DE102010030452A1

DE102010030452A1 - Weckschaltungen, -geräte und -verfahren für galvanische Isolatoren

Info

Publication number: DE102010030452A1
Application number: DE102010030452A
Authority: DE
Inventors: Gek Yong Ng; Peng Siang Seet; Fun Kok Chow
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-05-05
Also published as: US8629714B2; JP2011061761A; US20100329363A1

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Verfahren eines Reduzierens der mittels eines galvanischen Isolators verbrauchten Energiemenge bereitgestellt. Ein Transmitter übermittelt ein Wecksignal an einen Empfänger, welcher jenseits eines Isolationsmediums lokalisiert ist, wenn der Transmitter bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an einen Empfänger zu übermitteln, welcher operativ mit einer Detektionsschaltung verbunden ist. Die Detektionsschaltung empfängt das Wecksignal durch das Isolationsmedium hindurch, wobei die Detektionsschaltung operativ mit einer ersten Energiequelle verbunden sein mag und im Wesentlichen kontinuierlich oder intermittierend mittels der ersten Energiequelle mit Energie versorgt werden mag. In Antwort darauf, dass die Detektionsschaltung das Wecksignal empfängt, wird der Empfänger von einem Ruhemodus auf einen Betriebsmodus hochgefahren. Nachdem eine Zeitperiode t_RDY vergangen ist, seit das Wecksignal übermittelt wurde, wird ein Signaturmuster von dem Transmitter durch das Isolationsmedium an die Detektionsschaltung übermittelt. Als nächstes prüft die Detektionsschaltung oder der Empfänger die Gültigkeit des Signaturmusters. Wenn das Signaturmuster als gültig bestimmt wird, wird dem Empfänger ermöglicht, die Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter zu empfangen. Der Transmitter übermittelt dann die Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter durch das Isolationsmedium hindurch an den Empfänger.

Description

Gebiet der Erfindung
Viele der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung betreffen das Gebiet von Datensignal- und Energietransformatoren für galvanische Isolatoren und Spulenwandler, und insbesondere Geräte, welche ein magnetisches, kapazitives oder optisches Mittel einsetzen, um Daten- und/oder Energiesignale über eine dielektrische Barriere oder Isolationsbarriere hinweg zu übermitteln und zu empfangen.
Hintergrund
Hochspannungsisolationskommunikationsgeräte, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, umfassen optische, magnetische und kapazitive Geräte. Optische Geräte des Standes der Technik erreichen Hochspannungsisolation typischerweise mittels Einsetzens von LEDs und von entsprechenden Fotodioden, um Lichtsignale zu übermitteln und zu empfangen, erfordern gewöhnlich hohe Energielevel und leiden an betriebsbedingten Einschränkungen und Designeinschränkungen, wenn mehrere Kommunikationskanäle erforderlich sind. Magnetische Geräte des Standes der Technik erreichen Hochspannungsisolation typischerweise mittels Einsetzens von gegenüberstehenden induktiv gekoppelten Spulen und erfordern gewöhnlich hohe Energielevel (insbesondere, wenn hohe Datenraten erforderlich sind). Kapazitive Geräte des Standes der Technik erreichen Spannungsisolation mittels Einsetzens von mehreren Paaren von übermittelnden und empfangenden Elektroden, wo zum Beispiel ein erstes Paar von Elektroden eingesetzt wird, Daten zu übermitteln und zu empfangen, und ein zweites Paar von Elektroden eingesetzt wird, die übermittelten Signale zu aktualisieren (refresh) oder aufrechtzuerhalten.
Das Design von galvanischen Isolatoren präsentiert einige anspruchsvolle technische Herausforderungen, wie etwa, wie Energieverbrauch zu reduzieren ist, wenn keine Daten- oder Energiesignale mittels dessen übermittelt oder empfangen werden.
Ein Weg, um Energieverbrauch auf der Detektionsseite (sense side) des galvanischen Isolators zu reduzieren, ist, eine isolierte Energiezuführung zu der Detektionsseite von der Übermittlungsseite über einen integrierten DC-DC-Konverter bereitzustellen. Siehe 1, wo ein Schaltungsdiagramm eines Isolators 10 des Standes der Technik mit einem integrierten DC-DC-Konverter illustriert ist. Wenn der Transmitter 30 ein Daten- oder Energiesignal über das galvanische Isolationsmedium 40 hinweg übermitteln muss, wird er zunächst eine DC-DC-Energieübertragung über einen dedizierten Energiekanal durchführen, um den Empfänger 20, welcher auf der Detektionsseite des galvanischen Isolators 40 lokalisiert ist, hochzufahren (power up). Sobald die detektionsseitige Energiezuführung 21 hochgefahren ist, kann dann der Transmitter 30 eine Übertragung durchführen, um die Datensignale von der Übermittlungsseite zu der Detektionsseite zu senden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Effizienz einer Energieübertragung typischerweise nicht gut ist aufgrund von Verlusten, welche in dem Isolationsmedium auftreten. Ein Weg, um Energieübertragungseffizienz zu verbessern, ist, dasjenige Isolationsmedium in dem Energiekanal auszubilden, effizienter zu sein, als dasjenige, welches dem Datenkanal entspricht. Der Nachteil, derart zu verfahren, ist jedoch, dass das System komplexer wird und damit kostenintensiver.
Ein anderer Weg, um Energieverbrauch in einem galvanischen Isolator auf der Detektionsseite zu reduzieren, ist, einen externen diskreten Opto-Koppler zu benutzen, um einen Weckpuls (wake-up pulse) von der Übermittlungsseite 30 zu der Empfangsseite 20 zu senden. 2 zeigt eine Schaltung 10 des Standes der Technik, welche einen externen diskreten Opto-Koppler einsetzt, um einen Weckpuls zu empfangen. Sobald die Empfangsseite 20 hochgefahren ist (powered up), können von der Übermittlungsseite 30 Datensignale zu der Detektionsseite 20 übermittelt werden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die zusätzlichen Komponenten, welche erforderlich sind, das Wecksignal zu senden und zu empfangen, eine Platinenfläche (board area) vergrößern und auch zu erhöhten Kosten für elektronische Komponenten führen.
