CN117296301A - 具有低功率状态的隔离器 - Google Patents

Abstract

描述了可在多种功率模式下操作的数字隔离器。数字隔离器包括低功率模式，在该低功率模式中，隔离器的一些电路在比其他操作模式更低的功率状态下操作，或者可以被去激活，并且在该模式中，不允许跨越隔离器的数据通信。隔离器可以响应于检测到的事件而从低功率模式唤醒，或者可以周期性地唤醒。隔离器一侧的电路可以决定隔离器何时以及如何从低功率模式唤醒。

Description

具有低功率状态的隔离器

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2021年5月28日提交、律师案卷号为G0766.70342US00、标题为“具有低功率状态的隔离器”的美国临时专利申请序列No.63/194,802的权益，通过引用将其全部并入本文。

技术领域

本申请的各方面一般涉及具有多种功率模式的数字隔离器以及相关联的电路和方法。

背景技术

电流隔离器提供两个电压域之间的电流隔离，同时允许两个域之间的通信。一些数字隔离器是通用串行总线(USB)隔离器，能够隔离符合USB协议的通信。

发明内容

描述了可在多种功率模式下操作的数字隔离器。数字隔离器包括低功率模式，在该低功率模式中，隔离器的一些电路在比其他操作模式更低的功率状态下操作，或者可以被去激活，并且在该模式中，不允许跨越隔离器的数据通信。隔离器可以响应于检测到的事件而从低功率模式唤醒，或者可以周期性地唤醒。隔离器一侧的电路可以决定隔离器何时以及如何从低功率模式唤醒。

根据本申请的一个方面，提供了一种操作具有隔离屏障、隔离数据通道和隔离配置通道的数字隔离器的方法。该方法包括：在第一模式下操作所述数字隔离器，在所述第一模式中数据在所述数据通道上跨越所述隔离屏障进行通信并且配置信息在所述配置通道上跨越所述隔离屏障进行通信；和在第二模式下操作所述数字隔离器，其中所述数据通道去激活。

根据本申请的一个方面，提供了一种多模式电流隔离器，包括：数据通道，所述数据通道被配置为跨越所述多模式电流隔离器的隔离屏障传输数据；和控制电路，耦合到所述数据通道并且被配置为响应于不存在通过所述数据通道的数据通信而去激活所述数据通路的至少一些电路。

根据本申请的一个方面，提供了一种隔离系统，包括第一设备；第二设备；和数字隔离器，耦合所述第一和第二设备，其中所述数字隔离器被配置为当所述第一和第二设备彼此通信时在第一功耗模式下操作，以及当所述第二和第一设备彼此不通信时在第二功耗模式下操作。

附图说明

将参考以下附图来描述本申请的各个方面和实施例。应当理解的是，这些数字不一定是按比例绘制的。出现在多个图中的项目在其出现的所有图中由相同的参考号表示。

图1示出了根据本申请的非限制性实施例的隔离电子系统，包括具有多个功率模式的隔离器。

图2是根据本申请的非限制性实施例的具有数据通道和配置通道的数字隔离器的示意图。

图3是根据本申请的非限制性实施例的图2中所示类型的数字隔离器的示例的示意图。

图4示出了根据本申请的非限制性实施例的图3的数字隔离器，识别在低功率操作模式期间保持激活的电路。

图5是示出根据本申请的非限制性实施例的用于将数字隔离器从低功率模式唤醒的信令序列的协议图。

图6A是根据图5的协议图的数字隔离器的第一侧的操作的流程图。

图6B是根据图5的协议图的数字隔离器的第二侧的操作的流程图，与图6A所示的操作互补。

图7是示出根据本申请的非限制性实施例的用于将数字隔离器从低功率模式唤醒的替代信令序列的替代协议图。

图8A是根据图7的协议图的数字隔离器的第一侧的操作的流程图。

图8B是根据图7的协议图的数字隔离器的第二侧的操作的流程图，与图8A所示的操作互补。

图9是根据本申请的非限制性实施例的用于数字隔离器的低功率模式的保活操作的协议图。

具体实施方式

本申请的各方面提供了可在多种功率模式下操作的数字隔离器，包括低功率模式，其中数字隔离器不在由数字隔离器隔离的外部设备之间传送数据。数字隔离器被配置为在两个设备之间提供电隔离通信。在激活状态下，数字隔离器可以通过一个或多个数据通道在两个设备之间通信信息。当两个设备之间没有数据通信时，数字隔离器可以进入低功率操作模式，在此期间，数字隔离器不在两个隔离的设备之间通信信息。在低功率操作模式中，数字隔离器的一些电路可以以较低功率的方式操作或者可以被去激活。例如，数字隔离器可以是功率门控的。以较低功率的方式操作电路或禁用(关闭)某些电路可以节省功率。隔离器可以响应于检测到的事件而从低功率模式唤醒，或者可以周期性地唤醒。隔离器一侧的电路可以决定隔离器何时以及如何从低功率模式唤醒。

