CN103425046A - 状态数据与测量数据集成的隔离器系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种隔离器系统，其中一对电路系统被隔离阻挡物分开，但是电路系统通过跨越所述隔离阻挡物的隔离器装置进行相互通信。第一电路系统可以包括：测量系统，其产生测量数据；以及状态监视器，其产生状态数据。第一电路系统还可以包括通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用以用于跨公共隔离器装置传输。以这样的方式，可以比常规设计降低隔离器装置的数目。

Description

状态数据与测量数据集成的隔离器系统
相关申请的交叉引用
本发明受益于2012年4月23日提交的序列号为61/636,797、名称为“Isolated Measurement System”的美国专利申请的优先权，将其公开整体并入在此。
技术领域
本发明涉及隔离器系统和方法。
背景技术
隔离测量系统通常包括用于测量外部信号的测量系统以及用于控制该测量系统和从其接收测量数据的控制系统。这两个系统在被彼此电隔离的两个不同电压域操作。测量系统常常包括多个通道，每一通道具有其自身的测量系统和转换器。每一通道通过相应的数据通信变压器（transformer）以异步的方式发送采样的数据到控制系统。
设置在控制系统的电压域中的功率发生器产生用于测量系统的电压域的功率。功率发生器包括在控制系统的域中的功率发送器，其经由跨过两个域之间的隔离阻挡物的变压器耦接到测量系统的域中的整流器。所述功率发送器和整流器持续有效以确保到测量系统的电力供应连续。功率监视器可以测量由整流器提供的电压源，并且可以从其产生功率反馈数据，功率反馈数据被经由专用的隔离变压器发送到控制系统的域。
隔离测量系统的现代应用在系统内提供了用于测量数据和功率反馈数据的分离的信号传送路径。因此，测量系统可以产生数据，该数据被通过第一组隔离器跨隔离阻挡物传送，通常每个测量通道一个隔离器。功率监视器可以产生功率反馈信息，功率反馈信息可以通过另一隔离器跨隔离阻挡物传送。然而，在制造这些系统时，隔离器装置消耗相当大的面积和成本。本发明的发明人已经认识到对于其中功率反馈数据的通信有效利用隔离器并且使面积和成本最小化的系统的需求。
概述
根据本发明一个方面，提供了一种系统，包括：电路系统的对，所述电路系统由电隔离阻挡物分开，但是通过跨越所述隔离阻挡物的至少一个隔离器装置通信；第一电路系统，所述第一电路系统包括：测量系统，其产生测量数据；状态监视器，其产生状态数据；以及通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用以用于跨公共隔离器装置传输。
根据本发明另一方面，提供了一种系统，包括：电路系统的对，所述电路系统被电隔离阻挡物分开；第一电路系统，所述第一电路系统包括：功率接收器，测量系统，其产生测量数据，电源监视器，其产生表示所述第一电路系统中电源的状态的状态数据，以及通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用，以通过公共第一隔离器装置跨所述隔离阻挡物传输；以及第二电路系统包括：功率发送器，其经由第二隔离器装置耦接到所述功率接收器，功率控制器，响应于所述状态数据调节所述功率发送器的输出。
根据本发明另一方面，提供了一种方法，包括：通过隔离阻挡物的第一侧上的电路系统产生测量数据和状态数据，所述测量数据表示对输入信号执行的测试的结果，而所述状态数据表示所述电路系统的操作状态，以及在公共隔离器装置上跨所述隔离阻挡物传输所述测量数据和所述状态数据。
根据本发明再一方面，提供了一种系统，包括：隔离器装置，其跨越隔离阻挡物，电路系统，所述电路系统包括：测量系统，其产生测量数据，状态监视器，其产生状态数据；以及通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用以用于跨公共隔离器装置传输。
根据本发明再一方面，提供了一种系统，包括：隔离器装置的对，所述隔离器装置跨越隔离阻挡物，电路系统，设置在所述隔离阻挡物的公共侧上，包括：功率发送器，用于传递功率到第一隔离器装置，通信系统，其从第二隔离器装置接收测量数据和状态数据，控制系统，其传送所述测量数据到另一系统，以及功率控制器，用于基于所述状态数据调节所述功率发送器的操作。
根据本发明再一方面，提供了一种方法，包括：产生功率传递信号以用于跨第一隔离装置的传输，从第二隔离装置接收功率控制信号，所述功率控制信号被与测量数据多路复用，根据所接收的功率控制信号调制所述功率传递信号，其中所述功率传递信号被以最小级别提供，尽管过量的功率控制信号指示需要较低功率，并且所述功率传递信号被以最大级别提供，尽管过量的功率控制信号指示需要用于增加功率。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的隔离测量系统。
