CN110022168A

CN110022168A - 使用感应耦合部的通信

Info

Publication number: CN110022168A
Application number: CN201811472189.9A
Authority: CN
Inventors: G·奥利维尔; T·简; B·D·拉斐尔; P·马提亚斯
Original assignee: Power Integrations Switzerland GmbH
Current assignee: Power Integrations Switzerland GmbH
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2019-07-16
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: EP3496348A1; JP2019103136A; US20230370119A1; US10574302B2; EP3829120B1; EP3829120A1; US11223391B2; US11700037B2; CN110022168B; US20220239348A1; US20200162129A1; CN114710184A; US20190173529A1; JP7217614B2; EP4246822A2; EP3496348B1; EP4246822A3

Abstract

描述了一种用于半导体开关的控制器，所述控制器包括使用感应耦合部来跨过电流隔离进行通信的发射器和接收器。一个示例性控制器包括：第一电路系统，所述第一电路系统参考第一参考电位；第二电路系统，所述第二电路系统参考第二参考电位并且与所述第一电路系统电流隔离；以及一个感应耦合部，所述感应耦合部将所述第一电路系统和所述第二电路系统电流隔离。所述感应耦合部包括参考第一参考电位的第一绕组和参考第二参考电位的第二绕组，其中所述第一电路系统包括耦合到所述感应耦合部的信号接收电路系统，其中所述信号接收电路系统包括耦合到所述第一绕组以接收通过所述感应耦合部发射的信号的一个或多个信号接收器。

Description

使用感应耦合部的通信

技术领域

本发明总体涉及使用感应耦合部(inductive coupling)的通信。例如，用于半导体开关的控制器可以包括使用感应耦合部跨过电流隔离通信的发射器和接收器。

背景技术

在许多场景中的电气设备包括用于在电流隔离的并且因此参考不同的接地电位的发射器和接收器之间发送信息的通信系统。实施例包括功率转换器、医疗装备、船用装备等。这样的通信系统中的通信信道可以使用感应耦合部(比如信号变换器)来实施。与其他变换器一样，信号变换器可以跨过电流隔离转移电能。通常，信号变换器被设计成使漏电感和杂散电容最小化，并且从而改善高频响应。例如，信号变换器的绕组可以被分成段并且交错。

开关功率转换器通常通过控制跨过能量转移元件的功率转移来将输入转换为用于负载的经调节的输出。在操作中，控制一个或多个开关以提供期望的功率转移。已经描述了多种多样的方法，包括改变占空比(即，开关的接通时间与总开关周期的比率)、改变开关频率和/或改变每单位时间的电流传导脉冲的数目。

功率转换器可以具有彼此电流隔离的初级侧和次级侧。功率转换器还可以包括一个或多个控制器以控制一个或多个开关。所述一个或多个控制器可以跨过电流隔离通信。一个这样的通信系统使用感应耦合部的绕组来将信息从发射器发送到接收器。

附图说明

参考下面的图描述本发明的非限制性和非穷举性的实施方案，其中除非另有说明，否则在各个视图中相同的附图标记指代相同的部分。

图1例示了根据本公开内容的一个实施方案的利用在驱动器接口和驱动电路之间具有双向通信的控制器的示例性功率转换系统。

图2A例示了根据本公开内容的一个实施方案的在图1的驱动器接口和驱动电路之间具有双向通信的示例性控制器。

图2B是例示了用于根据本公开内容的一个实施方案的在图2A中示出的控制器的各种信号的示例性电流值。

图3A例示了根据本公开内容的一个实施方案的图2A的示例性数据发射器。

图3B例示了根据本公开内容的一个实施方案的图1、图2A和图3A的示例性感测信号。

图4例示了根据本公开内容的一个实施方案的图2A的示例性故障发射器。

图5例示了根据本公开内容的一个实施方案的图2A的示例性故障接收器和数据接收器。

图6A是例示了根据本公开内容的一个实施方案的图2A的驱动器接口和驱动电路之间的各种发射之间的优先级的表。

图6B是例示了根据本公开内容的一个实施方案的当数据发射、命令发射和故障发射之间存在冲突时的初级绕组电流的时序图。

图6C是例示了根据本公开内容的一个实施方案的当数据发射、命令发射和故障发射之间存在冲突时的初级绕组电流的另一个实施例的时序图。

在附图的若干个视图中对应的附图标记指示对应的部件。技术人员将理解，图中的元件是为了简单和清楚而例示的，并且未必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改善对本发明的多个实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见的但很好理解的元件，以便于更少地阻碍对本发明的这些多个实施方案的观察。

具体实施方式

在下面的描述中，阐明了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将明了，实践本发明无需采用所述具体细节。在其他情况下，没有详细描述众所周知的材料或方法，以避免模糊本发明。

本说明书全文提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，本说明书全文多处出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。此外，所述具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。具体特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或其他提供所描述的功能的合适的部件中。另外，应意识到，随此提供的图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，并且这些图未必按比例绘制。

如上文描述的，电气设备可以包括在彼此电流隔离的发射器和接收器之间提供通信信道的感应耦合部。然而，感应耦合通信信道可能具有某些限制。例如，因为该发射器和该接收器是电流隔离的，所以为该发射器和该接收器提供时钟信号可能是昂贵的。跨过感应耦合通信信道的通信因此通常是异步的，并且不同的发射器可以试图同时发射信号。

本说明书描述了可以解决这些限制中的一些的感应耦合通信信道。例如，多个发射器和接收器可以被耦合到一个感应耦合部并且访问该感应耦合部提供的通信信道。实际上，该感应耦合部可以提供多信道访问。在一些情况下，发射器可以异步发射，即没有一个时钟信号或确保它们相应的发射不发生冲突的其他时序机制。在一些情况下，发射的信号可以具有不同的优先级，以使得对于设备的操作更重要的信号比不太重要的信号更可靠地传送。