Siehe auch Baoxing Chen, „iCoupler^® Products with isoPower^TM Technology: Signal and Power Transfer Across Isolation Barrier Using Microtransformers”, veröffentlicht von Analog Devices, wo weitere Information bezüglich galvanischer Isolatoren zu finden ist.
Was benötigt ist, ist ein galvanischer Isolator, welcher reduzierte Energie verbraucht, welcher zu niedrigen Kosten gebaut werden mag, oder welcher andere Vorteile hat, welche ersichtlich werden, nachdem die Spezifikation und die Zeichnungen hiervon gelesen und verstanden worden sind.
Zusammenfassung
In einigen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Reduzieren der mittels eines galvanischen Isolators verbrauchten Energiemenge bereitgestell, das Verfahren aufweisend (a) Übermitteln eines Wecksignals von einem Transmitter überein Isolationsmedium hinweg, wenn der Transmitter bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an einen Empfänger zu übermitteln, welcher operativ mit einer Detektionsschaltung (sensing circuit) verbunden ist; (b) Empfangen, mit der Detektionsschaltung, des Wecksignals durch das Isolationsmedium hindurch; (c) in Antwort darauf, dass die Detektionsschaltung das Wecksignal empfängt, Hochfahren (powering up) des Empfängers von einem Ruhemodus auf einen Betriebsmodus; (d) nachdem eine Zeitperiode t_RDY vorübergegangen ist, seit das Wecksignal übermittelt wurde, Übermitteln eines Signaturmusters von dem Transmitter zu der Detektionsschaltung durch das Isolationsmedium hindurch (through); (e) Prüfen der Gültigkeit des Signaturmusters mit der Detektionsschaltung oder dem Empfänger und, wenn das Signaturmuster als gültig bestimmt wird, dem Empfänger Ermöglichen, die Daten- oder Energiesignale zu empfangen; (f) Übermitteln der Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter durch das Isolationsmedium hindurch; und (g) Empfangen, mit dem Empfänger, der Daten- oder Energiesignale.
In anderen Ausführungsformen ist ein galvanischer Isolator mit einem reduzierten Energieverbrauch bereitgestellt, wobei der Isolator einen Transmitter, einen Empfänger, welcher eine damit operativ verbundene Detektionsschaltung hat, und ein galvanisches Isolationsmedium aufweist, welches zwischen dem Transmitter und dem Empfänger lokalisiert ist, wobei der Transmitter konfiguriert ist, ein Wecksignal über das Isolationsmedium hinweg (across) an die Detektionsschaltung zu übermitteln, wenn der Transmitter bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an den Empfänger zu übermitteln, wobei die Detektionsschaltung konfiguriert ist, das Wecksignal zu empfangen und zu veranlassen, dass der Empfänger von einem Ruhemodus auf einen Betriebsmodus hochgefahren wird, wenn das Wecksignal empfangen ist, wobei der Transmitter ferner konfiguriert ist, ein Signaturmuster an die Detektionsschaltung oder den Empfänger zu übermitteln, nachdem eine Zeitperiode t_RDY vergangen ist, seit das Wecksignal übermittelt wurde, wobei die Detektionsschaltung oder der Empfänger konfiguriert ist, die Gültigkeit des Signaturmusters (signature pattern) zu prüfen und, wenn das Signaturmuster als gültig bestimmt ist, dem Empfänger zu ermöglichen, die Daten- oder Energiesignale zu empfangen, wobei der Empfänger konfiguriert ist, eine verglichen mit dem Betriebsmodus reduzierte elektrische Energiemenge während des Ruhemodus zu verbrauchen.
Weitere Ausführungsformen sind hierin offenbart oder werden für die Fachleute in der Technik ersichtlich, nachdem sie die Spezifikation und die Zeichnungen davon gelesen haben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden von der folgenden Spezifikation, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich, in welchen:
1 einen Isolator des Standes der Technik mit einem DC-DC-Konverter zeigt;
2 ein schematisches Diagramm von optisches-Wecksignal-übermittelnden und -empfangenden Schaltungen des Standes der Technik zeigt;
3 Detektions- und Übermittlungsflussdiagramme gemäß einer Ausführungsform zeigt;
4 eine Ausführungsform einer Weckschaltung (wake-up circuit) zeigt;
5 eine andere Ausführungsform einer Weckschaltung zeigt;
6 noch eine andere Ausführungsform einer Weckschaltung zeigt; und
7 noch eine andere Ausführungsform einer Weckschaltung zeigt.
Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Ähnliche Nummern beziehen sich auf ähnliche Teile oder Schritte durch die Zeichnungen hinweg, es sei denn, es ist anderweitig bemerkt.
Detaillierte Beschreibungen von einigen bevorzugten Ausführungsformen
Die folgenden US-Patentanmeldungen werden durch Bezugnahme hierin, jede in ihrer jeweiligen Gänze, inkorporiert:

(a) US-Patentapplikations-Seriennummer 12/032,165, eingereicht 15. Februar 2008 mit Titel „High Voltage Isolation Semiconductor Capacitor Digital Communication Device and Corresponding Package”, an Fun Kok Chow et al. (nachfolgend ”die '165-Patentanmeldung” genannt);
(b) US-Patentanmeldungs-Seriennummer 12/059,979, eingereicht am 31. März 2008 mit Titel „Galvanic Isolators and Coil Transducers”, an Fouquet et al. (nachfolgend ”die '979-Patentanmeldung” genannt);
(c) US-Patentanmeldungs-Seriennummer 12/059,747, eingereicht am 31. März 2008 mit Titel „Coil Transducer with Reduced Arcing and Improved High Voltage Breakdown Performance Characteristics”, an Fouquet et al. (nachfolgend ”die '747-Patentanmeldung” genannt);
(d) US-Patentanmeldungs-Seriennummer 12/370,208, eingereicht am 12. Februar 2009, mit Titel „High Voltage Hold-Off Coil Transducer” an Fouquet et al. (nachfolgend ”die '208-Patentanmeldung” genannt);
(e) US-Patentanmeldungs-Seriennummer 12/393,596, eingereicht am 26. Februar 2009, mit Titel „Minimizing Electromagnetic Interference in Coil Transducers”, an Fouquet et al. (nachfolgend ”die '596-Patentanmeldung” genannt) und
(f) US-Patentanmeldungs-Seriennummer 12/397,254, eingereicht am 31. März 2008, mit Titel „High Voltage Isolation Dual Capacitor Communication System” an Gek Yong Ng et al. (nachfolgend ”die '254-Patentanmeldung” genannt).