图2是示出了可以在图1的系统内传送的示例性信号的时序图。
图3示出了根据本发明另一实施例的隔离测量系统。
图4是示出了可以在图3的系统内传送的示例性信号的时序图。
图5包含根据本发明一个实施例的多种电源监视器的简化框图。
图6(a)示出了根据本发明一个实施例的在非导电载体封装基板上以“封装中系统”结构提供的功率产生系统。
图6(b)示出了根据本发明一个实施例的在导电的分裂载体封装基板上以“封装中系统”结构提供的功率产生系统。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种系统，其中通过隔离阻挡物将一对电路系统分开但是该对电路系统通过跨越该隔离阻挡物的隔离器装置进行相互通信。第一电路系统可以包括：测量系统，其产生测量数据；以及状态监视器，其产生状态数据。第一电路系统还可以包括将测量数据和状态数据多路复用以跨公共隔离器装置传输的通信系统。以这样的方式，可以比常规设计减少隔离器装置的数目
图1示出了根据本发明一个实施例的隔离测量系统100。系统100可以限定隔离阻挡物110，其建立两个电隔离的电压域120、130。每一电压域120、130可以具有彼此隔离的电压源和地基准。系统100还可以包括多种不同的隔离器装置140、150，以在电压域120、130之间交换时序信号和数据，同时仍保持它们之间的电隔离。在图1所示的系统100中，第一电压域120可以包括控制系统160，用于管理系统100的操作，因此，在此将其称作“控制系统域”。第二电压域130可以包括测量系统170，并因此，在此将其称作“测量系统域”。
控制系统160和测量系统170可以经由隔离器140、150彼此交换通信。所述通信可以包括控制信号、时序信号、和/或数据的交换。隔离器140、150可以被实现为电容器、变压器和/或光-电子装置。图1中示出一对隔离器140、150，其中一个隔离器140承载从控制系统160到测量系统170的控制信号，而第二隔离器150承载从测量系统170到控制系统160的数据信号（下面描述）。在图1的示例中，对于在每一方向上的通信示出了单个隔离器140、150，但是本发明的原理并不受此限制。系统100可以包括更多数量的隔离器，尤其是对于从测量系统170到控制系统160的数据通信，以提供较高带宽通信。此外，一个或多个隔离器140、150可以被提供作为双向隔离器。
图1示出了示例性控制系统160的部件，其可以包括控制器162、通信单元164、以及输入/输出（“I/O”）单元166。控制器162可以管理控制系统160的操作，并且可以产生用于控制系统160内以及测量系统170内的部件的时序基准（示出为CLKMSTR）。通信单元164可以经由隔离器140、150与测量系统170交换双向通信信号。I/O单元166可以与系统100外部的处理器和/或控制器（未示出）接口连接，这可以使得能够传输来自测量系统100的数据、接收用于管理测量系统100的命令（一个或多个）和/或时序信息（示出为CLK）。
图1示出了示例性测量系统170的部件，其可以包括控制器172、通信单元174、测量电路(一个或多个)176以及状态监视器178。控制器172可以管理测量系统170的操作，并可以产生用于测量系统170的其它部件的时序基准。通信单元174可以跨隔离器140、150与控制系统域120的控制系统160交换双向通信信号。测量电路176和状态监视器178每一都可以产生要被从测量系统170传送到控制系统160的数据。
测量电路176表示用于测量测试对象的输入到系统100的各种外部信号（未示出）的电路。作为示例，测量电路176可以包括一个或多个模数转换器（“ADC”）（未示出），以将外部提供的电压数字化，每一模数转换器可以是单或者多位ADC（未示出）。例如，测量电路176可以包括一个或多个西格玛-德尔塔（“ΣΔ”）ADC。测量电路176可以根据控制器172提供的测量时钟信号CLKMEAS进行其操作。
状态监视器178可以监视测量系统170的操作状态，并且可以产生表示这样的状态的反馈数据以传输到控制系统170。就此而言，控制器172可以包括一个或多个储存寄存器180来存储要被报告回控制系统160的状态信息和测量数据。状态信息可以包括错误指示器，其表示测量系统的误操作、超出最大或最小阈值限制的输入信号的检测、测量系统内电压源的状态、或表示测量系统170的部件是否正确操作的其它操作数据。