感应耦合通信信道可以被实施在各种不同的设备中，所述设备包括其中开关控制器控制功率开关的切换的功率转换系统。在一些这样的功率转换系统中，功率开关可以是由IGBT驱动器控制的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在一些情况下，开关控制器可以包括驱动器接口和驱动电路，该驱动器接口和驱动电路被耦合以使用感应耦合通信信道跨过电流隔离通信。感应耦合部可以被实施为信号变换器或其他耦合电感器。该驱动器接口可以在变换器的初级侧上，而该驱动电路可以在次级侧上。功率转换系统还可以包括系统控制器，该系统控制器控制一个或多个开关控制器。

该驱动器接口可以被耦合以从系统控制器接收一个或多个输入信号，并且向该系统控制器提供一个或多个输出信号。在一个实施例中，该驱动器接口从该系统控制器接收关于使功率开关在接通状态和关断状态之间切换的命令信号。然后，该命令信号经由感应耦合通信信道跨过电流隔离传达到驱动电路，以驱动功率开关的切换。换句话说，该命令信号从功率转换器的初级传达到功率转换器的次级。

该驱动电路可以被耦合以接收表示功率转换器的故障条件(诸如功率开关的过电流条件或过电压条件)的故障信号。该故障信号经由感应耦合通信信道跨过电流隔离从该驱动电路传达到驱动器接口。然后，该驱动器接口将该故障信号输出到该系统控制器。换句话说，该故障信号从功率转换器的次级传达到功率转换器的初级。该故障信号对故障的指示可以触发该系统控制器立即关断功率开关，或驱动器可以独立于故障信号发射来关断功率开关。

功率开关或功率转换器的操作条件(诸如功率开关的温度或电压、转换器的输入电压、或功率开关的负载电流)也可以从功率转换器的次级传达到功率转换器的初级。这可以被称为数据并且对应的通信被称为数据信号。在本公开内容的实施方案中，关于功率开关/转换器的操作条件的数据信号可以由驱动器电路经由传达故障信号和命令信号的相同的感应耦合通信信道跨过电流隔离传达到驱动器接口。这样，该驱动器接口和该驱动电路能够双向通信，并且可以消除对附加硬件的需要。因此，一个驱动器电路可以经由单个感应耦合通信信道跨过电流隔离传达故障信号和数据信号。

在一些实施方案中，驱动器接口被耦合到该感应耦合部的初级绕组，而驱动电路被耦合到该感应耦合部的次级绕组。在一个实施方案中，该驱动器接口通过向初级绕组施加电压来将命令信号发射到驱动电路，所述命令信号在次级绕组中感应出电压和电流。此外，该驱动电路经由该感应耦合部将故障信号和数据信号二者发射到该驱动器接口。在一个实施例中，该驱动电路通过提供电流以在第一方向上流经该感应耦合部的次级绕组来发送故障信号，并且通过提供电流以在第二方向上流经该感应耦合部的次级绕组来发送数据信号，其中该第一方向和该第二方向彼此相反。该驱动器接口接收该故障信号和该数据信号并且通过接收的在该感应耦合部的初级绕组中感应的电流的方向来区分该故障信号和该数据信号。

在一个实施方案中，命令信号、故障信号和数据信号的发射不同步。这样，如果同时发射所述信号，则可以选择持续时间和/或幅度来管理冲突。可以选择持续时间和/或幅度以在高功率/高噪声环境(比如功率转换器)中操作。在一个实施例中，与命令信号或数据信号相比，故障信号的持续时间和/或幅度是相对长的/相对大的，使得故障信号将占主导地位。命令信号的幅度与数据信号相比可以是相对大的，但是与故障信号或数据信号相比持续时间可以是相对小的。此外，与故障信号或命令信号相比，数据信号可以具有相对小的幅度但是具有长持续时间。

图1例示了示例性功率转换器100，该功率转换器包括具有双向通信的驱动器接口118和具有双向通信的驱动电路110、111。功率转换器100接收输入电压102(VIN)并且被设计为通过控制功率开关104、105的切换经由能量转移元件L1 107将电能从输入转移到负载108。在多个实施方式中，功率转换器100可以控制输出到负载108的能量的电压、电流或功率水平。在图1中示出的实施例中，能量转移元件L1 106和两个功率开关104、105以半桥配置耦合在一起。然而，也可以使用其他拓扑。

在图1中示出的实施例中，功率开关104、105是IGBT。然而，本发明的实施例也可以与其他功率开关组合使用。例如，可以使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极晶体管、注入增强栅极晶体管(IEGT)和栅极可关断晶闸管(GTO)。另外，功率转换器100可以与基于氮化镓(GaN)半导体或碳化硅(SiC)半导体的功率开关一起使用。

系统控制器112被耦合以接收系统输入113并且提供系统输出183。系统控制器112基于系统输入113确定开关控制器(被示出为驱动器接口118和驱动电路110、111)是应接通功率开关104，105还是应关断功率开关104，105。示例性系统输入113包括用于通用马达驱动的脉冲宽度调制(PWM)信号、多级功率转换器的接通和关断序列，或系统故障关断请求。

在例示的功率转换器100中，系统控制器将一个或多个命令CMD 130输出到开关控制器的驱动接口118。命令CMD 130可以是包括变化的持续时间的逻辑高段和逻辑低段的矩形脉冲波形。例如，逻辑高值可以指示功率开关104应处于接通状态，而逻辑低值可以指示功率开关104应处于关断状态。功率开关105与功率开关104交替地开关，以使得二者不同时处于接通状态。实际上，通常控制功率开关104、105以具有死区时间，其中在切换转变之间功率开关104、105都处于关断状态。在任何情况下，逻辑高值/逻辑低值的持续时间可以对应于对功率开关104、105的期望驱动。

功率开关104、105每个由具有双向通信的驱动器接口118和具有双向通信的驱动电路(分别为110、111)控制。虽然图1例示了单个驱动器接口118，但是应理解，每个驱动电路110、111可以具有其自己的驱动器接口。驱动器接口118和系统控制器112二者都参考初级参考电位106，而驱动电路110参考次级参考电位175并且驱动电路111参考次级参考电位176。次级参考电位175、176是不同的电位。驱动电路110、111与驱动器接口118双向通信，并且还通过隔离的通信链路119与驱动器接口118电流隔离。隔离的通信链路可以被实施为信号变换器、耦合电感器或其他感应耦合部。