根据本申请的实施例，有助于将隔离器从低功率模式唤醒的隔离器的电路在低功率模式期间保持激活。在一些实施例中，这种电路包括事件检测电路和唤醒电路。隔离器的其他类型的电路可以在低功率操作模式期间被去激活，从而节省功率。

隔离器在低功率模式下的操作可能是不对称的。为了唤醒隔离器，隔离器的一侧可以作为跟随器，另一侧可以作为跟随器。跟随器侧的电路可以比跟随器侧的电路参与更大的激活来监测和控制何时唤醒隔离器。

根据本申请的一个方面，数字隔离器可以是功率门控的，在第一有源操作模式和第二低功率操作模式之间切换。当由数字隔离器互连的两个设备之间的通信停止时，可以进行从激活模式到低功率模式的切换。可以基于检测到的事件或者基于周期性唤醒例程来进行从低功率操作模式到激活操作模式的切换。

根据本申请的一个方面，在低功率模式下操作的隔离器可以进行激活以确保隔离器的两侧都处于有效的低功率模式状态并且没有完全断电。当隔离器处于低功率模式时，一些隔离电路可以被去激活以节省功率。一些电路，例如事件检测电路和唤醒电路，可以保持激活以检测何时唤醒隔离器。信号可以在隔离器的侧面之间传输，以确保唤醒电路正常工作。以这种方式，隔离器可以在没有完全唤醒的情况下保持激活。

如上所述，本申请的各方面提供了可在多种功率模式下操作的数字隔离器，包括低功率模式，其中数字隔离器不在由数字隔离器隔离的外部设备之间传送数据。在该模式中，隔离器的某些电路可以以较低功率的方式操作或者可以被去激活，以节省功率。图1示出了根据本申请的非限制性实施例的非限制示例，示出了包括具有多个功率模式的隔离器的隔离电子系统。系统100包括通过电缆106连接的主机102和外围设备104。多模式数字隔离器110位于主机102内。

主机102可以是任何合适的主机。例如，主机102可以是USB主机，例如膝上型计算机或台式计算机。可以选择其他类型的主机。

外围设备104可以是任何合适类型的外围设备。例如，外围设备可以是传感器、医疗设备或工业机械。在一些实施例中，外围设备104是被配置为经由USB协议与其他设备通信的USB外围设备。

电缆106可以是用于处理主机102和外围设备104之间的通信的任何合适的电缆。例如，当主机102是USB主机并且外围设备104是USB外围设备时，电缆106可以是被配置为支持根据USB协议的通信的USB电缆。在一些实施例中，电缆106支持USB2.0通信。然而，可以使用其他类型的电缆，包括USB电缆以外的类型，因为并非所有实施例都在这方面受到限制。

多模式数字隔离器110被配置为电隔离主机102和外围设备104，并且具有隔离屏障105。尽管示出为主机102的一部分，但是多模式数字隔离器110可以替代地是外围设备104的一部分或者可以位于主机102和外围设备104之间的某个地方。

多模式数字隔离器110可配置在与不同功耗相关联的不同操作模式中。在至少一些实施例中，多模式数字隔离器110是功率门控数字隔离器。当主机102和外围设备104正在通信时，多模式数字隔离器110可以在第一激活模式下操作。在该模式中，多模式数字隔离器110的电路可以是激活的，该电路控制用于在主机102和外围设备104之间传输的跨越隔离器的隔离屏障的数据通信。多模式数字隔离器110也可以在第二低功率模式下操作。低功率模式的特征在于相对于有源操作模式降低了功耗。当没有数据要在主机102和外围设备104之间传输时，可以使用低功率模式。多模式数字隔离器110的一些电路在低功率模式期间可以是不激活的，或者可以以降低功率的方式操作。

数字隔离器的低功率模式中的功率降低可能是显著的。如上所述，数字隔离器可以是功率门控的。关闭数字隔离器的一些电路可以产生显著的功率节省，即使与使电路处于静止状态相比也是如此。在一些实施例中，功率降低可以是75％或更多。在一些实施例中，在低功率模式下操作数字隔离器，例如通过功率门控，与有源操作模式相比，可以将功耗降低75％至95％，大于80％、大于90％、大于99％或任何其他合适的值。在一些实施例中，低功率模式可以汲取小于100微安的电流、小于50微安的电压、小于30微安的电路、或小于15微安的电能。