控制器172可以产生到通信单元174的驱动信号以跨公共隔离器150（或隔离器组）传送状态信息和测量数据。控制器172还可以解译从通信单元174接收的信号以产生时序信号CLKMEAS，该时序信号作为时钟管理测量电路176的操作。
通信单元164、174每一可以包括发送器164A、174A以及接收器164B、174B。发送器164A、174A可以接收来自其相应控制器162、172的驱动信号，并且可以产生适用于到其相应隔离器140、150的传输的驱动信号。接收器164B、174B可以从其相应隔离器140、150接收信号，并且可以产生到其相应控制器162、172的输出信号。例如，在基于变压器的隔离器的情况下，发送器164A、174A可以接收数字输入信号，并产生适于跨隔离器传输的脉冲信号。这样的脉冲信号可以跨隔离器140、150传送到接收器，接收器由其可以产生数字输出信号。
图1的隔离器系统100提供了超出常规隔离器设计的优点在于：不需要为状态信息提供专用隔离器。在常规设计中，为状态信息提供专用隔离器，其与为报告测量数据提供的隔离器(一个或多个)分离。本发明的设计允许状态信息与测量数据合并，并经由公共隔离器150（或隔离器组）跨隔离器阻挡物110传送。因此，本发明的设计允许利用比现有技术设计中更少数量的隔离器制造隔离器系统100。在制造时，隔离器趋于是非常大的部件，并因此，本发明的设计实现了面积保存、低成本和小封装尺寸。
图2是示出了可以在图1的系统100内传送的示例性信号的时序图200。图2中的(a)示出了主时钟信号CLKMSTR、CLKMEAS、存储在寄存器180（图1）中的示例性数据、以及可以跨返回隔离器150传送的数据信号。主时钟信号CLKMSTR可以由控制系统域120内的控制器162（图1）产生。主时钟信号CLKMSTR可以通过通信单元164、174和隔离器150传送到测量系统170。测量系统域130内的控制器172可以从传送的CLKMSTR信号得到测量时钟信号CLKMEAS。
主时钟信号CLKMSTR内的边沿202-208可以被复制作为测量时钟信号CLKMEAS的相应边沿212-218，具有通过中间电路150、164、174执行的通信和获得操作施加的延迟tdelay。例如，通信单元174可以将CLKMSTR信号的上升和下降沿转换为适于经由通信隔离器140传输的脉冲或其它传输信号，并且通信单元164和控制器172可以根据从通信隔离器140接收的信号产生恢复的时钟信号CLKMEAS。此外，边沿之间的延迟tdelay的准确量可能由于系统100的工艺、电压和/或温度变化而变化。测量电路176可以在测量时钟信号CLKMEAS的边缘212-218上执行电压采样和转换操作，这可以在CLKMSTR信号的相应边沿202-208之后的某些时间发生。
测量电路176可以在CLKMEAS信号的每一上升和/或下降沿上执行转换操作。为便于图示，图2的（a）提供了其中转换操作仅在CLKMEAS信号的下降沿212-218上发生的示例。因此，在CLKMEAS信号的每一下降沿上，新的数据可以被存储在控制器寄存器180中以供传输回到控制系统160。测量系统170可以与CLKMEAS信号同步地发送该寄存器的内容到控制系统160。因此，如果在CLKMEAS信号的下降沿212上执行转换操作，则转换数据（以及状态数据）可以在CLKMEAS信号的后续边沿214上传输给控制系统160。
图2的（a）示出了示例性寄存器内容以及可以根据该数据传送的隔离器传输信号（ISO TX）。在该示例中，寄存器180可以具有四位数据——两位表示状态监视器178提供的状态数据，其它两位表示来自测量电路176的测量数据。在跨隔离器150传送时这些位可以被转换成数字脉冲。在图2的(a)的示例中，数字数据可以被转换成脉冲序列，其表示如同表示二进制数一样表示寄存器数据。因此，可以将四位寄存器转换成具有16个脉冲（24=16）那么多的脉冲序列。可以将N位寄存器转换成具有2N那么多的脉冲的脉冲序列。
在另一实施例中，测量系统170可以以半字（half-word）每周期发送其数据两次，而不是每CLKMEAS周期发送回控制系统160一次。图2的(b)中示出了这样的实施例。那里，四位寄存器数据可以被分裂到两个传输中，在每一时钟周期的上升和下降沿上发生。在CLKMEAS信号的下降沿212上俘获的寄存器数据的第一部分可以被在CLKMEAS信号的下降沿214上传送给控制系统作为第一脉冲序列252，而在下降沿210上俘获的寄存器数据的第二部分可以在CLKMEAS信号的上升215边沿上传送作为第二脉冲序列254（有时，如寄存器的内容所确定的，可以将零脉冲跨隔离器传送）。在后一实施例中，N位寄存器的内容可以在两次传输中传送，每一传输具有最大（2N/2-1）个脉冲（或，总计2*（2N/2-1）个脉冲）。