驱动器接口118解译由系统控制器112发送的命令CMD 130，并且发送命令信号以经由隔离的通信链路119指示驱动电路110、111分别将功率开关104、105驱动到接通状态和关断状态。驱动电路110、111接收它们相应的命令信号并且生成第一驱动信号U_DR1 116和第二驱动信号U_DR2 117以驱动功率开关104、105。

通常，驱动电路110、111可以具有对应的结构并且执行对应的操作。然而，为了简洁起见，从下面的讨论中省略了对驱动电路111的详细描述，该讨论仅涉及驱动电路110。

驱动电路110接收第一感测信号U_SENSE1 114和第二感测信号U_SENSE2115。第一感测信号U_SENSE1 114和第二感测信号U_SENSE2 115表示功率开关104的操作条件，并且可以被称为数据。在示出的实施例中，第一感测信号U_SENSE1 114表示功率开关104的集电极-发射极电压，而第二感测信号U_SENSE2 115表示由温度传感器NTC 155测量的功率转换器的温度。其他示例性操作条件包括功率开关的栅极-发射极电压、流经功率开关的电流或L1 107的负载电流。驱动电路110可以检测故障条件或接收表示相应的功率开关104、105中的过电压故障或过电流故障的故障信号(未示出)。由第一感测信号U_SENSE1 114和第二感测信号U_SENSE2 115提供的故障信号和数据经由通信链路119从驱动电路110传达到驱动器接口。命令信号从功率转换器100的初级侧发射到功率转换器100的次级侧，而故障和数据从功率转换器100的次级侧发射到功率转换器100的初级侧。这样，跨过隔离通信链路119的通信是双向的。

驱动器接口118从驱动电路110接收故障信号和数据信号，并且将数据信号D 132和(如果适当的话)故障信号F 131转换并且输出到系统控制器112。系统控制器112可以使用接收的信号来确定是接通功率开关104、105，还是关断功率开关104、105。也可以例如通过驱动电路110来确定是接通功率开关104、105，还是关断功率开关104、105。

图2A例示了在驱动器接口218和驱动电路210之间具有双向通信的示例性开关控制器200。通信链路219的感应耦合部被实施为具有初级绕组和次级绕组的信号变换器。初级绕组上的电压被标注为初级电压V_P 221，而次级绕组上的电压被标注为次级电压V_S 222。形成通信链路219的感应耦合部上的点表示信号变换器的一个绕组在另一个绕组中感应的电流的方向和电压的极性。应理解，类似地命名和编号的元件如上文描述的那样耦合和起作用。此外，系统控制器212和功率开关204被例示在图2A中，以向驱动器接口218和驱动电路210提供背景。

系统控制器212被耦合以接收系统输入213并且提供系统输出283。此外，系统控制器212耦合以输出命令信号CMD 230到驱动器接口218并且从该驱动器接口接收故障信号FLT 231和数据信号DATA 232。系统控制器212可以响应于系统输入213、故障信号FLT 231和数据信号DATA 232生成命令CMD 230。

例示的驱动器接口218包括命令发射器223、故障接收器224和数据接收器225。还示出了开关G1 226、G2 227、G3 228和G4 229。例示的开关是n型金属氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)，但是应理解，可以使用其他开关。开关G1 226被耦合到供应电压V_DD和变换器219的初级绕组的点-端。开关G2 227被耦合到初级参考206和初级绕组的没有点的端。开关G3 228被耦合到供应电压V_DD和初级绕组的没有点的端。开关G4 229被耦合到初级参考206和变换器219的初级绕组的点-端。如所示出的，耦合到晶体管G1 226、G4 229的驱动器接口218的输入/输出端子用TRP标注，而耦合到晶体管G2 227、G3 228的驱动器接口218的输入/输出端子用TRN标注。

命令发射器223被耦合以从系统控制器212接收命令CMD 230，并且生成用于每个开关G1 226、G2 227、G3 228和G4 229的控制信号。通过控制开关G1 226、G2 227、G3 228和G4 229而在晶体管219的初级绕组上生成的电压可以指示驱动电路210驱动功率开关204。在一个实施例中，命令发射器223通过发射指示驱动电路210驱动功率开关204进入接通状态的接通命令来响应于逻辑高命令信号CMD 230，并且通过发射指示驱动电路210驱动功率开关204进入关断状态的关断命令来响应于逻辑低命令信号CMD 230。例如，响应于接收到命令CMD 230中的上升沿，命令发射器223可以控制开关G1 226、G2 227进入导电接通状态，并且控制开关G3 228、G4 229进入非导电关断状态达固定量的时间。结果，初级绕组的点-端被耦合到供应电压V_DD，并且另一端被耦合到初级参考206。因此，电压V_DD被施加到初级绕组达固定量的时间。换句话说，在初级电压V_P 221中存在幅度大体上等于电压V_DD的正脉冲。响应于接收到命令CMD 230中的下降沿，命令发射器223可以控制开关G3 228、G4 229进入导电接通状态并且控制开关G1 226、G2 227进入非导电关断状态达固定量的时间。结果，初级绕组的点-端被耦合到初级参考206，并且另一端被耦合到供应电压V_DD。因此，负参考电压-V_DD被施加到初级绕组达固定量的时间。换句话说，在初级电压V_P 221中存在幅度大体上等于电压V_DD的负脉冲。

当命令发射器223没有发射接通命令或关断命令(即，处于空闲状态)时，命令发射器223或者a)接通开关G2 227、G4 229并且关断开关G1 226、G3 228，或者b)关断开关G2227、G4 229并且接通开关G1 226、G3 228。这可以被实现以改善在变换器219上的通信的噪声抗扰性。

如将进一步讨论的，故障接收器224被耦合到变换器216的初级绕组的点-端以感测感应电流，并且数据接收器225被耦合到初级绕组的没有点的端以感测感应电流。这些感应电流分别表示故障信号和数据信号。

驱动电路210包括驱动信号发生器233、故障发射器234和数据发射器235。驱动信号发生器233被耦合到次级绕组并且感测变换器219的次级绕组上的次级电压V_S 222。初级绕组上的改变的电压感应出次级绕组上的电压。驱动信号发生器233感测感应的次级电压V_S 222以确定命令发射器223是发送接通命令，还是发送关断命令。驱动信号发生器233还生成响应驱动信号U_DR 216，以相应地驱动功率开关204。

