盘电极pd5与测试仪100t连接，另一端经由焊盘电极pd2与测试仪100t连接。
156.测试仪100t通过使探针接触焊盘电极pd1、pd2等而与焊盘电极pd1、pd2连接。
157.从测试仪100t输出测试信号(典型例是正弦波)，并检测其响应(例如电压等)，由此，测试仪100t测定绝缘元件31的阻抗。根据该测定结果，测试仪100t计算所预想的谐振频率ω2。
158.同样，测试仪100t通过使探针接触焊盘电极pd5、pd2等而与焊盘电极pd5、pd2连接。
159.从测试仪100t输出测试信号(典型例是正弦波)，并检测其响应(例如电压等)，由此，测试仪100t测定绝缘元件32的阻抗。根据该测定结果，测试仪100t计算所预想的谐振频率ω2。
160.修调电路5t使输入节点5a与焊盘电极pd3连接，使输入节点5b与焊盘电极pd4连接，使输出节点5c与发送测试电路33连接，使输出节点5d与发送测试电路34连接。
161.测试仪100t以供给对绝缘元件31计算出的谐振频率ω2的方式经由焊盘电极pd3向修调电路5t进行供给。修调电路5t将谐振频率ω2以与绝缘元件31建立了关联的形式保存起来。同样，测试仪100t将对绝缘元件32计算出的谐振频率ω2经由焊盘电极pd4向修调电路5t供给。修调电路5t将谐振频率ω2以与绝缘元件32建立了关联的形式保存起来。
162.例如，若变为测试模式，则发送测试电路33从修调电路5t读出谐振频率ω2并设定为测试信号的i
test(ω)
的频率ω＝ω2，发送测试电路34从修调电路5t读出谐振频率ω2并设定为测试信号的i
test(ω)
的频率ω＝ω2。由此，能够使由测试仪100t计算的谐振频率与测试信号的频率大体一致。
163.这样，通信系统1t对发送测试电路33、34的测试信号的频率进行修调，能够在修调电路5t中设定应用于测试信号的适当的(例如，最佳的)频率。由此，通信系统1t能够稳定地检测绝缘元件31、32的绝缘故障的予兆。
164.此外，在图13中，例示了使用存储器进行修调方法的情况下的结构，但通信系统1t并不限定于使用存储器的修调方法，能够适用各种修调方法。例如，适用于通信系统1t的修调方法也可以是齐纳击穿(zener-zap)修调方法、激光修调方法、熔丝修调方法等。齐纳击穿修调方法是这样一种修调方法：通过施加高电压将多个齐纳二极管选择性地击穿而短路，由此得到与修调值相当的所希望的电气特性。激光修调方法是这样一种修调方法：通过激光将多个金属选择性地切断，由此得到与修调值相当的所希望的电气特性。熔丝修调方法是这样一种修调方法：将多个熔断电路选择性地激活，由此获得与修调值相当的所希望的电气特性。
165.另外，作为实施方式的第九变形例，如图14所示，通信系统1中的接收测试电路35也可以构成为进行具有偏置宽度(不灵敏区)的差动比较。图14是对实施方式的第九变形例中的接收测试电路35的动作进行表示的图，例示了接收测试电路35的输入输出特性例。
166.在第九变形例中，接收测试电路35的输入被设为差动电压。差动电压例如也可以是感应元件311的输入电压v311与感应元件321的输入电压v321的差值即电压差δv(＝v311－v321)。如果输入电压v311大于输入电压v321，则电压差δv是正值，如果输入电压
v311小于输入电压v321，则电压差δv是负值。在接收测试电路35中，设置偏置电压+v
t
及-v
t
(v
t
＞0)。若电压差δv为+v
t
以上或-v
t
以下，则接收测试电路35发出检测信号v
br
。如果输入差电压δv小于+v
t
或者大于-v
t
，则接收测试电路35生成非有效电平(例如，低电平vl)的检测信号v
br
并将其输出。如果电压差δv为+v
t
以上或-v
t
以下，则接收测试电路35生成有效电平(例如，高电平vh)的检测信号v
br
并将其输出。
167.如图14所示，通过对由元件偏差引起的作为测试电压的差电压δv
test(ω)
设置不灵敏区(-v
t
～+v
t
)，能够实现接收测试电路35的稳定动作。此外，在图14中是将输入设为差动电压，但有意想要使比较两个单相电压的情况(例如，图5所示的接收测试电路35的动作)也相同。