In den folgenden detaillierten Beschreibungen sind spezifische Details bereitgestellt, um ein durchgängiges Verständnis von einigen der verschiedenen möglichen Ausführungsformen der hierin offenbarten Geräte und Verfahren zu verleihen. Nachdem die Spezifikation, Ansprüche und Zeichnungen davon gelesen und verstanden worden sind, werden jedoch die Fachleute in der Technik verstehen, dass andere Ausführungsformen praktiziert werden mögen, ohne sich an die hierin ausgeführten spezifischen Details zu halten.
In den Zeichnungen sind einige, aber nicht alle, möglichen Ausführungsformen illustriert und mögen ferner nicht maßstabsgerecht gezeigt sein.
Gemäß einer Ausführungsform und wie in 3 illustriert, ist ein Verfahren 200 zum Reduzieren der mittels eines galvanischen Isolators 10 verbrauchten Energiemenge bereitgestellt. Bei Schritt 110 übermittelt (transmits) der Transmitter 30 ein Wecksignal an einen Empfänger 20, welcher jenseits (across) eines Isolationsmedium 40 lokalisiert ist, wenn der Transmitter 30 bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an den Empfänger 20 zu übermitteln, welcher operativ mit einer Detektionsschaltung 50 verbunden ist. Bei Schritt 220 empfängt die Detektionsschaltung 50 das Wecksignal durch das Isolationsmedium 40 hindurch und ist vorzugsweise operativ gekoppelt an eine erste Energiequelle und im Wesentlichen kontinuierlich mittels der ersten Energiequelle mit Energie versorgt (powered). In Antwort darauf, dass die Detektionsschaltung 50 das Wecksignal empfängt, wird der Empfänger 20 von einem Ruhemodus (sleep mode) 210 auf einen Betriebsmodus hochgefahren (powered up). Nachdem eine Zeitperiode t_RDY vergangen ist bei Schritt 120, seit das Wecksignal übermittelt wurde, wird ein Signaturmuster von dem Transmitter 30 an die Detektionsschaltung 50 durch das Isolationsmedium 40 hindurch bei Schritt 130 übermittelt. Als nächstes prüft bei Schritt 230 die Detektionsschaltung 50 oder der Empfänger 20 die Gültigkeit des Signaturmusters. Wenn das Signaturmuster bei Schritt 230 als gültig bestimmt ist, wird dem Empfänger 20 bei Schritt 250 ermöglicht, die Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter 30 zu empfangen. Bei Schritt 140 übermittelt der Transmitter 30 die Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter 30 durch das Isolationsmedium 40 hindurch an den Empfänger 20.
Wie ferner bei Schritten 150 und 260 in 3 gezeigt ist, mag gemäß einer Ausführungsform das Verfahren weiter aufweisen ein Bestimmen bei Schritt 260, ob die Daten- oder Energiesignale während einer vorbestimmten Zeitperiode, seitdem das Signaturmuster empfangen wurde, empfangen worden sind. Wenn die vorbestimmte Zeitperiode vergeht, ohne dass irgendwelche Daten- oder Energiesignale mittels des Transmitters 30 an den Empfänger 20 übermittelt wurden, mag der Empfänger 20 von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus 210 geschaltet werden (powered). Zusätzlich mag der Empfänger 20 von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus 210 heruntergefahren werden, nachdem die vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, wenn das Signaturmuster als ungültig bestimmt ist. Wenn im Gegensatz dazu Daten- oder Energiesignale während der vorbestimmten Zeitperiode empfangen werden, und das Signaturmuster als gültig bestimmt ist, werden Schritte 150 und 270 ausgeführt, wo bei Schritt 150 ein Übermittlungsende-Code von dem Transmitter 30 an die Detektionsschaltung 50 oder an Empfänger 20 geschickt wird, nachdem sämtliche der Daten- oder Energiesignale an Empfänger 20 übermittelt worden sind. Bei Schritt 270 wird der Empfänger 20 von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus 210 in Antwort darauf heruntergefahren, dass der Übermittlungsende-Code bei Schritt 150 mittels der Detektionsschaltung 50 oder des Empfängers 20 empfangen worden ist.