在一些实施例中，对于数字隔离器的两个隔离侧，功率节省可以是不同的。例如，被配置为耦合到外围设备的数字隔离器的一侧可以被配置为在功率选通期间经历比被配置为连接到主机设备的数字绝缘体的一侧更大的功耗下降。数字隔离器被配置为耦合到外围设备的一侧可能比数字隔离器被设置为耦合到主机的一侧更有可能由电池供电——从外围设备的电池中汲取电力。因此，为被配置为耦合到外围设备的数字隔离器的一侧提供显著的功耗降低可能特别有益。数字隔离器的那一侧所经历的功率降低可以是上面描述的任何值，或者任何其他合适的值。

图2是根据本申请的非限制性实施例的具有数据通道和配置通道并且可在包括低功率模式的多个功率模式下操作的数字隔离器的示意图。在一些实施例中，数字隔离器200可以是USB隔离器，尽管替代方案是可能的。数字隔离器200包括通过隔离屏障204电隔离的电压域202a和202b。数字隔离器200还包括桥接隔离屏障204的配置通道210和数据通道212。发射和接收电路(TX/RX)214被包括并且作为数据通道通信路径的一部分操作。数字隔离器包括几个用于与外部设备通信的端子或引脚，包括端子UD+220、UD-222、接地1 224、Vbusl226、DD+230、DD-232、接地线2234和Vbus2236。

电压域202a和202b可以是任何合适的电压域。在一些实施例中，电压域可以在它们处理的最大电压上不同。例如，电压域之一可以是5V域，而另一个可以是1.8V域，尽管这些都是非限制性示例。例如，电压域的最大电压处理能力可能相差几十伏甚至几百伏。在一些实施例中，电压域202a和202b可以参考不同的接地电势。例如，接地1和接地2可能不同。在一些实施例中，两种条件——最大电压处理能力和接地参考——在电压域202a和202b之间不同。一个电压域中的电路可以在第一半导体管芯或芯片上实现，而另一电压域中电路可以在单独的半导体管芯或者芯片上实现。

隔离屏障204可以以任何合适的方式来实现。在一些实施例中，隔离屏障204由介电材料实现。例如，电压域202b的电路可以在半导体管芯上实现，在顶部提供电介质层以将电路与电压域202a的电路隔离。

配置通道210跨越隔离屏障204传递配置和/或时钟信息。例如，如果数字隔离器200是USB隔离器，则配置通道210可以通信非数据USB配置和操作状态，例如设备速度模式、挂起或其他状态。如果时钟信息要跨越隔离屏障204传输，则这可以由配置通道210中的一个或多个来完成。可替换地，可以在每个电压域202a和202b内提供电路以处理该电压域中的其他电路的时钟。

可以提供任何合适数量的配置通道。在一些实施例中，可以提供单个配置通道。在其他实施例中，可以提供多个配置通道。

配置通道210包括用于传送上述类型的信息的任何合适的电路。例如，在该非限制性实施例中，配置通道210中的每一个都是隔离通道，从而提供跨越隔离屏障204的隔离通信。变压器、电容器或光学隔离器可以被包括在配置通道内，作为允许跨越隔离屏障204进行通信的隔离部件。

数据通道212在两个隔离的设备之间进行数据通信。例如，数据通道212可以在主机和外围设备(例如图1中所示的那些)之间传送数据。因此，应当理解，在一些实施例中，数据通道212可以在两个USB设备之间传送USB数据。数据通道212是隔离的通道，包括用于通信所描述的数据类型的任何合适的电路。变压器、电容器或光隔离器可以被包括在数据通道内，作为允许跨越隔离屏障204进行通信的隔离部件。

数据通道212可以包括两个或多个数据通道，这两个或多个数据通道的组合可以提供双向通信。在一些实施例中，每个数据通道212是单向的。例如，一个数据通道可以传送从UD+和UD-到DD-和DD+的信息，而另一数据通道可以在相反方向上传送信息。下文结合图3-4进一步描述数据通道212的电路的非限制性实例。

数据通道212可以被配置为发送两个逻辑电平的串行流。例如，数据通道212可以包括被配置为发送逻辑l和0的电路。以这种方式，数据通道212可以是单比特数据通道，尽管替代的数据通道结构是可能的。