图3示出了根据本发明另一实施例的隔离测量系统300。系统300可以限定隔离阻挡物310，其建立两个电隔离的电压域320、330。每一电压域320、330可以具有彼此隔离的电压源和地基准。系统300还可以包括多种隔离器装置340、350.1-350.N，以在电压域320、330之间交换功率、时序和数据，同时仍保持它们之间的电隔离。如图1中那样，第一电压域320可以包括控制系统360以管理系统300的操作，并因此，为了方便起见，将其称作“控制系统域”。第二电压域330可以包括测量系统370，并因此，在此将其称作“测量系统域”。
控制系统360和测量系统370可以经由通信隔离器350彼此交换通信。所述通信可以包括控制信号、时序信号和/或数据的交换。通信隔离器350可以被实现为电容器、变压器和/或光-电子装置。图3中示出了单个双向通信隔离器350，但是该系统也可以包括其它通信隔离器350，其可以是单向和/或双向的，以在电压域320、330之间提供较高带宽通信，这可以适于单独应用需求。
控制系统域320可以包括功率发送器380，而测量系统域330可以包括功率接收器390。功率发送器380可以具有连接到功率隔离器340的输入侧的输出，而功率接收器390可以具有连接到同一功率隔离器340的输出侧的输入。功率隔离器340可以被实现为电容器、变压器和/或光-电子装置。
功率发送器380可以响应于控制信号PWRCTRL产生振荡输出信号（ISO PWR）到功率隔离器340。在一实施例中，功率发送器380可以包括基于电感器-电容器的振荡器（未示出），其可以设置振荡输出信号ISO PWR的操作频率。在操作期间，PWRCTRL信号可以选择性地激活功率发送器380，这可以改变经由功率隔离器140传递到测量域的功率量。以这样的方式，控制系统360可以调节测量系统370处的电压源VSUPP。
图3示出了示例性控制系统360的部件，其可以包括控制器362、通信单元364、功率控制器366和输入/输出（“I/O”）单元368。控制器362可以管理控制系统360的操作，并且可以产生用于控制系统360内的部件的时序基准。通信单元364可以经由通信隔离器350与测量系统370中的对方通信单元374交换双向通信信号。功率控制器366可以控制功率发送器380的操作。I/O单元368可以与系统300外的处理器和/或控制器（未示出）接口连接，以传送来自测量系统370的测量数据和/或从那些外部部件接收一个或多个命令以管理系统300的操作。
在控制系统域320内，控制系统360可以产生时序信号以管理功率发送器380和测量系统370的操作。控制器362可以产生主时钟信号CLKMSTR，从主时钟信号CLKMSTR得到其它时序信号。例如，CLKMSTR信号可以经由通信单元364、374和通信隔离器350传送到测量系统370，其可以作为获得测量时钟信号CLKMEAS的基础。控制器362还可以输出主时钟信号CLKMSTR到功率控制器366，功率控制器366可以由其得到功率发送器控制信号PWRCTRL。功率发送器控制信号PWRCTRL可以输出到功率发送器380以改变施加到通信隔离器340的隔离器驱动信号ISO PWR的布置和持续时间，这可以改变传递到测量系统域330的功率的量。
图3还示出了示例性测量系统370的部件，其可以包括控制器372、通信单元374、一个或多个测量电路376以及电源监视器378。控制器372可以管理测量系统370的操作，并且可以产生用于测量系统370的其它部件的时序基准。通信单元374可以跨一个或多个通信隔离器350与控制系统域320的控制系统360交换双向通信信号。电源监视器378测量电源电压VSUPP，或者，替代地，测量功率接收器390输出的电源电流（未示出），并由此产生反馈信号。
测量电路376表示用于测量测试对象的输入到系统300（未示出）的多种外部信号的电路。作为示例，测量电路376可以包括一个或多个模数转换器（“ADC”）（未示出），用于将外部提供的电压数字化，其每一个可以是单或多位ADC（未示出）。例如，测量电路376可以包括一个或多个西格玛-德尔塔（“ΣΔ”）ADC。测量电路376可以根据控制器372提供的测量时钟信号CLKMEAS进行其操作。
如所讨论的，电源监视器378可以提供功率测量数据到控制器372。电源监视器378例如可以包括电阻器分压网络和比较器（未示出），如下面更详细地描述的。功率控制信息可以指示功率发送器380是否应当供应更多或更少的功率到测量系统域330。例如，来自电源监视器378的功率控制信息可以通过在周期性间隔处产生的单比特标记表示，其中逻辑电平‘0’可以指示测量系统370需要较少功率，而逻辑电平‘1’可以指示测量系统370需要较多功率。电源监视器378可以产生用于控制系统360的数据，其可以包括用于管理功率发送器380的操作的功率控制信息。