In den verschiedenen Verfahren mag das Isolationsmedium 40 kapazitiv, magnetisch oder optisch sein. Die oben beschriebenen Verfahren mögen auch gemäß einiger verschiedener Ausführungsformen ausgeführt werden, wobei mehr darüber unten gesagt ist. Im allgemeinen. Fall und unabhängig davon, ob das Isolationsmedium 40 kapazitiv, magnetisch oder optisch ist, Ist ein galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch bereitgestellt, welcher einen Transmitter 30, einen Empfänger 20, welcher eine damit operativ verbundene Detektionsschaltung 50, und ein galvanisches Isolationsmedium 40 aufweist, welches zwischen dem Transmitter 30 und dem Empfänger 20 lokalisiert ist. Transmitter 30 ist konfiguriert, ein Wecksignal über das Isolationsmedium 40 hinweg zu der Detektionsschaltung 50 zu übermitteln, wenn der Transmitter 30 bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an den Empfänger 20 zu übermitteln. Die Detektionsschaltung 50 ist operativ mit einer ersten Energiequelle verbunden und ist im Wesentlichen kontinuierlich mittels der ersten Energiequelle mit Energie versorgt. Die Detektionsschaltung 50 ist konfiguriert, das Wecksignal zu empfangen und zu veranlassen, dass der Empfänger 20 von einem Ruhemodus auf einen Betriebsmodus hochgefahren wird, wenn das Wecksignal empfangen wird. Transmitter 30 ist ferner konfiguriert, ein Signaturmuster an die Detektionsschaltung 50 oder den Empfänger 20 zu übermitteln, nachdem eine Zeitperiode t_RDY vergangen ist, seitdem das Wecksignal übermittelt wurde. Detektionsschaltung 50 oder Empfänger 20 sind konfiguriert, die Gültigkeit des Signaturmusters zu prüfen (verify) und, wenn das Signaturmuster als gültig bestimmt ist, dem Empfänger 20 zu ermöglichen (enable), die Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter 30 zu empfangen. Empfänger 20 ist konfiguriert, eine verglichen mit dem Betriebsmodus verminderte elektrische Energiemenge während des Ruhemodus zu verbrauchen.
Solch ein galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch mag ferner eine integrierte Schaltung (IC) aufweisen, wo der Transmitter 30 und der Empfänger 20 in einen IC oder separate ICs inkorporiert sind. Die Transmitter- und Empfänger-ICs mögen eingekapselt sein oder übergossen (overmolded) sein, um eine einzige Baugruppe (package) zu bilden. Zusätzlich mögen der Empfänger 20 und der Transmitter 30 elektrisch mit separaten jeweiligen Massen (grounds) verbunden sein. In einer Ausführungsform ist der Transmitter 30 konfiguriert, differentielle Signale zu übermitteln und der Empfänger 20 ist konfiguriert, differentielle Signale zu empfangen. Der Empfänger 20 und der Transmitter 30 mögen auch eine gemeinsamer-Modus-Zurückweisung(common mode rejection)(CMR)-Schaltung aufweisen. Zumindest Abschnitte von Transmitter 30 und Empfänger 20 sind vorzugsweise unter Benutzung von einem oder mehr eines CMOS-Prozesses, eines Bipolar-CMOS-Prozesses, und eines kombinierten Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)-Prozesses hergestellt. Der galvanische Isolator 10 mag zumindest teilweise in Polyimid oder Plastik eingekapselt sein.
Fortfahrend mit Bezug auf 3 ist ein Verfahren zum Wecken (waking up) der Detektionsseite (sense side) des Isolators 10 von einem Ultraniedrig-Energiemodus oder Ruhemodus bereitgestellt. In konventionellen isolierten Geräten wird die Detektions- oder Spürseite in einem normalen Betriebsmodus gehalten, so dass sie immer bereit ist, ein Signal zu empfangen, welches zu ihr von der Übermittlungsseite übermittelt werden mag, welche Übermittlungsseite auf der gegenüberliegenden Seite des Isolationsmediums lokalisiert ist, welches die Detektions- und Übermittlungsseiten separiert. Das bedeutet, dass die Detektionsseite Energie verbraucht, selbst wenn keine aktive Informationsübertragung erfolgt, was zu einer unerwünschten Energieverschwendung führt. Die hierin beschriebenen Verfahren erlauben, dass die isolierte Detektionsseite in einem Ultraniedrig-Energie-Ruhemodus operiert, welcher dann von der Übermittlungsseite über ein Wecksignal aufgeweckt werden kann und in den normalen Betriebsmodus versetzt werden kann. Das Wecksignal kann durch einen dedizierten Kanal übermittelt werden oder kann auf einem Datenkanal zeitmultiplext (time-multiplexed) werden. Die verschiedenen Verfahren mögen Schritte für eine Robustheit umfassen, um sicherzustellen, dass die Wecksignalgebung authentisch ist und nicht bedingt ist durch Rauschstörungen (noise glitches) oder gemeinsamer-Modus-Masse-Störgrößen (common mode ground transients) in dem System. Die Verfahren reduzieren Energieverbrauch eines isolierten Geräts in einem Untätigkeitszustand (idle state), da die Detektionsseite in einem Ruhemodus gehalten werden kann. Als ein Beispiel mögen die Verfahren in allen Isolationsmediumstypen eingesetzt werden, welche benutzt werden oder benutzt werden mögen, zum Beispiel in isolierten optischen, kapazitiven oder magnetischen Geräten.
Die verschiedenen hierin offenbarten Verfahren und Geräte bieten einige Schlüsselvorteile verglichen mit konventionellen Verfahren des Standes der Technik zum Halten der Detektionsseite immer in einem hochgefahrenen Modus, Übertragen von Energie zu der Detektionsseite durch einen DC-DC-Konverter, oder Benutzen eines externen diskreten Opto-Kopplers. Energieverbrauch auf der Detektionsseite ist Null oder ultraniedrig, da sie in dem Ruhemodus gehalten wird, wenn keine Signale von dem Transmitter 30 an den Empfänger 20 übermittelt werden. In dem Ruhemodus wird die Empfängerschaltung heruntergefahren, ohne die Energieversorgung auf der Detektionsseite komplett abzuschneiden (das heißt Energie wird noch an die Detektionsschaltung 50 geliefert, wenn der Empfänger 20 in den Ruhemodus eintritt). Die Energieversorgung für die Detektionsschaltung 50 mag mittels einer externen Energiequelle bereitgestellt sein, welche typischerweise fast immer verfügbar ist. Das Signaturmuster, Überprüfung des Signaturmusters und der Übermittlungsende-Code stellen eine Systemrobustheit gegen Rauschstörungen oder gemeinsamer-Modus-Masse-Störgrößen sicher, so dass ein authentischer (genuine) Weckruf zuverlässig und effektiv detektiert werden mag. Das Wecksignal und die Daten- oder Energiesignale mögen durch einen einzelnen Kanal hindurch, zum Beispiel über Zeitmultiplexen übertragen werden oder mögen separat durch zwei oder mehr separate Kanäle hindurch übertragen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform benutzt der Weckkanal dasselbe Isolationsmedium 40, welches dieselbe Signalübertragungscharakteristik wie der Datensignalkanal hat, und erfordert daher nicht einen separaten Isolationskanal, welcher eine höhere Effizienz als der normale Datensignalkanal hat. Das Signaturmuster, welches zum Wecken des Empfängers benutzt wird, kann Signale aufweisen, welche ein festes oder vorbestimmtes Muster haben, und muss innerhalb eines im Vorhinein gesetzten Zeitrahmens erfolgen. Frequenz- oder/und Zeit-basierte Signale können auch benutzt werden, um das Signaturmuster zu bilden.