发射和接收电路214位于隔离屏障204的两侧，并且作为数据通信的一部分进行操作。端子UD+220、UD-222、接地1224和Vbus1226可以连接到第一外部设备(未示出)，并且端子DD+230、DD-232、接地2234和Vbus2236可以连接到第二外部设备(没有示出)。例如，第一外部设备可以是USB主机，并且第二外部设备可以为USB外围设备。数据经由数据通道212在外部设备之间进行通信。数据可以向任意一个方向传播。例如，数据可以在端子UD+220和UD-222上进入数字隔离器200，并被输出端子DD+230和DD-232，反之亦然。数据可以通过发射和接收电路214传播。以下还进一步描述发射和接收电路214的非限制性示例。

数字隔离器200可以耦合到通过两根导线(例如通过USB2.0通信协议)进行数据通信的设备。数据可以在终端UD+220和UD-222或DD+230和DD-232上接收。例如，可以在UD+220和UD-222端子处接收输入数据信号。这些端子中的每个端子上的信号可以呈现逻辑1或逻辑0电平。其他通信方案是可能的，因为并非所有涉及可在低功率模式下操作的数字隔离器的实施例在这方面都受到限制。

图3是根据本申请的非限制性实施例的图2中所示类型的数字隔离器的示例的示意图。图3中所示的几个部件先前已结合图2进行了描述，因此在此不再详细描述。如图所示，数字隔离器300在两个管芯上实现，IC管芯302和TC管芯304。本文中的术语“IC”和“TC”仅为标签，其他标签可用于指定管芯。数字隔离器300包括控制逻辑306、隔离部件310、隔离部件312、发射机314、接收机316、发射机324、接收机326、接收机330、数据恢复块332、发射机334、事件检测电路336、唤醒电路338以及端子340和342。

IC管芯302和TC管芯304这两个管芯可以是半导体管芯或其他合适的基板。在一些实施例中，数字隔离器300的其他电路是集成电路，因此IC管芯302和TC管芯304可以是用于支持这种集成电路的合适管芯。在所示的非限制性示例中，隔离部件310和312可以是前面结合图2描述的任何类型的隔离部件，形成在TC管芯304上，尽管隔离部件310、312的替代定位是可能的。

控制逻辑306可以作为系统管理逻辑来操作。在一些实施例中，控制逻辑306被配置为控制数据通道212、配置通道210和/或数字隔离器300的时钟功能的操作。控制逻辑306包括用于执行这样的功能的任何合适的电路。在所示的非限制性示例中，控制逻辑306包括事件检测电路336和唤醒电路338。如以下将进一步详细描述的，具有低功率操作模式的本文所述类型的数字隔离器可以从低功率操作方式唤醒。数字隔离器可以响应于特定事件的检测而唤醒，或者可以周期性地唤醒。事件检测电路336可以检测促使数字隔离器从低功率模式唤醒的类型的事件。唤醒电路338可以控制数字隔离器的唤醒。例如，唤醒电路338可以控制或实现下面进一步描述的唤醒例程中的一个或多个。在一些实施例中，与数字隔离器的任何这种唤醒相关联的通信可以在配置通道210上进行。

数字隔离器300还包括作为配置通道210的一部分的发射机324和接收机326。发射机324和接收机326包括用于分别跨越隔离屏障发送和接收配置和操作状态数据和/或时钟数据的合适电路。

数字隔离器300还包括作为数据通道212的一部分的发射机314和接收机316。发射机314和接收机316被配置为分别通过隔离屏障204发送和接收数据。例如，要在两个隔离设备(例如图1的主机和外围设备)之间通信的数据可以使用发射机314和接收机316跨越数据通道212的隔离部件312传输。

发射和接收电路214包括接收机330、数据恢复块332和发射机334。接收机330被配置为接收进入数字隔离器300的数据。例如，进入端子UD+220和UD-222的数据由电压域202a中的接收机330接收，并且进入端子DD-232和DD+230的数据由在电压域202b中的接收机330接收。接收机330可以在将接收到的数据沿着数据通道212传递之前对其进行滤波、放大或以其他方式处理。如果隔离部件312之间的通信被编码，则数据恢复块332可以被包括在发射和接收电路214中。例如，如果接收机330接收到的数据在通过隔离屏障204传输之前被编码，则数据恢复块332可以用于通过解码这样的数据来恢复编码的数据。数据恢复块是可选的，因为一些实施例不需要对用于跨越隔离屏障204的通信的数据进行编码。发射机334通过隔离部件312接收数据通信，并在端子UD+220和UD-222和/或端子DD-232和DD+230上将数据从数字隔离器300发送出去。