168.对本发明的一些实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围中。

技术特征：
1.一种检测电路，其特征在于，具备：第一绝缘元件；第二绝缘元件；第一发送测试电路，与所述第一绝缘元件连接；第二发送测试电路，与所述第二绝缘元件连接；以及接收测试电路，分别与所述第一绝缘元件及所述第二绝缘元件连接，输出与所述第一绝缘元件的电压和所述第二绝缘元件的电压的差值相应的检测信号。2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路、所述第二发送测试电路、所述接收测试电路连接于所述第一绝缘元件及所述第二绝缘元件的一次侧。3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路、所述第二发送测试电路、所述接收测试电路连接于所述第一绝缘元件及所述第二绝缘元件的二次侧。4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路、所述第二发送测试电路连接于所述第一绝缘元件及所述第二绝缘元件的一次侧，所述接收测试电路连接于所述第一绝缘元件及所述第二绝缘元件的二次侧。5.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路具有与所述第一绝缘元件的一次侧连接的输出节点，所述第二发送测试电路具有与所述第二绝缘元件的一次侧连接的输出节点，所述接收测试电路具有与所述第一绝缘元件的一次侧连接的第一输入节点和与所述第二绝缘元件的一次侧连接的第二输入节点。6.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路具有与所述第一绝缘元件的二次侧连接的输出节点，所述第二发送测试电路具有与所述第二绝缘元件的二次侧连接的输出节点，所述接收测试电路具有与所述第一绝缘元件的二次侧连接的第一输入节点和与所述第二绝缘元件的二次侧连接的第二输入节点。7.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路具有与所述第一绝缘元件的一次侧连接的输出节点，所述第二发送测试电路具有与所述第二绝缘元件的一次侧连接的输出节点，所述接收测试电路具有与所述第一绝缘元件的二次侧连接的第一输入节点和与所述第二绝缘元件的二次侧连接的第二输入节点。8.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路向所述第一绝缘元件发送第一测试信号，所述第二发送测试电路向所述第二绝缘元件发送与所述第一测试信号对应的第二测试信号。9.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于，在所述第一绝缘元件的电压和所述第二绝缘元件的电压的差值为阈值以下的情况下，所述接收测试电路输出第一电平的所述检测信号，在所述第一绝缘元件的电压和所述第二
绝缘元件的电压的差值超过所述阈值的情况下，所述接收测试电路输出第二电平的所述检测信号。10.根据权利要求9所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还具备将所述第一测试信号的频率控制为第一频率的控制电路，所述第一发送测试电路向所述第一绝缘元件发送具有所述第一频率的所述第一测试信号，所述第二发送测试电路向所述第二绝缘元件发送具有所述第一频率的所述第二测试信号。11.根据权利要求9所述的检测电路，其特征在于，所述第一发送测试电路从存储对所述第一测试信号进行修调而得的第二频率的存储电路读出所述第二频率，并向所述第一绝缘元件发送具有所述第二频率的所述第一测试信号，所述第二发送测试电路从所述存储电路读出所述第二频率，并向所述第二绝缘元件发送具有所述第二频率的所述第二测试信号。12.一种通信系统，其特征在于，具备：权利要求1所述的检测电路，具有配置于所述第一绝缘元件的一次侧的第一输入节点、配置于所述第二绝缘元件的一次侧的第二输入节点、配置于所述第一绝缘元件的二次侧的第一输出节点和配置于所述第二绝缘元件的二次侧的第二输出节点；发送电路，其分别连接于所述检测电路的所述第一输入节点和所述第二输入节点；以及接收电路，其分别连接于所述检测电路的所述第一输出节点和所述第二输出节点。