Die hierin präsentierten verschiedenen Ausführungsformen bieten einzigartige Lösungen, die Detektionsseite eines galvanischen Isolators zu wecken, welche in einem Ultraniedrig-Energie-Ruhemodus operiert, um Energie zu bewahren. In bevorzugten Ausführungsformen sitzen die Übermittlungsseite und Detektionsseite auf zwei verschiedenen IC-Dies, welche mittels des Isolationsmediums 40 galvanisch isoliert sind. Ein geeignetes Isolationsmedium ist vorzugsweise von kapazitiver oder magnetischer Natur, obwohl optische Isolatoren auch betrachtet werden. Das Wecksignal kann durch einen dedizierten Kanal hindurch übermittelt werden oder es kann zeitlich multiplext auf einem Datenkanal sein. Die in dem Ruhemodus operierende Detektionsseite muss in der Lage sein, das initiale Wecksignal von dem Transmitter 30 zu empfangen und dann fortschreiten, um den Empfänger 20 hochzufahren.
In dem Fall eines kapazitiven Isolationsmediums ist eine Ausführungsform einer Schaltungsimplementierung der Weckfunktion auf der Detektionsseite in 4 gezeigt. Wenn das Gerät in einem Untätigkeitszustand (idle state) ist, wobei keine Signalübermittlung über das Isolationsmedium 40 hinweg erfolgt, ist die Detektionsseite in dem Ruhemodus. In dem Ruhemodus ist die Spannung V_sense Null und somit ist der NMOS-Transistor MN1 abgeschaltet.
PMOS-Stromquelle MP1 lädt den Kondensator C1 und zieht (pulls) die Eingabe des Schmidt-Triggers auf hoch. Die Ausgabe des Schmidt-Triggers und ihr Komplement treiben die jeweils Rücksetzen-(reset) und Setzen-(set)-Eingaben des SR-Flip-Flops. Der SR-Flip-Flop gibt ein aktives hohes Hochfahrsignal (power up signal) an die assoziierte Schaltung in Empfänger 20 aus. In dem Ruhemodus ist der Flip-Flop in einem Rücksetzungszustand und somit ist das Hochfahrsignal niedrig, was die gesamte Schaltung in dem Empfänger 20 auf der Detektionsseite herunterfährt, mit Ausnahme der Detektionsschaltung 50, welche andauert zu operieren und eine reduzierte Energiemenge zu verbrauchen. Nachdem die Detektionsseite heruntergefahren ist, wird keine Energie mittels des Empfängers 20 verbraucht. Die digitale-Logik-Blöcke verbrauchen keinen Strom in einem statischen Zustand. Somit wird die Detektionsseite in dem Ruhemodus in einem Nullenergie- oder Ultraniedrig-Energie-Zustand gehalten. Wenn die Übermittlungsseite wünscht, Daten- oder Energiesignale zu der Detektionsseite zu senden, erstellt (issues) sie zunächst ein Wecksignal, welches in einer Ausführungsform ein Zug von kontinuierlichen Spannungspulsen einer Dauer t_wake über den Isolationskanal 40 hinweg ist. Die V_sense-Spannung, welche sich über dem Widerstand R1 entwickelt, ist benutzt, um das Gate des NMOS-Transistors MN1 anzutreiben, und schaltet ihn an, wenn seine Schwellspannung überschritten ist. Die Eingabe des Schmidt-Triggers ist somit mittels MN1 auf niedrig gezogen und seine Ausgabe, welche die Setzen-Eingabe (set Input) treibt, geht hoch. Der SR-Flip-Flop ist dann gesetzt und sendet ein Hochsignal an das Hochfahrsignal. Dieses fährt wiederum die Schaltung in dem Empfänger 20 auf der Detektionsseite hoch, welche dann bereit ist, das Signaturmuster zu empfangen, gefolgt von den Daten- oder Energiesignalen. Am Ende einer Signalübermittlung hören die Weckpulse auf (go away) und der V_sense-Knoten entlädt sich durch den Widerstand R1 naturgemäß auf Null. Der Flip-Flop setzt wieder zurück und der Empfänger 20 geht zurück auf Ruhe. Filter-Kondensator C1 und der Schmidt-Trigger stellen dem System hinzugefügte Rauschimmunität bereit mittels Verhinderns, dass Rauschstörungen oder gemeinsamer-Modus-Masse-Störgrößen zu einem falschen Triggern führen.
In dem Fall eines induktiven Isolationsmediums ist eine Ausführungsform einer Schaltungsimplementierung der Weckfunktion auf der Detektionsseite in 5 gezeigt. In diesem Fall ist das Isolationsmedium ein Induktor und der Wecksignalpulszug ist benutzt, um den Schalter S1 anzutreiben, um Strom I_wake in die primäre Spule einzukoppeln (inject). Wenn der Schalter S1 angeschaltet ist, koppelt der Strom in der primären Spule über auf die sekundäre Spule und führt dazu, dass eine V_sense-Spannung über dem Widerstand R1 entwickelt wird. Die Schaltung funktioniert in einer ähnlichen Weise wie die in 4 illustrierte Schaltung.