端子340和342被提供用于连接到电压域202a和202b中的控制逻辑306。端子340和342可以耦合到任何合适的外部设备，用于配置和操作状态信息的通信。

如上所述，本申请的各方面提供了一种被配置为在有源模式和低功率模式下操作的数字隔离器。数字隔离器300是一个这样的隔离器的非限制性示例。当通过数据通道212传送数据时，图3中所示的数字隔离器300的所有或基本上所有电路可以是激活的。在这种激活状态下，通信可以发生在一个或多个数据通道212和一个或多个配置通道210之间。数据通信可以以各种速度发生。例如，当数字隔离器300是USB 2.0隔离器时，在激活操作模式期间的数据通信可以以低(例如，1.5Mbps)、满(例如，12Mbps)或高(例如，480Mbps)速度发生。与速度无关，数字隔离器是激活的，因为沿着一个或多个数据通道212的数据通信正在发生。相反，当数字隔离器300不沿着数据通道212传送数据时，它可以进入低功率模式。低功率模式的特征在于比在激活模式期间更低的功耗，以及缺乏通过数据通道212的通信。在该模式中，数字隔离器的一些电路可以被去激活，或者可以以比在激活模式中操作时消耗更少功率的方式操作。

图4示出了根据本申请的非限制性实施例的图3的数字隔离器300，其识别在低功率操作模式期间保持激活的电路。具体地，在该非限制性示例中，在低功率操作模式期间保持激活的电路被阴影化为黑色。在此模式下，其余电路处于非激活状态。

在低功率操作模式期间保持激活的电路是在将数字隔离器从低功率模式唤醒中起作用的电路。控制逻辑306，特别是事件检测电路336和唤醒电路338可以保持激活，以确保检测到促使数字隔离器300从低功率模式唤醒的事件。由于促使数字隔离器唤醒的事件可以是外部事件，例如从耦合到数字隔离器的主机或外围设备接收数据，因此接收器330是激活的。以这种方式，接收机330可以将与这样的事件相关联的信号传送到事件检测电路314。一个或多个发射机324和一个或多个接收机326可以保持激活，以在一个或多个配置通道210上传送唤醒信息。

本文所述类型的数字隔离器的低功率模式的功率节省可能是显著的。仍然参考图4，可以看出，在低功率操作模式期间，实质电路可能是不激活的。例如，一个电压域中的控制逻辑、该电压域内的发送器和接收器以及大部分数据通道的电路(除了接收机330之外)可以是不激活的。因此，数字隔离器在低功率模式下的功耗可以显著低于在有源模式下的能耗。

如前所述，在数字隔离器的低功率操作模式中，可能没有数据通道212上的通信。例如，主机和图1所示类型的外围设备之间的通信可能会暂停。因此，在此期间将隔离器保持在激活状态会导致不必要的功耗。由于隔离设备之间没有发生数据通信，因此隔离器可以透明地进入低功率模式。当被隔离的设备再次开始通信时，隔离器可以唤醒，恢复其激活状态并允许通过数据通道212进行数据通信。

可配置为在有源模式和低功率模式下操作的数字隔离器可能由于各种原因而进入低功率模式。在一些实施例中，当没有数据通信进入隔离器时，隔离器可以进入低功率模式。例如，如果向隔离器供电的数据总线被挂起，则隔离器可能进入低功率模式。在一些这样的实施例中，当总线被暂停超过阈值的持续时间，例如5毫秒、3毫秒或任何其他合适的持续时间时，隔离器可以进入低功率模式。在一些实施例中，当没有外部设备连接到隔离器的下游侧时，隔离器可以进入低功率模式。例如，如果没有外部设备连接到DD+230和DD-232端子，则可以进入低功率模式。进入低功率模式的另一个原因是隔离器另一侧的通信中断。例如，如果隔离器的一个电压域与另一电压域失去通信，则可以进入低功率模式。在一些实施例中，当由隔离器分离的两个设备之间的数据通信停止时，可以进入低功率模式。在一些实施例中，如果隔离器一侧或两侧的电源过低，则可以进入低功率模式。上述原因中的任何一个或这些原因的任何组合都可以促使隔离器进入低功率模式。不需要唤醒数字隔离器的电路可以被去激活或以降低功率的方式操作。