故障发射器234被耦合以接收故障控制信号U_FAULT 256。故障控制信号U_FAULT 256可以指示功率开关204中的过电流(例如，过载或短路)故障或过电压故障。在一个实施例中，故障控制信号U_FAULT 256是包括变化的长度的逻辑高段和逻辑低段的矩形脉冲波形。响应于故障，故障控制信号U_FAULT 256可以转变到逻辑高值。响应于故障控制信号U_FAULT 256，故障发射器234生成故障信号236以将故障的存在传达到驱动器接口218。故障发射器234参考次级参考275。故障发射器234可以被实施为响应于故障控制信号U_FAULT 256提供故障电流I_FAULT 236的可开关的电流源。在例示的实施方式中，故障电流I_FAULT 236流入次级绕组的点-端内并且感应出从初级绕组的点-端流出的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 238。初级侧故障电流I_{FAULT_P} 238的幅度通过信号变换器219的匝数比与次级侧故障电流I_FAULT236相关。故障接收器224感测初级侧故障电流I_{FAULT_P} 238，识别初级侧故障电流I_{FAULT_P} 238指示次级侧上的故障，并且将信号F_LT 231输出到系统控制器212。

在例示的实施方案中，数据发射器235被耦合以接收第一感测信号U_SENSE1 214和第二感测信号U_SENSE2 215。两个感测信号都表示功率开关204的操作条件。数据发射器235编码由第一感测信号U_SENSE1 214和第二感测信号U_SENSE2 215提供的数据并且生成体现所述数据的数据信号I_DATA 237。数据信号I_DATA 237感应出对应的初级侧数据电流I_{DATA_P} 239，并且从而经由感应耦合部219将信息传送到驱动器接口218。在一些实施方式中，信息以二进制字编码。例如，数据信号I_DATA 237中的逻辑高脉冲可以指示二进制“1”并且逻辑低脉冲或无脉冲可以指示二进制“0”。在一些实施方式中，数据信号I_DATA 237与通用异步接收器发射器(UART)协议一致。在一些实施方式中，可以使用误差校正码，诸如汉明码或循环冗余校验(CRC)码。

数据发射器235参考次级参考电位275，并且可以被实施为提供数据电流信号I_DATA237的电流源。数据电流信号I_DATA 237流入次级绕组的与故障电流I_FAULT 236不同的端(即，在例示的实施方式中，次级绕组的没有点的端)内。次级侧数据电流I_DATA 237感应出初级侧数据电流I_{DATA_P}239，该初级侧数据电流从初级绕组中的点的相对端流动出。初级侧数据电流I_{DATA_P} 239的幅度通过信号变换器219的匝数比与次级侧数据电流I_DATA 237的幅度相关。数据接收器225感测初级侧数据电流I_{DATA_P} 239并且解码所接收的信号。解码的信息作为DATA 232传送到系统控制器。如下文将进一步讨论的，由命令发射器223发送的命令信号(即，初级电压V_P 221)、由故障发射器234发送的故障信号(即，故障电流I_FAULT 236)以及由数据发射器235发送的数据信号(即，数据电流I_DATA 237)的幅度和持续时间可以被选择，以使得这些信号即使在它们之间发生冲突的情况下也可以区分。因此，驱动器接口218和驱动电路210不需要被同步或被限制于根据时间共享方案发射信息。相反，由感应耦合部219形成的通信信道可以提供对异步发射数据的多个发射器的同时访问。

图2B是对于一个示例性实施方式用于输入到信号变换器219的命令信号、故障信号和数据信号的示例性电流值和电压值的表201。应理解，电流的极性与图2A中它们的例示一致。初级电压V_P 221和次级电压V_S222的极性也与图2A中它们的例示一致。

表201的第一行阐明了在该示例性实施方式中针对发射的接通命令和发射的关断命令的初级电压V_P 221。对于接通命令，初级电压V_P 221在周期T1内大体上为+V_DD。对于关断命令，初级电压V_P 221在周期T1内大体上为-V_DD。在示例性实施方式中，V_DD大体上为15伏(V)，而周期T1大体上为200纳秒(ns)。尽管示例性接通命令和关断命令具有相等的持续时间但相反的极性，但是应理解，在其他实施方式中可以使用各种不同的极性和持续时间。

表201的第二行阐明了在该示例性实施方式中针对发射的故障电流I_FAULT 236的次级绕组电流。响应于故障，故障电流I_FAULT 236的幅度在周期T2内大体上等于-I₂。在没有故障的情况下，故障电流I_FAULT 236可以大体上等于零。周期T2的持续时间大于命令信号的周期T1的持续时间。在该示例性实施方式中，I₂大体上等于170毫安(mA)并且周期T1的持续时间大体上等于4.4微秒(μs)。然而，在其他实施方式中，可以使用不同的极性和持续时间。例如，变换器的绕组可以围绕芯在相反方向上缠绕。此外，在其他实施方式中，无故障条件可以是另一个幅度和/或可以具有预定持续时间。

表201的第三行阐明了在该示例性实施方式中针对发射的数据电流I_DATA 237的次级绕组电流。在该示例性实施方式中，数据以二进制字编码。数据电流I_DATA 237在周期T3内大体上等于+I₃，以发射二进制“1”。数据电流I_DATA 237大体上为零，以发射二进制“0”。此外，周期T3的持续时间大于周期T1的持续时间。在该示例性实施方式中，+I₃大体上为30mA，并且周期T3的持续时间为14μs。然而，在其他实施方式中，可以使用不同的极性和持续时间。此外，“0”发射可以是另一个幅度和/或可以具有预定的持续时间。

图3A例示了数据发射器335，该数据发射器是图2A中示出的数据发射器235的一个实施例。应理解，类似地命名和编号的元件如上文描述的那样耦合和起作用。此外，例示了感应耦合部319、驱动信号发生器333和功率开关304以向数据发射器335提供背景。