6 zeigt ein Blockdiagramm zum Übermitteln sowohl des Daten- als auch des Wecksignals durch einen einzelnen Isolationskanal. In 6 werden das Wecksignal und die Daten- oder Energiesignale durch denselben Isolationskanal hindurch von der Übermittlungsseite zu der Detektions-/Empfangsseite übertragen. POR ist die Energie auf Rücksetzsignal (reset signal). Sobald die Energieversorgung bei der Detektions-/Empfangsseite hochgefahren ist und bereit ist, sendet POR ein Pulssignal, um den D-Flip-Flop zurückzusetzen. Dies setzt den initialen Zustand für die logischen Signale V_wake und V_{wake_Bar} und führt dazu, dass Schalter A anschaltet und dass Schalter B abschaltet. Dies versetzt auch den Empfänger 20 in den Ruhemodus. Während Schalter A an ist, erlaubt er, dass das Signal an die Detektionsschaltung 50 übergeben wird Wenn ein Wecksignal detektiert wird (sensed), wird ein Taktsignal (clock signal) erzeugt und zu dem D-Flip-Flop gesendet. Dies invertiert die Logik von V_wake und V_{wake_Bar}, was Schalter A abschaltet und Schalter B anschaltet. Danach kann kein Signal durch Schalter A passieren und Signale V_wake und V_{wake_Bar} bleiben in ihren momentanen Zuständen. Zur selben Zeit fährt V_wake den Empfänger 20 hoch. Wenn Schalter B angeschaltet ist, können Daten- oder Energiesignale hinüber zu dem Empfänger 20 passieren.
Empfänger 20 prüft dann, ob das Signaturmuster, welches empfangen ist, ein gültiges Signaturmuster ist. Wenn das Signaturmuster gültig ist und innerhalb eines im Vorhinein gesetzten Zeitfensters präsentiert ist, bleibt der Empfänger 20 hochgefahren. Wenn das empfangene Signaturmuster Rauschen oder ein ungültiges Signal ist, welches einen falschen Trigger bewirkt, wird ein Ruhepuls (sleep pulse) an den D-Flip-Flop gesendet, um V_wake zurückzusetzen und V_wake Bar zurückzusetzen. In diesem Fall fährt V_wake den Empfänger 20 herunter und schaltet Schalter B ab, während V_{wake_Bar} Schalter A anschaltet. Dies erlaubt, dass Daten- oder Energiesignale durch Schalter A zu der Detektionsschaltung 50 passieren. Der Prozess eines Überprüfens einer gültigen Mustersignatur wird wiederholt.
7 zeigt ein Blockdiagramm zum Übertragen von Daten- oder Energiesignalen und von dem Wecksignal durch einen Mehrisolationskanal hindurch von der Übermittlungsseite an die Detektions-/Empfangsseite. Wie in 7 gezeigt, sendet POR ein Pulssignal an den D-Flip-Flop, sobald die Energieversorgung bei der Detektions-/Empfangsseite hochgefahren Ist und bereit ist. Dies setzt den initialen Zustand für das logische Signal V_wake. Das V_wake Signal setzt den Empfänger 20 initial auf Ruhe. Wenn ein Wecksignal detektiert wird, wird ein Signal erzeugt und an den D-Flip-Flop gesendet, um die Logik von V_wake zu invertieren. Zur selben Zeit fährt V_wake auch den Empfänger 20 hoch. Sobald der Empfänger 20 hochgefahren worden ist, prüft er das Signaturmuster, welches zu ihm übermittelt worden ist. Wenn das Signaturmuster gültig ist und innerhalb eines im Vorhinein gesetzten Zeitfensters erfolgt, bleibt der Empfänger 20 hochgefahren und führt seine normalen Funktionen aus. Wenn das empfangene Signaturmuster ungültig ist, wird ein Ruhepuls (sleep pulse) an den D-Flip-Flop gesendet, um V_wake zurück in seinen initialen Zustand zurückzusetzen. Sobald V_wake zurückgesetzt worden ist, fährt der Empfänger 20 herunter und wird zurück in den Ruhemodus versetzt. Detektionsschaltung 50 beginnt dann nach einem Wecksignal zu suchen, um den Empfänger 20 wieder zu wecken. Der Prozess eines Prüfens auf ein gültiges Signaturmuster wird somit wiederholt.
Um den Empfänger 20 zu wecken, muss ein gültiges Signaturmuster mittels des Empfängers 20 und/oder der Detektionsschaltung 50 empfangen sein. Ein gültiges Signaturmuster kann aus Signalen eines gewissen Musters bestehen und muss vorzugsweise innerhalb eines im Vorhinein gesetzten Zeitfensters gesendet werden. Frequenz- und/oder Zeit-basierte Signale mögen benutzt werden, um ein gültiges Signaturmuster zu bilden. Sobald der Empfänger 20 ein gültiges Signaturmuster empfängt, bleibt der Empfänger 20 geweckt (awakened), bis dadurch ein Ruhebefehl empfangen wird. In derselben Weise kann ein Ruhebefehl auch ein Signaturmuster sein, welches mittels des Empfängers 20 und/oder der Detektionsschaltung 50 als eine Anweisung erkannt wird, den Empfänger 20 herunterzufahren. Am Ende einer Daten- oder Energiesignalübermittlung kann der Transmitter 30 ein Ruhemodus-Signaturmuster erstellen (issue), um den Empfänger zurück auf Ruhe zu setzen.
Man bemerke ferner, dass das Wecksignal, das Signaturmuster und die Daten- und Energiesignale in Isolator 10 übermittelt und empfangen werden mögen unter Benutzung von einem einzelnen Kanal, oder zwei oder mehr Kanälen, gemäß der bestimmten momentanen Anwendung und dem bestimmten momentanen Design. Außerdem mögen das Wecksignal, das Signaturmuster und die Daten- und Energiesignale in Isolator 10 übermittelt und empfangen werden unter Benutzung von Zeitmultiplex-Techniken, welche für die Fachleute in der Technik wohlbekannt sind, mittels eines einzelnen Kanals oder mittels zweier oder mehr Kanäle.