本文所述类型的数字隔离器可以以各种方式从低功率模式唤醒。在一些实施例中，数字隔离器可以周期性地从低功率模式唤醒。在醒来时，数字隔离器可以检查激活，例如来自外部设备的传入数据。如果检测到特定类型的激活，则数字隔离器可以执行唤醒程序。如果未检测到任何激活，数字隔离器可能会重新进入低功率模式。在替代实施例中，数字隔离器可以在检测到特定事件时唤醒，而不是周期性地唤醒。该事件可以是从外部设备接收数据。例如，在UD+220和UD-222端子或DD+230和DD-232端子上检测到数据可能触发退出低功率模式。该事件可以由数字隔离器的事件检测电路检测，从而提示唤醒例程的执行。现在描述从低功率模式唤醒数字隔离器的方法的非限制性示例。

图5是示出根据本申请的非限制性实施例的用于从低功率模式唤醒数字隔离器的信令序列的协议图。在该非限制性实施例中，数字隔离器具有两个管芯，包括IC管芯502和TC管芯504。IC管芯502和TC管芯504可以是与先前分别针对IC管芯302和TC管芯304所描述的类型相同的类型。在该示例中，假设IC管芯502作为跟随器管芯操作以唤醒隔离器。也就是说，IC管芯502负责通过检测事件或通过周期性地唤醒隔离器来将数字隔离器从低功率模式唤醒。

所示的协议500开始于IC管芯502向TC管芯504发送唤醒信号510。唤醒信号可以是任何合适的唤醒信号。例如，脉冲序列可以从IC管芯上的控制逻辑传输到TC管芯的控制逻辑。

作为响应，TC管芯504向IC管芯502发送唤醒信号512。唤醒信号512使IC管芯502知道TC管芯504接收到唤醒信号510。为了发送唤醒信号512，TC管芯504可以加电并确认其电源是有效的。然后它可以发送唤醒信号512，该唤醒信号512可以被认为是唤醒响应。

协议500的下一步骤假定时钟信号由IC管芯502提供给TC管芯504。如前所述，在一些实施例中，数字隔离器的配置通道可以用于在电压域之间发送时钟信号。在发送了图5的唤醒信号之后，IC管芯502和TC管芯504给它们的时钟电路加电。在该非限制性示例中，IC管芯502可以实现其时钟信号的有效稳态操作(例如，当包括PLL时锁相环(PLL)的锁定)，然后将时钟信号514发送到TC管芯504。TC管芯504可以接收时钟信号并与其同步。在IC管芯502和TC管芯502不交换时钟信号的替代实施例中，可以省略时钟信号514的传输，并且这两个管芯可以简单地给它们各自的时钟电路加电。

继续图5，TC管芯504然后可以发送握手信号516。

之后，IC管芯502和TC管芯504以交换配置或状态信息的形式开始有源操作。例如，IC管芯502可将控制信号518发送到TC管芯504，并且TC管芯502可以将控制信号520发送到IC管芯。

如果在图5的操作期间的任何时刻，IC没有从TC管芯接收到有效响应，则该过程可以中止，并且数字隔离器可以返回到较低功率模式。

图6A是根据图5的协议图的数字隔离器的第一侧的操作的流程图。例如，图6A的方法600示出了当IC管芯是唤醒信令的跟随器时，根据图5的协议500的IC管芯502的操作可能是什么。在阶段602，IC管芯502向TC管芯504发送唤醒信号(例如，唤醒信号510)。IC管芯502然后从TC管芯504接收唤醒信号(例如，唤醒信号512)。IC管芯502然后向TC管芯504发送时钟信号(例如，时钟信号514)。IC管芯502然后从TC管芯504接收握手信号(例如，握手信号516)。IC管芯502然后进入激活操作，包括在阶段612向TC管芯发送控制分组，以及在阶段614从TC管芯接收控制分组。在一些实施例中，控制分组是USB状态信息的分组，因此可以被认为是状态信息分组。然而，并非所有的实施例都在这方面受到限制。

图6B是根据图5的协议图的数字隔离器的第二侧的操作的流程图，与图6A所示的操作互补。例如，图6B可以表示当TC管芯是唤醒信令的跟随器时，图5的协议500中的TC管芯504的操作。过程650开始于阶段652，TC管芯504从IC管芯502接收唤醒信号(例如，唤醒信号510)。在阶段654，TC管芯504向IC管芯502发送唤醒信号(例如，唤醒信号512)。在阶段656，TC管芯504从IC管芯502接收时钟信号(例如，时钟信号514)。在阶段658，TC管芯504向IC管芯502发送握手信号(例如，握手信号516)。在阶段660，TC管芯采取主动操作，包括在阶段662从IC管芯接收控制分组以及在阶段664向IC管芯发送控制分组。