数据发射器335包括数据控制/编码器341、开关346(被例示为n型MOSFET)、电阻343、344和二极管345。电阻343被耦合到数据控制/编码器341和开关346的控制端子。二极管345被耦合到电阻343和次级绕组的没有点的端。电阻344被耦合到次级绕组的点-端和开关346。开关346被耦合在电阻器344和次级参考375之间。

数据发射器335还可以包括可选的去磁电路342，以将变换器319去磁。去磁可以防止变换器319进入饱和。去磁电路342包括开关351(被例示为n型MOSFET)、电阻348、349和二极管350。电阻348被耦合到数据控制/编码器341和开关351的控制端子。二极管350被耦合到电阻348和次级绕组的点-端。电阻349被耦合到次级绕组的没有点的端和开关351。开关351被耦合在电阻器349和次级参考375之间。

数据控制/编码器341接收第一感测信号U_SENSE1 314和第二感测信号U_SENSE2 315，并且将由这些信号提供的数据中的至少一些编码。数据控制/编码器341可以可选地包括：模拟-数字转换器，以将数据转换为数字值；SPI(串行外围接口)、I2C接口或其他数字接口，以从数字传感器接收数据。在一些实施方式中，数据控制/编码器341可以应用通用异步接收器发射器(UART)协议。在一些实施方式中，数据控制/编码器341可以使用误差校正码，诸如汉明码或循环冗余校验(CRC)码。

数据控制/编码器341控制开关346进入导通和不再导通以生成数据电流I_DATA337。在一个实施方案中，当发射二进制“1”时，数据控制信号U_DATA 347为逻辑高，并且当发射二进制“0”时，数据控制信号U_DATA 347为逻辑低。换句话说，数据控制信号U_DATA 347将开关346切换为导通以发射二进制“1”并且将开关346切换为不再导通以发射二进制“0”。也可以使用相反极性。当数据控制信号U_DATA 347接通开关346时，电流流经电阻器343、二极管345并且进入次级绕组的没有点的端。电流从次级绕组的点-端流出并且通过电阻器344和开关346流到次级参考375。在一个实施例中，数据电流I_DATA 337的幅度大体上等于I₃并且在周期T3内开关346接通。数据电流I_DATA 337感应出初级侧数据电流I_{DATA_P} 339，该初级侧数据电流从初级绕组的没有点的端流出。

发射的数据电流I_DATA 337可以使变换器319磁化并且最终使变换器319饱和。去磁电路342可以间歇地或每当数据发射器355发射二进制“1”时将变换器319去磁。去磁电路342通过发送与数据电流I_DATA 337的值相等但是在相反方向上通过次级绕组的去磁电流I_DEMAG 353来使变换器319去磁。在示出的实施例中，去磁电流I_DEMAG 353流入次级绕组的点-端。可以在二进制“1”数据电流I_DATA 337之前或之后或在必要时发射相等且相反的去磁电流I_DEMAG 353。当开关351被接通时，去磁电流I_DEMAG 353流经电阻器348、二极管350并且进入次级绕组的点-端。去磁电流I_DEMAG 353从次级绕组流出并且通过电阻器349和开关351流到次级返回375。在一些实施方式中，电阻343和348的值可以大体上相等，并且电阻344和349的值可以大体上相等。在其他实施方式中，它们可以具有不同的值。

图3B例示了示例性第一感测信号U_SENSE1 314和第二感测信号U_SENSE2 315。在一个实施例中，第一感测信号U_SENSE1 314表示输入电压V_IN 302并且可以随着输入电压V_IN 302增加而增加。第二感测信号U_SENSE2 315表示温度并且可以随着温度增加而减小。

图4例示了故障发射器434，该故障发射器是图2A中示出的故障发射器234的一个实施例。应理解，类似地命名和编号的元件如上文描述的那样耦合和起作用。此外，例示了感应耦合部419、驱动信号发生器433和功率开关404以向故障发射器434提供背景。

故障发射器434包括开关457、458(被例示为n型MOSFET)和二极管459。开关457被耦合在供电电压VISO和二极管459之间。此外，开关457由故障控制信号U_FAULT 456控制。二极管459被耦合到感应耦合部419的次级绕组的点-端。开关458被耦合到次级绕组的另一端(没有点)并且参考次级参考475。开关458由移位的故障控制信号U_FAULT’484控制。

故障控制信号U_FAULT 456和移位的故障控制信号U_FAULT’484被同步，并且在一些实施方式中，可以从单个源输出。响应于感测到故障，故障控制信号U_FAULT 456和移位的故障控制信号U_FAULT’484二者都可以被转变到控制开关457、458进入导电状态的逻辑高状态。故障电流I_FAULT 436流经开关457、二极管459，并且进入变换器419的次级绕组的点-端。故障电流I_FAULT 436也从次级绕组的相对端流出并且通过开关458流到次级参考475。故障电流I_FAULT436的幅度大体上等于电流I₂，并且在周期T2内开关457、458被接通。

图5例示了故障接收器524和数据接收器525，它们是图2A中示出的故障接收器224和数据接收器225的实施例。应理解，类似地命名和编号的元件如上文描述的那样耦合并且起作用。此外，例示了感应耦合部519以向故障接收器524和数据接收器525提供背景。

故障接收器524被示出为包括比较器581、积分器560和比较器561。故障接收器524被耦合到变换器519的初级绕组的点-端。如上文提及的，次级上的发射的故障电流I_FAULT536感应出初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538。初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538由故障接收器524感测。在一个实施例中，初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538可以由电流感测电阻或MOSFET感测。例如，可以通过感测图2A中示出的晶体管G4的漏极-源极电压来感测故障电流I_{FAULT_P} 538。

感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538和第一阈值TH1 562由比较器581接收。如所示出的，在比较器581的非反相输入处接收初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538，而在比较器581的反相输入处接收第一阈值TH1 562。比较器581的输出由积分器560接收。在例示的实施例中，当感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538大于第一阈值TH1 562时，积分器560以向上斜率积分直到最大值。当感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538小于第一阈值TH1 562时，积分器560以向下斜率积分到最小值。如将进一步讨论的，第一阈值TH1 562可以在100-145mA的范围内。对于感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538是电压信号的实施例，第一阈值TH1 562可以是对应于100-145mA的电流值的一定范围的电压值。