Zusätzlich ist in bevorzugten Ausführungsformen Isolator 10 implementiert unter Benutzung von CMOS-, Bipolar-CMOS-, und/oder kombinierten Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)-Prozessen oder anderen geeigneten Chipherstellungsprozessen, derart dass Isolator 10 einen einzelnen Chip, eine integrierte Schaltung, ein Paket (package) oder ein Hybrid bildet, welches sämtliche von Transmitter 30, Isolationsmedium 40, Empfänger 20 und Detektionsschaltung 50 beinhaltet.
Außerdem mag eine erste Energiequelle konfiguriert sein, die Detektionsschaltung 50 kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich mit Energie zu versorgen. Alternativ mag die erste Energiequelle konfiguriert sein, die Detektionsschaltung 50 intermittierend mit Energie zu versorgen, am meisten bevorzugt gemäß eines Hochfahr-Zeitplans für Detektionsschaltung 50, welcher mit Übermittlungen von Wecksignalen mittels Transmitters 30 derart synchronisiert ist, dass Wecksignale mittels Transmitters 30 übermittelt werden, wenn bekannt ist, dass die Detektionsschaltung 50 hochzufahren ist und bereit ist, solche Wecksignale zu detektieren.
Anwendungen für die hierin offenbarten verschiedenen Ausführungsformen der Geräte und Verfahren umfassen, sind jedoch in keiner Weise darauf begrenzt, galvanische Isolatoren, magnetische galvanische Isolatoren, kapazitive galvanische Isolatoren, Spulenwandler (coil transducers), Mikrotransformatoren, Miniaturtransformatoren, Kommunikationsgeräte, Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsgeräte, Hochspannungs-Kommunikationsgeräte, Wandler (transducers), Wandleranordnungen, Halbleitergeräte und Hybridgeräte.
Es wird nun für die Fachleute in der Technik ersichtlich sein, dass verschiedene Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindungen verschiedene Vorteile bereitstellen, umfassend, aber nicht darauf beschränkt, verbesserte Schaltungsperformance, kleinere Packungen oder Chips, geringeren Energieverbrauch, und schnellere Datenübermittlungsraten bereitzustellen.
Man bemerke ferner, dass innerhalb des Geltungsbereichs der verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen der Erfindungen Verfahren eines Herstellens der hierin beschriebenen verschiedenen Komponenten, Geräte und Systeme und Verfahren die hierin beschriebenen verschiedenen Komponenten, Geräte und Systeme hergestellt zu haben, umfasst sind.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollten als Beispiele betrachtet werden, anstatt den Geltungsbereich der hierin offenbarten verschiedenen Erfindungen zu begrenzen. Zusätzlich zu den vorgenannten Ausführungsformen wird Durchsicht der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen zeigen, dass andere Ausführungsformen betrachtet sind. Demgemäß werden viele Kombinationen, Permutationen, Variationen und Modifikationen der vorgenannten Ausführungsformen, welche hierin nicht explizit ausgeführt sind, nichtsdestotrotz innerhalb des Geltungsbereichs der verschiedenen hierin offenbarten Erfindungen fallen.

Claims

Verfahren zum Reduzieren der mittels eines galvanischen Isolators verbrauchten Energiemenge, das Verfahren aufweisend: Übermitteln eines Wecksignals von einem Transmitter über ein Isolationsmedium hinweg, wenn der Transmitter bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an einen Empfänger zu übermitteln, welcher operativ mit einer Detektionsschaltung verbunden ist; Empfangen, mit der Detektionsschaltung, des Wecksignals durch das Isolationsmedium hindurch; in Antwort darauf, dass die Detektionsschaltung das Wecksignal empfängt, Hochfahren des Empfängers von einem Ruhemodus auf einen Betriebsmodus; nachdem eine Zeitperiode (t_RDY) vorübergegangen ist, seit das Wecksignal übermittelt wurde, Übermitteln eines Signaturmusters von dem Transmitter zu der Detektionsschaltung durch das Isolationsmedium hindurch; Prüfen der Gültigkeit des Signaturmusters mit der Detektionsschaltung oder dem Empfänger und, wenn das Signaturmuster als gültig bestimmt wird, dem Empfänger Ermöglichen, die Daten- oder Energiesignale zu empfangen; Übermitteln der Daten- oder Energiesignale von dem Transmitter durch das Isolationsmedium hindurch; und Empfangen, mit dem Empfänger, der Daten- oder Energiesignale.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Detektionsschaltung operativ verbunden ist mit und im Wesentlichen kontinuierlich mit Energie versorgt wird mittels einer ersten Energiequelle oder wobei die Detektionsschaltung operativ verbunden ist mit einer ersten Energiequelle und intermittierend mittels der ersten Energiequelle mit Energie versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Energiequelle unabhängig von einer zweiten Energiequelle ist, welche mit dem Empfänger operativ verbunden ist und konfiguriert ist, den Empfänger mit Energie zu versorgen oder wobei die erste Energiequelle konfiguriert ist, sowohl die Detektionsschaltung als auch den Empfänger mit Energie zu versorgen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend übermitteln eines Übermittlungsende-Codes von dem Transmitter zu der Detektionsschaltung, nachdem sämtliche der Daten oder Energiesignale zu dem Empfänger übermittelt worden sind, und/oder das Verfahren weiterhin insbesondere aufweisend Herunterfahren des Empfängers von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus in Antwort auf den Übermittlungsende-Code, welcher mittels der Detektionsschaltung empfangen wurde.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend Herunterfahren des Empfängers von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, ohne dass irgendwelche Daten- oder Energiesignale mittels des Transmitters an den Empfänger übermittelt wurden, und/oder das Verfahren insbesondere weiterhin aufweisend Herunterfahren des Empfängers von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus nach einer vorbestimmten Zeitperiode, wenn das Signaturmuster als ungültig bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Isolationsmedium kapazitiv, magnetisch oder optisch ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend Übermitteln des Wecksignals, des Signaturmusters, und der Daten- und Energiesignale durch einen einzelnen Kanal hindurch, und/oder das Verfahren weiterhin insbesondere aufweisend Zeitmultiplexen des Wecksignals, des Signaturmusters und der Daten- und Energiesignale durch einen einzelnen Kanal hindurch.