控制器372可以包括寄存器379，以存储来自电源监视器378的功率控制信息和来自测量电路376的测量数据。在图3所示的示例中，寄存器379被示出为具有用于功率控制信息的单个位和用于测量数据的三个位。控制器372可以将寄存器379的内容经由通信单元364、374和通信隔离器350传送到控制系统360。通过将功率控制数据与其它数据多路复用，该设计消除了对用于管理功率产生和调节的专用隔离器的需要，因此能够减少用于系统300的隔离器350的数目。
控制器362可以解析来自通过通信单元364接收的通信的功率测量数据和任何其它测量数据，并且可以将功率测量数据中继到功率控制器366。在一实施例中，功率控制器366可以将单比特（位）功率控制信号解译为表示需要更多功率或更少功率。功率控制器366可以根据从测量系统370接收的功率测量数据调制PWRCTRL信号。
根据本发明的实施例，功率控制器366可以被配置来把要产生过量数量的“较少功率”指示器解译为系统错误，并且，又可以控制功率发送器380产生最小功率级别以确保测量系统的适当操作。相反地，功率控制器366可以被配置来把要产生过量数量的“更多功率”指示器解译为另一系统错误，并且，又可以控制功率发送器产生最大功率级别以用于测量系统370。在一实施例中，该最小和最大功率级别可以在隔离测量系统300的制造期间配置。
本发明的实施例还可以通过提供功率产生状态来增加功率产生可靠性，所述功率产生状态可以提供操作测量系统370所需的最小功率级别和测量系统370可以消耗而不损伤系统300的最大功率级别。例如，在不可以提供功率到测量系统370时的启动情形期间，功率调节反馈信息可以处于低逻辑电平（例如，在正常操作期间其可以指示测量系统可能需要较少功率），这是因为电源监视器378仍未被供电。
在一实施例中，功率接收器390可以包括全波整流器（未示出）和滤波电容器C，以产生用于测量系统域320的电源电压VSUPP。因此，功率接收器390可以产生基于功率发送器380的操作频率和操作占空比改变的电源电压VSUPP。在一实施例中，滤波电容器C可以被提供作为在其中制造了功率接收器390的集成电路外的分立部件。因此，功率接收器390可以提供功率发送器380供应的功率的储存，并且即使在功率发送器380被禁用时的时间周期也可以保持功率稳定。出于功率传送的目的，功率隔离器340可以被提供为基于变压器的、基于电容器的、或基于光学的隔离器。在美国专利No.8,089,311和美国专利No.7,075,329，中描述了隔离的功率产生和隔离器，将其内容并入在此。
图4是示出了可以在图3的系统300内传送的示例性信号的时序图400。图4示出了主时钟信号CLKMSTR、测量时钟信号CLKMEAS、存储在寄存器379（图3）中的示例性数据、可以跨返回隔离器350传递的传输信号、功率控制信号PWRCTRL、和隔离器功率信号ISO PWR。主时钟信号CLKMSTR可以由控制系统域320（图3）内的控制器362产生。主时钟信号CLKMSTR可以通过通信单元364、374和隔离器350传送到测量系统370。测量系统域330内的控制器372可以从传送的CLKMSTR信号获得测量时钟信号CLKMEAS。
主时钟信号CLKMSTR内的边沿402-408可以被复制作为测量时钟信号CLKMEAS的相应边沿412-418，具有由中间电路350、364、374执行的通信和获得操作施加的延迟tdelay。例如，通信单元374可以将CLKMSTR信号的边沿402-408转换为适于经由通信隔离器350传输的脉冲（未示出）或其它传输信号。通信单元364和控制器374可以根据从通信隔离器350接收的信号产生恢复的时钟信号CLKMEAS。此外，边沿之间的延迟tdelay的准确量可以由于系统300的工艺、电压和/或温度变化而改变。
测量电路376可以在测量时钟信号CLKMEAS的边沿410-414上执行数据俘获操作，其可以发生在CLKMSTR的相应边沿402-408之后的某些时间处。测量电路376可以在CLKMEAS信号的每一上升和/或下降沿上执行转换操作。为便于图示，图4示出了其中转换操作发生在CLKMEAS信号的下降沿410-416上的示例。因此，因此，在CLKMEAS信号的每一下降沿412、414等上，新的数据可以被存储在控制器寄存器380（图3）中以供传输回到控制系统360。该系统可以与CLKMEAS信号同步地发送该寄存器的内容到控制系统360。因此，在CLKMEAS信号的下降沿412上执行的转换操作可以产生测量数据，该测量数据可以在CLKMEAS信号的下一个下降沿上被传送到控制系统360。