在操作中，当感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538大于第一阈值TH1 562时，比较器581输出高信号，该高信号由积分器560以向上斜率积分直到最大值。当感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538小于第一阈值TH1 561时，比较器581输出低信号，并且积分器560以向下斜率放电到最小值。从积分器560输出积分结果。

比较器561被耦合以接收积分器560的输出和第二阈值TH2 565。如所示出的，在比较器561的反相输入处接收积分器560的输出，并且在非反相输入处接收第二阈值TH2 565。响应于积分器560的输出上升到第二阈值TH2 565以上，比较器561输出逻辑高故障信号FLT531。响应于积分器560的输出在第二阈值TH2 565以下，比较器561输出逻辑低故障信号FLT531。第二阈值TH2 465可以表示感测的初级侧故障电流I_{FAULT_P} 538大于第一阈值TH1 562的时间量的时间阈值。例如，第二阈值TH2 565可以对应于在790-1620ns之间的时间量。信号FLT 531被传送到系统控制器(未示出)。因此，当积分器560的输出大于第二阈值TH2 565时，故障接收器524指示从次级上的驱动器电路发射故障。

数据接收器525包括比较器582、积分器563、比较器564和解码器566。数据接收器525被耦合到变换器519的初级绕组的点-端的相对端。如上文提及的，来自驱动器电路的发射的数据电流信号I_DATA 537感应出初级侧数据电流I_{DATA_P} 539。初级侧数据电流I_{DATA_P} 539由数据接收器525感测。例如，初级侧数据电流I_{DATA_P} 539可以由电流感测电阻器或MOSFET感测。

感测的初级侧数据电流I_{DATA_P} 539和第三阈值TH3 579由比较器582接收。如所示出的，在比较器582的非反相输入处接收初级侧数据电流I_{DATA_P} 539，而在比较器582的反相输入处接收第三阈值TH3 579。如将进一步讨论的，第三阈值TH3 579可以在10-20mA的范围内。对于感测的初级侧数据电流I_{DATA_P} 539是电压信号的实施例，第三阈值TH3 579可以是对应于10-20mA的电流值的一定范围的电压值。在操作中，当感测的初级侧数据电流I_{DATA_P}539大于第三阈值TH3 579时，比较器582输出高信号，该高信号由积分器563以向上斜率积分到最大值。当感测的初级侧数据电流I_{DATA_P} 539小于第三阈值TH3 579时，比较器582输出低信号，并且积分器563以向下斜率放电到最小值。从积分器563输出积分结果。

比较器564被耦合以接收积分器563的输出和第四阈值TH4 580。如所示出的，在比较器564的反相输入处接收积分器563的输出，并且在非反相输入处接收第四阈值TH4 580。响应于积分器564的输出上升到第四阈值TH4 580以上，比较器564的输出为逻辑高。响应于积分器564的输出小于第四阈值TH4 580，比较器564的输出为逻辑低。第四阈值TH4 580可以表示感测的初级数据电流I_{DATA_P} 539大于第三阈值TH3 579的时间量的时间阈值。例如，第四阈值TH4 580可以对应于大于3.3-6.6μs的时间量。积分器564的输出上的相继的逻辑高状态和逻辑低状态可以形成表示次级上的操作条件的一系列二进制比特。

解码器566接收比较器564的输出并且解码由数据发射器525发送的一系列比特。基于以比特编码的信息，解码器566将数据DATA 532输出到系统控制器。输出数据DATA 532可以是模拟信号、PWM信号、比特流等形式。

图6A是阐明了在发射时命令信号、故障信号和数据信号的幅度和持续时间的一个实施方式，所述幅度和持续时间可以在感应耦合部发生冲突的情况下体现这些信号它们的相对优先级。如上文讨论的，驱动器接口和驱动器电路不需要被同步，并且可能发生信号之间的冲突。这样，可以选择信号的性质以设定确定在发生冲突时接收哪些信号的相对优先级。实际上，可以在感应耦合部上实施有损但多路访问的通信信道。

在图6A中示出的实施例中，故障信号优先于命令信号和数据信号。至少在发射它们时，命令信号优先于数据信号。然而，通常，数据信号发射的持续时间要长得多，并且即使有介入的命令信号，数据也通常不会丢失。为了实施这些优先级，在发射时故障信号可以相对于其他信号在相对长的持续时间内具有相对大的(电流)幅度。在表600的顶行中示出了示例性故障信号的细节。此外，与故障电流信号和数据电流信号相比，命令信号可以被实施为电压信号。在表600的第二行中示出了在发射时示例性命令信号的细节。请注意，命令信号的持续时间可以显著短于故障信号和数据信号。构成数据信号的单独比特(以及相关联的去磁电流)的幅度很小，但是与故障信号和命令信号相比具有相对较长的持续时间。在表600的第三行中示出了在发射时示例性数据比特的细节，并且在表600的第四行中示出了示例性去磁电流的细节。应理解，示例性故障信号和数据信号是电流信号，但是命令信号是电压信号。然而，这些信号都在由感应耦合部提供的电流隔离的另一侧上感应出电压或电流。

在示出的实施例中，在发射时故障电流信号具有大体上等于170mA的I₂的幅度，并且周期T2具有4.4μs的持续时间。用来检测故障电流信号的第一阈值TH1在100-145mA的范围内。命令电压信号在周期T1内具有大体上等于15V的供应电压V_DD的幅度(其转换为大体上等于70mA的幅度的命令电流I_CMD)，周期T1的持续时间大体上等于200ns。接通命令信号具有正极性，而关断命令信号具有相等幅度的负极性。如上文讨论的，接通命令信号和关断命令信号需要持续时间相等并且极性相反。在发射时数据电流比特具有大体上等于30mA的I₃的幅度和持续时间为14μs的周期T3。用来检测数据电流比特的第三阈值TH3在10-20mA的范围内。去磁电流具有大体上等于30mA的I₃的幅度，并且具有持续时间大体上等于14μs的周期T3。去磁电流的极性与数据电流比特的极性相反。