图7是示出根据本申请的非限制性实施例的用于从低功率模式唤醒数字隔离器的替代信令序列的替代协议图。出于本示例的目的，假设TC管芯作为启动器运行，负责唤醒例程。该协议开始于TC管芯704向IC管芯702发送唤醒信号710。作为响应，IC管芯702加电并发送响应唤醒信号712。

在该非限制性示例中，与图5的协议一样，假设在两个管芯之间发送时钟信号。因此，如图所示，IC管芯702向TC管芯704发送时钟信号714。在IC管芯和TC管芯具有它们自己的时钟电路并且不交换时钟信号的实施例中，可以省略这种传输。

接下来，TC管芯704向IC管芯702发送握手信号716。在接收到握手信号716时，IC管芯702进入激活操作，并继续向TC管芯704发送控制信号718。TC管芯704可以向IC管芯702发送控制信号720。

图8A是根据图7的协议图的数字隔离器的第一侧的操作的流程图。例如，当TC管芯是唤醒信令的发起者时，图8A的方法800可以表示TC管芯704的操作。在阶段802，TC管芯向IC管芯发送唤醒信号(例如，唤醒信号710)。在阶段804，TC管芯从IC管芯接收唤醒信号(例如，唤醒信号712)。在阶段806，TC管芯从IC管芯接收时钟信号(例如，时钟信号714)。在阶段808，TC管芯向IC管芯发送握手信号(例如，握手信号716)。TC管芯然后进入激活操作，在此期间，TC管芯可以在阶段812从IC管芯接收控制分组，并在阶段814向IC管芯发送控制分组。

图8B是根据图7的协议图的数字隔离器的第二侧的操作的流程图，与图8A所示的操作互补。例如，当IC管芯是用于唤醒信令的跟随器时，图8B的方法850可以表示图7中的IC管芯702的操作。在阶段852，IC管芯从TC管芯接收唤醒信号(例如，唤醒信号710)。在阶段854，IC管芯向TC管芯发送唤醒信号(例如，唤醒信号712)。在阶段856，IC管芯向TC管芯发送时钟信号(例如，时钟信号714)。在阶段858，IC管芯从TC管芯接收握手信号(例如，握手信号716)。在阶段860，IC管芯进入激活操作，在激活操作期间，其可以在阶段862向TC管芯发送控制分组，并且在阶段864从TC管芯接收控制分组。

图5和图7示出了IC管芯向TC管芯发送时钟信号的示例。在替代实施例中，时钟信号可以改为由TC管芯发送到IC管芯。因此，图5和图7是非限制性的示例。

如上所述，本申请的各方面涉及一种具有低功率模式和保活功能的数字隔离器，以将隔离器电路保持在低功率模式。保活功能可以用于通知隔离器的一个电压域中的电路隔离器的另一个电压区域中的电源是有效的。根据一个实施例，保活功能可以利用先前描述为在IC管芯和TC管芯之间发送的类型的唤醒信号，其中提供了用于保持电路存活但处于低功率模式的差异，而不是唤醒电路。在一些实施例中，差异可以是唤醒信号的持续时间。例如，隔离器的接收侧可以将持续时间低于阈值的唤醒信号视为仅保持隔离器激活但不启动唤醒例程的信号。相反，具有大于阈值的持续时间的唤醒信号可以被视为启动本文先前描述的类型的唤醒例程的信号。

关于图5-8B所示的唤醒例程可以是事件驱动的或周期性的。例如，图5和图7中的唤醒信号510和710可以由事件的检测来提示，或者可以在数字隔离器处于低功率模式时作为唤醒信号的周期性传输的一部分来发送。事件驱动唤醒可能表现出低延迟，因此在具有严格时序要求的应用中是合乎需要的。周期性唤醒例程可以提供回退机制，或者在没有严格时序要求的应用中可能是期望的。在事件驱动和周期性唤醒例程之间进行选择的其他场景也是可能的。

图9是根据本申请的非限制性实施例的用于数字隔离器的低功率模式的保活操作的协议图。在该非限制性示例中，所示的两个管芯被标记为TX管芯902和RX管芯904。其中一个可以是IC管芯，另一个可以为TC管芯。

TX管芯902发送第一唤醒信号908。该唤醒信号具有持续时间912，由图的垂直方向上阴影区域的范围表示。在RX管芯904处接收唤醒信号908，并且将持续时间9120与阈值持续时间922进行比较。阈值持续时间922可以由固定时间设置，例如单触发电路、看门狗定时器或任何其他合适的电路。在这种情况下，持续时间912小于阈值持续时间922。RX管芯904因此不将唤醒信号908解释为参与唤醒例程的指示。相反，TX管芯902和RX管芯904返回到低功率模式，例如对于周期924。然而，RX管芯904确实将具有小于阈值持续时间922的持续时间912的唤醒信号908解释为TX管芯902上的电源有效的指示。