图4示出了示例性寄存器内容以及可以根据该数据传输的隔离器传输信号（ISO TX）。在该示例中，寄存器379可以具有四位数据——一位表示状态监视器378提供的功率控制数据，其它三位表示来自测量电路376的测量数据。在跨隔离器350传输时，这些位可以被转换成数字脉冲。在图4所示的示例中，寄存器的内容可以被分到两次传输中，所述传输在每一CLKMEAS时钟周期的上升沿和下降沿上发生。因此，图4示出了可以被应用到通信隔离器350（图3）以用于回到控制系统360的通信的传输432-446。
如所讨论的，功率控制器366可以基于从测量系统370接收的功率控制反馈改变PWRCTRL信号。图4示出了响应于从测量系统360传送的功率控制信号在最小脉冲长度（tmin）和最大脉冲长度（tmax）之间切换的PWRCTRL信号。图4示出了一种简化的示例，其中PWRCTRL信号被以与从测量系统360接收的功率控制信号一一对应的方式改变。这样的一一对应不需要在所有实施例中出现，尤其是其中功率控制器366包括将接收的功率控制信号在滑动的时间窗口上平均的累加器（未示出）的那些实施例。此外，图4并未示出如上面讨论的最小寿命支持或最大功率应用的实现方式。
本发明的原理可以与其它类型的功率控制一起使用。例如，尽管PWRCTRL信号被示出为在最小和最大激活状态之间切换，但是其它实施例允许PWRCTRL信号的持续时间在通过从测量系统接收的功率控制信号所确定的最小和最大持续时间之间持续地改变。
图4还示出了PWRCTRL信号的激活周期被控制以便避免触发测量电路376的高精度操作的CLKMSTR和CLKMEAS信号的边沿。在另一实施例中，可以控制PWRCTRL信号以在测量系统370执行高精度操作（诸如，测试电压的采样）以及测量电路376内的ADC的高精度转换操作期间的时间禁用功率发送器380。通过在高精度操作周期期间禁用功率发送器380，期望将避免在高精度操作期间来自功率发送器380的扰动（其可能破坏测量系统360）。
图5包含根据本发明一个实施例的多种电源监视器500的简化框图。电源监视器500可以发现在图1的测量系统170中应用。如图5的(a)中所示，电源监视器500可以包括分压器510以及比较器520。分压器510可以具有耦接到VSUPP电压源的输入。其可以将输入电压VSUPP除以比例缩放因子，并输出电压VDIV，其表示下分压的（divided-down）电压。在一实施例中，分压器510可以被提供作为电阻器分压器（图5的（b））。VDIV电压可以输入到比较器520的第一输入端子。基准电压VREF可以被输入到比较器520的第二输入端子。基准电压VREF可以是在测量系统170本地产生的带隙基准电压。比较器520可以产生表示VDIV电压和VREF电压之间的比较的二进制输出信号。比较器的输出可以成为图1的测量系统170内的功率控制信号。
在另一实施例中，如图5的(c)中示出的，电源监视器500可以提供多位输出，其指示三种状态：功率应当增加，功率应当降低，以及功率应当保持不变。在该实施例中，分压器510’可以输出一对电压，高阈值VDIVHI和低阈值VDIVLO，其可以被输出到相应的比较器520.1、520.2。比较器520.1、520.2还可以在其它输入上接收VREF电压，再次地，其是带隙基准电压。如果VDIVHI电压超出VREF电压，则比较器520.1可以产生指示批准（warrant）功率降低的输出。如果VDIVLO电压低于VREF电压，则比较器520.2可以产生指示批准功率增加的输出。如果比较器520.1或520.2不产生这样的输出，则这可以指示批准功率不变化。
图6示出了根据本发明另一实施例的功率产生系统600。图6示出了设置在封装中系统（“SIP”）结构中的功率产生系统600。在该实施例中，功率发送器610、功率接收器620和功率隔离器630可以被作为分立部件提供。功率发送器610和功率接收器620可以设置在分立的半导体管芯上，其可以安装在封装基板640（诸如，非导电载体（图6（a））或导电分裂载体（图6（b）））上。功率隔离器630可以设置在封装基板640上，或者替代地，可以设置在可以安装在封装基板640上的分立基板上。在图6所示的该实施例中，功率隔离器630被示出为由在基板640上彼此交迭并且被电介质分开的一对螺旋导体（未分开示出）的导体形成的微变压器。第一螺旋导体可以通过桥接导体耦接到功率发送器610，而第二螺旋导体可以通过桥接导体耦接到功率接收器620。如所讨论的，功率隔离器630可以被形成为电容器网络，在该情况下，功率发送器610和功率接收器620将被通过桥接导体耦接到相应的电容器板。