图6B是示意性地例示了在感应耦合部上同时发射的信号之间的示例性冲突的时序图601。如上文描述的，在次级绕组上发射时，故障信号可以具有大体上等于170mA的I₂的幅度和持续时间大体上等于4.4μs的周期T2。在次级绕组上发射时，数据电流比特可以具有大体上等于30mA的I₃的幅度和持续时间大体上等于14μs的周期T3，但是具有与故障信号的极性相反的极性。在一个实施例中，在初级绕组处接收的故障电流信号的幅度可以用幅度I_{2_P}来指代。用于幅度I_{2_P}的范围与阈值TH1(被示出在图5中)相关。例如，用于初级侧故障电流的幅度I_{2_P}应大于第一阈值TH1。在一个实施例中，第一阈值TH1 662在100-145mA的范围内。对于数据比特，在初级绕组上接收的信号的幅度可以被称为幅度I_{3_P}。用于幅度I_{3_P}的范围与阈值TH3(被示出在图5中)相关。例如，用于初级侧数据电流的幅度I_{3_P}应大于第三阈值TH3 679。在一个实施例中，第三阈值TH3 679在10-20mA的范围内。虽然故障信号和数据比特可能在次级侧上发射时具有预定的持续时间，但是在初级侧上接收的持续时间可以根据噪声和其他条件而变化。例如，接收的故障电流信号的持续时间可以大于790-1620ns，以超过时间阈值TH2(被示出在图5中)，并且接收的数据比特的持续时间可以大于3.3-6.6μs，以超过时间阈值TH4(被示出在图5中)。

时序图601例示了初级绕组电流621，该初级绕组电流包括接通命令668、二进制“1”数据比特639和故障信号638之间的三向冲突。如所示出的，接通命令668首先与二进制“1”数据比特639冲突。故障信号638随后与相同的二进制“1”数据比特639冲突。图6B(以及图6C)中示出的初级绕组电流621的极性对于流入端子TRN(即流到图2A中示出的晶体管G2或G3)的电流是正的，而对于从端子TRN(即从图2A中示出的晶体管G2或G3)流出的电流是负的。

对于例示的实施例，在二进制“1”数据比特639之前在初级侧上感应出一个去磁电流654。为简单起见，在图6B和图6C中未示出磁化电流。在去磁电流654期间，初级绕组电流在周期T3 674内大体上为-I_{3_P} 673。在去磁电流654结束之后，二进制“1”数据比特639开始并且初级绕组电流621在周期T3 674内增加到大体上I_{3_P} 673。在周期T3 674内，除了在与接通命令668和故障信号638冲突期间，初级绕组电流大体上为I_{3_P} 673。如所示出的，在接收到二进制“1”数据比特639的同时发射接通命令668。初级绕组电流621中的尖峰与接通命令668相关联，并且初级绕组电流621在周期T1 670内增加到幅度I_CMD 669。在周期T1 670之后，初级绕组电流621减小到大体上I_{3_P} 673。因为接通命令转变668是电压信号，它将与二进制“1”数据比特639的发射相关联的电压淹没，并且尽管发生了冲突，也可以在次级侧上接收接通命令668。实际上，在接通命令的发射期间，接通命令668优先于接收的二进制“1”数据比特639。然而，通常，数据信号发射的持续时间比接通命令长得多，并且即使有介入的接通命令，数据通常也不会丢失。

在接收到二进制“1”数据比特639的时间期间，在初级绕组处接收故障信号638。如所示出的，初级绕组电流621在数据比特639之中在周期T2 672内减小到大体上-I_{2_P} 671。在周期T2 672结束时，初级绕组电流621增加到大体上等于I_{3_P} 673的幅度，并且在周期T3674的剩余部分内保持在幅度I_{3_P} 673处。由于接收的故障信号638的极性与接收的数据比特639的极性相反，因此尽管发生了冲突，仍可以识别故障信号。实际上，故障信号638的极性体现了故障信号638相对于二进制“1”数据比特639的优先性。

图6C是示意性地示出了功率转换器的初级侧上的接通命令668、故障信号638和二进制“1”数据比特639之间的冲突的另一时序图。与图6B类似，在发射二进制“1”数据比特639之前，在初级侧上感应出一个去磁电流654。在去磁654期间，初级绕组电流在周期T3674内大体上为-I_{3_P}。在去磁654已经完成之后，二进制“1”数据比特639开始，并且初级绕组电流621在周期T3 674内增加到大体上I_{3_P}。在周期T3 674内，除了在与接通命令668和故障信号638冲突期间，初级绕组电流大体上为I_{3_P} 673。

在二进制“1”数据比特639之中在初级绕组处接收故障信号638。如所示出的，初级绕组电流621在周期T2 672内减小到大体上-I_{2_P} 671。在接收的故障信号638期间，在周期T2 672期间发射接通命令668。初级绕组电流621中的尖峰与接通命令668相关联，并且初级绕组电流621在周期T1 670内增加。接通命令668的峰值大体上是-I_{2_P}加上I_CMD。在周期T1621之后，初级绕组电流621减小到大体上-I_{2_P} 671并且故障信号638再次占优势。在周期T2672结束时，初级绕组电流621增加到大体上等于I_{3_P} 673的幅度，并且在周期T3 674的剩余部分内保持在幅度I_{3_P} 673。故障信号638和接通命令信号668的相应幅度和持续时间体现故障信号638相对于接通命令信号668的优先性。特别地，故障信号638仍然可以由如上文描述的那样进行积分的故障接收器识别。

上文对本发明的所例示的实施例的描述，包含在摘要中描述的内容，不旨在是穷举性的或是对所公开的确切形式的限制。尽管本发明的具体实施方案和实施例在本文中是出于例示目的而被描述的，但在不脱离本发明的较宽泛的精神和范围的前提下，多种等同改型是可能的。实际上，应意识到，具体示例性的电压、电流、频率、功率范围值、时间等是出于解释目的而被提供的，且根据本发明的教导，在其他实施方案和实施例中也可以采用其他值。