稍后，TX管芯902发送唤醒信号928，该唤醒信号具有由图的垂直方向上的阴影区域的范围表示的持续时间932。RX管芯904接收唤醒信号922，并将持续时间931与阈值持续时间922进行比较。由于持续时间932大于阈值持续时间922，RX管芯904将唤醒信号928解释为唤醒的指示。例如，唤醒信号928可以分别被视为图5和图7的唤醒信号510或唤醒信号710。然后可以执行前述唤醒例程中的一个，或者可以实现任何其他合适的唤醒例程。

已经描述了至少一个实施例的几个方面，应当理解的是，本领域技术人员将容易进行各种改变、修改和改进。作为一个示例，上面结合不同的实施例讨论了不同的特征。除非另有说明，否则这些特征可以单独使用或组合使用。

Claims (20)

1.一种操作具有隔离屏障、隔离数据通道和隔离配置通道的数字隔离器的方法，该方法包括：

在第一模式下操作所述数字隔离器，在所述第一模式中数据在所述数据通道上跨越所述隔离屏障进行通信并且配置信息在所述配置通道上跨越所述隔离屏障进行通信；和

在第二模式下操作所述数字隔离器，其中所述数据通道去激活。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于检测到在所述数据通道上缺乏通信而进入所述第二模式。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括当在所述第二模式下操作所述数字隔离器时，跨越所述隔离屏障传送唤醒信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中跨越所述隔离屏障传送唤醒信号包括作为跨越所述绝缘屏障的唤醒信号的周期性传输的一部分来传送所述唤醒信号。

5.根据权利要求3所述的方法，其中跨越所述隔离屏障传送唤醒信号包括响应于检测到事件而传送所述唤醒信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第二模式下操作所述数字隔离器包括通过去激活所述数字隔离器的电路将所述数字隔离器的功耗相对于所述第一模式降低至少70％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第二模式下操作数字隔离器包括将所述数字隔离器的第一侧的功耗降低至少70％。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括从耦合到所述数字隔离器的所述第一侧的外部电池汲取电流。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括当在所述第二模式下操作所述数字隔离器时，通过跨越所述隔离屏障传送指示功率状况的信号来周期性地执行保活操作。

10.一种多模式电流隔离器，包括：

数据通道，所述数据通道被配置为跨越所述多模式电流隔离器的隔离屏障传输数据；和

控制电路，耦合到所述数据通道并且被配置为响应于不存在通过所述数据通道的数据通信而去激活所述数据通路的至少一些电路。

11.根据权利要求10所述的多模式电流隔离器，其中所述控制电路被配置为在去激活所述至少一些电路之后激活所述数据通道的至少一些电路。

12.根据权利要求10所述的多模式电流隔离器，还包括唤醒电路，所述唤醒电路被配置为当所述数据通道的至少一些电路被去激活时跨越所述隔离屏障传输唤醒信号。

13.根据权利要求10所述的多模式电流隔离器，其中所述多模式电流隔离器被配置为当所述至少一些电路被去激活时消耗至少小70％的功率。

14.根据权利要求13所述的多模式电流隔离器，其中所述多模式电流隔离器的第一侧被配置为当所述至少一些电路被去激活时消耗至少小80％的功率。

15.根据权利要求10所述的多模式电流隔离器，其中所述控制电路包括被配置为检测数据传输事件的事件检测电路。

16.一种隔离系统，包括：

第一设备；

第二设备；和

数字隔离器，耦合所述第一和第二设备，其中所述数字隔离器被配置为当所述第一设备和所述第二设备彼此通信时在第一功耗模式下操作，以及当所述第一设备和所二设备不彼此通信时在第二功耗模式下操作。

17.根据权利要求16所述的隔离系统，其中所述第二功耗模式消耗的功率比所述第一功耗模式小至少70％。

18.根据权利要求17所述的隔离系统，其中所述数字隔离器的第一侧被配置为在所述第二功耗模式下比在所述第一功耗模式下消耗至少小80％的功率。

19.根据权利要求16所述的隔离系统，其中所述数字隔离器被配置为在所述第二功耗模式期间去激活其电路的一部分。

20.根据权利要求19所述的隔离系统，其中所述数字隔离器包括唤醒电路，所述唤醒电路被配置为在所述第二功耗模式期间是激活的。