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin aufweisend Übermitteln des Wecksignals, des Signaturmusters, und der Daten- und Energiesignale durch zwei oder mehr separate Kanäle hindurch.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch, der galvanische Isolator aufweisend: einen Transmitter; einen Empfänger, welcher eine operativ damit verbundene Detektionsschaltung hat; und ein galvanisches Isolationsmedium, welches zwischen dem Transmitter und dem Empfänger lokalisiert ist, wobei der Empfänger konfiguriert ist, ein Wecksignal über das Isolationsmedium hinweg an die Detektionsschaltung zu übermitteln, wenn der Transmitter bereit oder in Vorbereitung ist, Daten- oder Energiesignale an den Empfänger zu übermitteln, wobei die Detektionsschaltung konfiguriert ist, das Wecksignal zu empfangen und zu veranlassen, dass der Empfänger von einem Ruhemodus auf einen Betriebsmodus hochgefahren wird, wenn das Wecksignal empfangen ist, wobei der Transmitter weiter konfiguriert ist, ein Signaturmuster an die Detektionsschaltung oder den Empfänger zu übermitteln, nachdem eine Zeitperiode (t_RDY) vergangen ist, seit das Wecksignal übermittelt wurde, wobei die Detektionsschaltung oder der Empfänger konfiguriert ist, die Gültigkeit des Signaturmusters zu prüfen und, wenn das Signaturmuster als gültig bestimmt wird, dem Empfänger zu ermöglichen, die Daten- oder Energiesignale zu empfangen, wobei der Empfänger konfiguriert ist, während des Ruhemodus eine verglichen mit dem Betriebsmodus reduzierte elektrische Energiemenge zu verbrauchen.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach Anspruch 9, wobei die Detektionsschaltung operativ mit einer ersten Energiequelle verbunden ist und im Wesentlichen kontinuierlich mittels der ersten Energiequelle mit Energie versorgt ist oder wobei die Detektionsschaltung operativ mit einer ersten Energiequelle verbunden ist und intermittierend mittels der ersten Energiequelle mit Energie versorgt ist.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach Anspruch 10, wobei die erste Energiequelle unabhängig von einer zweiten Energiequelle ist, welche operativ mit dem Empfänger verbunden ist und konfiguriert ist, den Empfänger mit Energie zu versorgen und/oder wobei die erste Energiequelle konfiguriert ist, sowohl die Detektionsschaltung als auch den Empfänger mit Energie zu versorgen.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Empfänger ferner konfiguriert ist, wieder in den Ruhemodus einzutreten, nachdem für eine vorbestimmten Zeitperiode keine Daten- oder Energiesignale mittels des Empfängers empfangen worden sind.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das galvanische Isolationsmedium kapazitiv, magnetisch oder optisch ist.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Transmitter ferner konfiguriert ist, einen Übermittlungsende-Code an den Empfänger zu übermitteln, wenn sämtliche der Daten- oder Energiesignale an den Empfänger übermittelt worden sind, und/oder wobei insbesondere der Empfänger ferner konfiguriert ist, von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus in Antwort auf den Übermittlungsende-Code, welcher empfangen worden ist, umzuschalten.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der Empfänger ferner konfiguriert ist, von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus herunterzufahren, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, ohne dass irgendwelche Daten- oder Energiesignale mittels des Transmitters zu dem Empfänger übermittelt worden sind.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9–15, wobei der Empfänger ferner konfiguriert ist, von dem Betriebsmodus auf den Ruhemodus nach einer vorbestimmten Zeitperiode herunterzufahren, wenn das Signalmuster als ungültig bestimmt ist.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei der Transmitter eine integrierte Schaltung aufweist und wobei der Empfänger eine integrierte Schaltung aufweist, und/oder wobei insbesondere die integrierten Schaltungen des Transmitters und des Empfängers eingekapselt oder übergossen sind, um ein einziges Paket zu bilden.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei der Empfänger und der Transmitter elektrisch mit separaten jeweiligen Massen verbunden sind.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei der Transmitter konfiguriert ist, differentielle Signale hindurch zu übermitteln, und/oder wobei insbesondere der Empfänger konfiguriert ist, differentielle Signale hindurch zu empfangen.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei zumindest Abschnitte des Transmitters oder des Empfängers hergestellt sind unter Benutzung von einem oder mehr von einem CMOS-Prozess, einem Bipolar-CMOS-Prozess, und einem kombinierten Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)-Prozess.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 20, wobei der galvanische Isolator zumindest teilweise in Polyimid oder Plastik eingekapselt ist.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 21, wobei der Transmitter oder Empfänger ferner eine gemeinsamer-Modus-Zurückweisung-Schaltung aufweist.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 22, wobei das galvanische Isolationsmedium, der Transmitter und Empfänger konfiguriert sind, das Wecksignal, das Signaturmuster und die Daten- und Energiesignale durch einen einzelnen Kanal hindurch zu übermitteln, und/oder wobei insbesondere das galvanische Isolationsmedium, der Transmitter und Empfänger konfiguriert sind, das Wecksignal, das Signaturmuster, und die Daten- und Energiesignale durch einen einzelnen Kanal hindurch zeitlich zu multiplexen.
Galvanischer Isolator mit reduziertem Energieverbrauch nach einem der Ansprüche 9 bis 23, wobei das galvanische Isolationsmedium, der Transmitter und Empfänger konfiguriert sind, das Wecksignal, das Signaturmuster und die Daten- und Energiesignale durch zwei oder mehr separate Kanäle hindurch zu übermitteln.