图6还示出了作为分立部件提供的控制系统650、测量系统660和一个或多个通信隔离器670。控制系统650和测量系统660可以设置在分立半导体管芯上，其可以安装在封装基板640上。所述一个或多个通信隔离器670可以设置在封装基板640上，或者替代地，其可以设置在可以安装在封装基板640上的分立基板上。在图6所示的实施例中，通信隔离器670被示出为一对微变压器，其每一个由在基板640上彼此交迭并且被电介质分开的一对螺旋导体（未分开示出）的导体形成。第一螺旋导体可以通过桥接导体耦接到控制系统650，而第二螺旋导体可以通过桥接导体耦接到测量系统660。
如所讨论的，所述一个或多个通信隔离器670还可以被形成为电容性耦合器或光学耦合器。在被提供为电容性耦合器时，功率发送器610和功率接收器620将通过桥接导体耦接到相应的电容器板。在被提供为光学耦合器时，控制系统650和测量系统660内的发送器可以耦接到所述光学耦合器内的光学发送器，并且控制系统650和测量系统660内的接收器可以耦接到相应光学接收器。
图6示出了分别耦接到系统600的部件的示例性的一组封装引脚P。可以提供一对引脚来将功率接收器620耦接到分立电容器。其它引脚可以被提供用于I/O通信和外部时钟CLK，其可以被耦接到控制系统650。也可以提供其它组引脚以用于将测试对象耦接到测量系统660。在图6的示例中，为两个测试对象提供两对引脚（被表示为系统600的“测量通道”）。该封装还可以具有用于到用于控制系统650和功率发送器610的电源电压（例如，VDD和地电源）的连接的引脚。
在另外的实施例中，功率发送器610和控制系统650可以设置在第一封装中，而功率接收器620和测量系统660可以设置在第二封装中。隔离器630、670可以被设置在其自身第三封装中，或者替代地，可以被设置在所述第一或第二封装之一中。
在此具体地示出和/或描述了本发明的若干实施例。然而，将理解，上述教导覆盖本发明的多种修改和变化，并且这些修改和变化被覆盖在所附权利要求的范围内，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (36)

1.一种系统，包括：
电路系统的对，所述电路系统由电隔离阻挡物分开，但是通过跨越所述隔离阻挡物的至少一个隔离器装置通信；
第一电路系统，所述第一电路系统包括：
测量系统，其产生测量数据；
状态监视器，其产生状态数据；以及
通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用以用于跨公共隔离器装置传输。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述状态数据表示所述第一电路系统中操作电压的状态。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述状态数据指示在所述第一电路系统中是否存在错误情形。
4.如权利要求1所述的系统，还包括第二电路系统，其设置在隔离阻挡物的与所述第一电路系统相反的一侧上，其产生供所述第一电路系统使用的主时钟信号。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述第一电路系统的测量操作被与所述主时钟信号同步。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述第一电路系统的传输被与所述主时钟信号同步。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述传输被作为每一主时钟周期提供一次的一系列的脉冲提供到所述隔离器装置。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述传输被作为每一主时钟周期提供两次的一系列的脉冲提供到所述隔离器装置。
9.如权利要求4所述的系统，还包括：
功率隔离器，其跨越所述隔离阻挡物，
功率发送器，其设置在所述第二电路系统上，以及
功率接收器，其设置在所述第一电路系统中，
其中，所述状态数据包括表示所述功率接收器产生的电压的状态的数据，并且所述第二电路系统响应于此调整所述功率发送器的操作。
10.如权利要求9所述的系统，还包括功率控制器，其设置在所述第二电路系统中，其累加来自所述第一电路系统的所述状态数据。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述功率控制器提供处于最小级别的功率，尽管过量的状态数据传输指示需要较低功率。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述功率控制器提供处于最大级别的功率，尽管过量的状态数据传输指示需要增加功率。
13.一种系统，包括：
电路系统的对，所述电路系统被电隔离阻挡物分开；
第一电路系统，所述第一电路系统包括：
功率接收器，
测量系统，其产生测量数据，
电源监视器，其产生表示所述第一电路系统中电源的状态的状态数据，以及