13.根据权利要求12所述的通信系统，其特征在于，所述发送电路在第一期间非激活，且在第二期间能够动作，所述第一发送测试电路、所述第二发送测试电路均在所述第一期间动作，且在所述第二期间非激活。14.根据权利要求13所述的通信系统，其特征在于，在所述第一期间内，在所述第一绝缘元件的电压和所述第二绝缘元件的电压的差值为阈值以下的情况下，所述接收测试电路输出第一电平的所述检测信号，在所述第一绝缘元件的电压和所述第二绝缘元件的电压的差值超过所述阈值的情况下，所述接收测试电路输出第二电平的所述检测信号，在接收到所述第一电平的所述检测信号的情况下，所述发送电路在所述第二期间进行送出信号的动作，在接收到所述第二电平的所述检测信号的情况下，所述发送电路在所述第二期间使送出信号的动作停止。15.根据权利要求13所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统还具备生成无效信号的生成电路，所述发送电路在所述无效信号为有效电平的所述第一期间非激活，在所述无效信号为非有效电平的所述第二期间能够动作，所述第一发送测试电路、所述第二发送测试电路均在所述无效信号为有效电平的所述第一期间动作，且在所述无效信号为非有效电平的所述第二期间非激活。
16.根据权利要求15所述的通信系统，其特征在于，所述生成电路包含上电复位电路即por电路，该por电路能够根据所述通信系统的起动而使规定的电路复位，并根据所述规定的电路的复位状态的解除而将所述无效信号从非有效电平过渡到有效电平。17.根据权利要求15所述的通信系统，其特征在于，所述生成电路包含欠压锁定电路即uvlo电路，该uvlo电路能够根据所述通信系统的电源电压变为比规定的电压低这一情况而将规定的电路锁定，并根据所述规定的电路的锁定状态的解除而使所述无效信号从非有效电平过渡到有效电平。18.根据权利要求15所述的通信系统，其特征在于，所述生成电路包含输入电路，该输入电路被输入使能信号，根据所述使能信号为非有效电平这一情况而使所述无效信号从非有效电平过渡到有效电平。19.一种通信系统，其特征在于，具备：权利要求1所述的检测电路，具有配置于所述第一绝缘元件的一次侧的第一输入节点、配置于所述第二绝缘元件的一次侧的第二输入节点、配置于所述第一绝缘元件的二次侧的第一输出节点和配置于所述第二绝缘元件的二次侧的第二输出节点；第一发送电路，与所述检测电路的所述第一输入节点连接；第二发送电路，与所述检测电路的所述第二输入节点连接；第一接收电路，与所述检测电路的所述第一输出节点连接；以及第二接收电路，与所述检测电路的所述第二输出节点连接。20.一种通信系统，其特征在于，具备：权利要求1所述的检测电路，具有：第一绝缘元件；第二绝缘元件；与所述第一绝缘元件连接且能够发送第一测试信号的第一发送测试电路；与所述第二绝缘元件连接且能够发送第二测试信号的第二发送测试电路；以及接收测试电路，与所述第一绝缘元件及所述第二绝缘元件分别连接，且输出与所述第一绝缘元件的电压和所述第二绝缘元件的电压的差值相应的检测信号；以及存储电路，存储对所述第一测试信号进行修调而得的第二频率；所述第一发送测试电路从存储对所述第一测试信号进行修调而得的第二频率的存储电路读出所述第二频率，并向所述第一绝缘元件发送具有所述第二频率的所述第一测试信号，所述第二发送测试电路从所述存储电路读出所述第二频率，并向所述第二绝缘元件发送具有所述第二频率的所述第二测试信号。

技术总结
本实施方式涉及检测电路及通信系统。根据实施方式，提供一种具有第一绝缘元件、第二绝缘元件、第一发送测试电路、第二发送测试电路和接收测试电路的检测电路。第一发送测试电路与第一绝缘元件连接。第二发送测试电路与第二绝缘元件连接。接收测试电路分别与第一绝缘元件及第二绝缘元件连接。接收测试电路输出与第一绝缘元件的电压和第二绝缘元件的电压的差值相应的检测信号。值相应的检测信号。值相应的检测信号。


技术研发人员：卯尾豊明
受保护的技术使用者：东芝电子元件及存储装置株式会社
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2023/10/6