Claims

1.一种设备，包括：

第一电路系统，其参考第一参考电位；

第二电路系统，其参考第二参考电位并且与所述第一电路系统电流隔离；以及

感应耦合部，其将所述第一电路系统和所述第二电路系统电流隔离，所述感应耦合部包括参考所述第一参考电位的第一绕组和参考所述第二参考电位的第二绕组，

其中所述第一电路系统包括耦合到所述感应耦合部的信号接收电路系统，其中所述信号接收电路系统包括耦合到所述第一绕组以接收通过所述感应耦合部发射的信号的一个或多个信号接收器，所述一个或多个信号接收器包括：

第一比较器，其被耦合以将从所述感应耦合部接收的信号的至少一部分与相对于所述第一参考电位具有第一极性的第一阈值比较，以及

第二比较器，其被耦合以将从所述感应耦合部接收的信号的至少一部分与相对于所述第一参考电位具有第二极性的第二阈值比较，其中所述第一极性与所述第二极性相反，

其中所述第二电路系统包括耦合到所述感应耦合部的信号发射电路系统，其中所述信号发射电路系统包括一个或多个信号发射器，所述一个或多个信号发射器被耦合以在第一方向上驱动电流通过所述第二绕组来发射第一信号并且在第二方向上驱动电流通过所述第二绕组来发射第二信号，其中所述第一方向与所述第二方向相反。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个信号接收器包括：

第一信号接收器，其包括第一比较器；以及

第二信号接收器，其包括第二比较器。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述一个或多个信号发射器包括：

第一信号发射器，其被耦合到所述第二绕组以在所述第一方向上驱动电流；以及

第二信号发射器，其被耦合到所述第二绕组以在所述第二方向上驱动电流。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述第一信号具有比所述第二信号更高的优先级，并且即使在与所述第二信号发生冲突的情况下也要接收所述第一信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述一个或多个信号发射器能够在任何时间发射。

6.一种用于包括功率开关的功率转换器的控制器，所述控制器包括根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中：

所述第一电路系统是所述控制器的初级侧；并且

所述第二电路系统是所述控制器的次级侧。

7.根据权利要求6所述的控制器，其中：

所述初级侧包括耦合到所述感应耦合部的驱动器接口电路系统，所述驱动器接口电路系统包括所述一个或多个信号接收器。

8.根据权利要求7所述的控制器，其中：

所述驱动器接口电路系统还包括第三信号发射电路系统，所述第三信号发射电路系统被耦合以通过所述感应耦合部发射命令信号，所述命令信号表示所述功率开关在接通状态和关断状态之间的期望转变；并且

所述次级侧包括驱动信号发生器，所述驱动信号发生器被耦合以接收通过所述感应耦合部发射的第三信号，并且响应于此，生成驱动信号，所述驱动信号被配置为在所述接通状态和关断状态之间驱动所述功率开关。

9.根据权利要求8所述的控制器，其中所述一个或多个信号发射器和所述第三信号发射电路系统能够在任何时间发射。

10.根据权利要求5或9中任一项所述的控制器，其中：

在所述第一方向上的电流是表示所述次级侧上的故障检测的故障信号；

在所述第二方向上的电流是表示所述次级侧上的操作参数的数据信号，其中所述故障信号具有比所述数据信号更高的优先级。

11.根据权利要求10所述的控制器，其中所述操作参数是集电极-发射极电压、漏极-源极电压、系统电压、所述功率开关的温度、负载电流、集电极电流或漏极电流中的一个。

12.根据任一项前述权利要求所述的控制器，其中：

在所述第二方向上的电流被配置为二进制信号；并且

所述信号发射电路系统被配置为：

提供电流以在第二方向上流经所述第二绕组来发射所述二进制数据信号的比特，并且

提供电流以在第一方向上流经所述第二绕组，以在发射比特之前或之后将所述感应耦合部去磁，其中所述第一方向与所述第二方向相反。

13.根据权利要求12所述的控制器，其中所述信号发射电路系统包括耦合到所述第二绕组的第一端的第一开关和耦合到所述第二绕组的第二端的第二开关。

14.根据权利要求13所述的控制器，其中所述信号发射电路系统包括：

第一电流源，其包括：

第一电压源，

第一电阻，其与所述第一电压源串联连接，以及

第一二极管或其他单向导体，以及

第二电流源，其包括：

第二电压源，

第二电阻，其与所述第二电压源串联连接，以及

第二二极管或其他单向导体。

15.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述信号发射电路系统包括：

第一开关，其被耦合到所述第二绕组的第一端；

第二开关，其被耦合到所述第二绕组的第二端；以及

开关控制电路系统，其被耦合以将所述第一开关和所述第二开关切换为导通。

16.根据任一项前述权利要求所述的控制器，其中：

所述第一比较器被耦合以输出第一比较结果信号，所述第一比较结果信号指示从所述感应耦合部接收的信号的至少一部分与所述第一阈值的比较结果；并且

所述一个或多个信号接收器还包括：

积分器，其被耦合以将所述第一比较结果信号进行积分以产生第一积分，以及

第二比较器，其被耦合以将所述第一积分与第一时间阈值比较。

17.根据权利要求16所述的控制器，其中：

所述第二比较器被耦合以输出第二比较结果信号，所述第二比较结果信号指示从所述感应耦合部接收的信号的至少一部分与第二电压阈值的比较结果；并且

所述一个或多个信号接收器还包括：

第二积分器，其被耦合以将所述第二比较结果信号进行积分以产生第二积分；以及

第四比较器，其被耦合以将所述第二积分与第二时间阈值比较。

18.根据权利要求17所述的控制器，其中：

所述第一电压阈值的幅度的绝对值大于所述第二电压阈值的幅度的绝对值；并且

所述第一时间阈值的持续时间短于所述第二时间阈值的持续时间。

19.根据权利要求18所述的控制器，其中：

所述第一电压阈值的幅度的绝对值比所述第二电压阈值的幅度的绝对值大三倍，例如，大于四倍或大于五倍。

20.根据任一项前述权利要求所述的控制器，其中：

所述第一时间阈值的持续时间小于所述第二时间阈值的持续时间的五分之一，例如，小于七分之一或小于十分之一。

21.根据任一项前述权利要求所述的控制器，其中所述至少一个功率开关包括绝缘栅双极晶体管或碳化硅晶体管。

22.根据任一项前述权利要求所述的控制器，其中所述控制器包括数据输入/输出连接，以与系统控制器耦合。