通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用，
以通过公共第一隔离器装置跨所述隔离阻挡物传输；以及
第二电路系统包括：
功率发送器，其经由第二隔离器装置耦接到所述功率接收器，
功率控制器，响应于所述状态数据调节所述功率发送器的输出。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述功率控制器提供处于最小级别的功率，尽管过量的状态数据传输指示需要较低功率。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述功率控制器提供处于最大级别的功率，尽管过量的状态数据传输指示需要增加功率。
16.如权利要求13所述的系统，其中所述第二电路系统包括时钟发生器，其产生供所述第一电路系统使用的主时钟信号。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述第一电路系统的测量操作与所述主时钟信号同步。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述第一电路系统的传输与所述主时钟信号同步。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述传输被作为每一主时钟周期提供一次的一系列的脉冲提供到所述隔离器装置。
20.如权利要求18所述的系统，其中所述传输被作为每一主时钟周期提供两次的一系列的脉冲提供到所述隔离器装置。
21.一种方法，包括：
通过隔离阻挡物的第一侧上的电路系统产生测量数据和状态数据，所述测量数据表示对输入信号执行的测试的结果，而所述状态数据表示所述电路系统的操作状态，以及
在公共隔离器装置上跨所述隔离阻挡物传输所述测量数据和所述状态数据。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述传输包括相对于所述电路系统从跨所述隔离阻挡物接收的主时钟信号同步地传输所述测量数据和状态数据。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述传输包括每时钟周期一次地以脉冲序列传输所述测量数据和状态数据。
24.如权利要求21所述的方法，其中所述传输包括每时钟周期两次地以脉冲序列传输所述测量数据和状态数据。
25.如权利要求21所述的方法，其中所述状态数据表示所述第一电路系统中操作电压的状态。
26.如权利要求21所述的方法，其中所述状态数据表示在所述第一电路系统中是否存在错误情形。
27.一种系统，包括：
隔离器装置，其跨越隔离阻挡物，
电路系统，所述电路系统包括：
测量系统，其产生测量数据，
状态监视器，其产生状态数据；以及
通信系统，其将所述测量数据和所述状态数据多路复用以用于跨公共隔离器装置传输。
28.如权利要求27所述的系统，其中所述状态数据表示所述电路系统中操作电压的状态。
29.如权利要求27所述的系统，其中所述状态数据表示在所述电路系统中是否存在错误情形。
30.如权利要求27所述的系统，其中所述通信系统接收来自跨所述隔离阻挡物的表示主时钟信号的时序的信号，并且所述电路系统由其产生本地时序基准。
31.如权利要求30所述的系统，其中所述第一电路系统的测量操作与所述本地时序基准同步。
32.如权利要求30所述的系统，其中所述第一电路系统的传输与所述主时钟信号同步。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述传输被作为每一主时钟周期提供一次的一系列的脉冲提供到所述隔离器装置。
34.如权利要求32所述的系统，其中所述传输被作为每一主时钟周期提供两次的一系列的脉冲提供到所述隔离器装置。
35.一种系统，包括：
隔离器装置的对，所述隔离器装置跨越隔离阻挡物，
电路系统，设置在所述隔离阻挡物的公共侧上，包括：
功率发送器，用于传递功率到第一隔离器装置，
通信系统，其从第二隔离器装置接收测量数据和状态数据，
控制系统，其传送所述测量数据到另一系统，以及
功率控制器，用于基于所述状态数据调节所述功率发送器的操作。
36.一种方法，包括：
产生功率传递信号以用于跨第一隔离装置的传输，
从第二隔离装置接收功率控制信号，所述功率控制信号被与测量数据多路复用，
根据所接收的功率控制信号调制所述功率传递信号，其中
所述功率传递信号被以最小级别提供，尽管过量的功率控制信号指示需要较低功率，并且
所述功率传递信号被以最大级别提供，尽管过量的功率控制信号指示需要用于增加功率。
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