DE102015107256A1

DE102015107256A1 - Entkopplungsvorrichtung und -system

Info

Publication number: DE102015107256A1
Application number: DE102015107256.4A
Authority: DE
Inventors: Fun Kok Chow; Jia Peng; Chee Heng Wong; Kwee Chong Chang
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2035-05-09
Also published as: DE102015107256B4; US9531280B2; US20150323588A1

Abstract

Eine Entkopplungsvorrichtung, die einen ersten und einen zweiten Halbleiter-Chip aufweist, wird offenbart. Der erste Halbleiter-Chip kann dazu ausgebildet sein, ein erstes Signal an den elektrisch entkoppelten, zweiten Halbleiter-Chip zu übertragen. Der erste Halbleiter-Chip kann eine Sendereinrichtung aufweisen, die mit einer Modulatoreinrichtung verbunden ist, die das erste Signal moduliert. Der zweite Halbleiter-Chip kann eine Empfängereinrichtung aufweisen, die eine Zählereinrichtung und einen Steuerungsschaltkreis aufweist. Der Steuerungsschaltkreis kann dazu ausgelegt sein, einen Hinweis auf das erste Signal unter Verwendung der Zählereinrichtung zu bestimmen. Zusätzlich dazu werden ein Entkopplungssystem und ein Gleichstrom-in-Gleichstrom-Rückkopplungsregulierungssteuerungssystem, das einen derartigen Steuerungsschaltkreis aufweist, offenbart. Gleichermaßen wird ein Verfahren zum Überführen eines ersten Signals über eine Isolationsschranke offenbart. Das Verfahren kann das Zählen eines empfangenen Signals auf der Grundlage einer internen Taktgebung und das Bestimmen eines Hinweises auf das erste Signal aus dem Zählwert der Zählereinrichtung umfassen.

Description

HINTERGRUND
Eine Entkopplungsvorrichtung (oder Isolationsvorrichtung) stellt ein Mittel bereit zum Übertragen (oder Bewegen) eines Signals von einem elektrischen Schaltkreis zu einem anderen elektrischen Schaltkreis, wenn die beiden elektrischen Schaltkreise in anderer Hinsicht voneinander elektrisch entkoppelt (oder isoliert) sein müssen. Üblicherweise arbeiten die zwei elektrischen Schaltkreise auf verschiedenen Spannungen und müssen folglich elektrisch entkoppelt sein. Als Beispiel sei eine Anwendung betrachtet, in der eine mit einer 5 V Batterie getriebene Steuerungsplatine verwendet wird, um einen auf 240 V arbeitenden Motorschaltkreis zu steuern. In diesem Beispiel ist es wichtig, den 240 V Motorschaltkreis von dem 5 V Steuerungsschaltkreis elektrisch zu entkoppeln, während es ermöglicht ist, dass der 5 V Steuerungsschaltkreis Signale von dem 240 V Motorschaltkreis senden oder empfangen kann. Bei dieser Anwendungsart kann eine Entkopplungsvorrichtung verwendet werden, um eine Spannungs- und Rauschentkopplung bereitzustellen, während der Informationsaustausch zwischen den zwei Schaltkreissystemen ermöglicht ist. Für ein elektrisches System mit mehr als zwei Schaltkreisen, die auf verschiedenen Spannungen arbeiten, kann eine Multikanal-Entkopplungsvorrichtung verwendet werden.
In einem isolierten System, in dem zwei oder mehrere Signale über eine Isolationsschranke (oder Entkopplungsbarriere) übertragen werden, ist typischerweise eine äquivalente Anzahl von Entkopplungsvorrichtungen erforderlich, um die Signale über die Isolationsschranke zu übertragen. Das Erfordernis für eine äquivalente Anzahl von Entkopplungsvorrichtungen trägt zu den Kosten bei. Des Weiteren kann es in manchen Fällen aufgrund von räumlichen Begrenzungen nicht machbar sein, zwei Entkopplungsvorrichtungen in einem integrierten Schaltkreisgehäuse einzusetzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Veranschaulichende Ausführungsformen in der Form von Beispielen, nicht in der Form von Beschränkungen, werden in den Zeichnungen gezeigt. Durchgängig in der Beschreibung und den Zeichnungen können gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Die Zeichnungen können für veranschaulichende Zwecke sein, um zum Verständnis beizutragen, und sie können nicht maßstabsgetreu gezeichnet sein. Beispielsweise können Zeitablaufdiagramme für manche Ausführungsformen ohne Proportion gezeichnet sein, um das Verständnis zu verbessern.
1A zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm einer Entkopplungsvorrichtung,
1B zeigt veranschaulichende Schaltkreisdiagramme eines ersten und eines zweiten Oszillators,
1C zeigt veranschaulichende Entwürfe des in 1B gezeigten Oszillators,
1D zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie eine Zählereinrichtung der Entkopplungsvorrichtung in einem ersten Modus im Vergleich zu einem normalen Modus arbeitet,
1E zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie die Zählereinrichtung der Entkopplungsvorrichtung in einem zweiten Modus im Vergleich zu dem normalen Modus arbeitet,
1F zeigt ein veranschaulichendes Zeitablaufdiagramm, das den normalen Modus, den ersten Modus und den zweiten Modus vergleicht,
1G zeigt ein veranschaulichendes Zeitablaufdiagramm, das angibt, wie die Entkopplungsvorrichtung das erste Signal so steuert, dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist,
1H zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie die Zählereinrichtung auf einen Aufweckimpuls reagiert,
1I zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie die Zählereinrichtung auf ein Spannungsbereichssignal antwortet,
2A zeigt ein Blockdiagramm einer Entkopplungsvorrichtung für eine Leistungsregulierungsanwendung,
2B zeigt ein veranschaulichendes Diagramm, das zeigt, wie ein Taktsignal verwendet wird, um in dem in 2A gezeigten DC-DC-Wandler-System eine periodische Wellenform zu erzeugen,
3A zeigt ein Blockdiagramm eines Entkopplungssystems,
3B zeigt ein kodiertes moduliertes Signal,
3C zeigt ein zusätzliches kodiertes moduliertes Signal,
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Rückkopplungsteuerungssystems, das ein Entkopplungssystem aufweist,
5 zeigt ein Blockdiagramm eines Festkörper-Beleuchtungssystems, das das in 4 gezeigte Entkopplungssystem aufweist,
6 zeigt ein Blockdiagramm eines Gleichstrom-in-Gleichstrom-Rückkopplungsregulierungssteuerungssystems, das das in 4 gezeigte Entkopplungssystem aufweist,
7A zeigt ein erstes Verfahren zum Übertragen eines ersten Signals über eine Isolationsschranke,
7B zeigt zusätzliche optionale Schritte des in 7A gezeigten ersten Verfahrens,
8A zeigt ein zweites Verfahren zum Übertragen eines ersten Signals über eine Isolationsschranke, und
8B zeigt zusätzliche optionale Schritte des in 8A gezeigten zweiten Verfahrens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Rahmen dieser Anmeldung kann der Begriff „Impuls” (pulse) einen „Puls” bezeichnen und durch den Begriff „Puls” ersetzt werden. 1A zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm einer Entkopplungsvorrichtung (oder Isolationsvorrichtung) 100. Die Entkopplungsvorrichtung 100 kann einen ersten Halbleiter-Chip 120 und einen zweiten Halbleiter-Chip 150 umfassen. Der zweite Halbleiter-Chip 150 kann benachbart zu, jedoch elektrisch entkoppelt (oder isoliert) von dem ersten Halbleiter-Chip 120 sein. Beispielsweise können der erste Halbleiter-Chip 120 und der zweite Halbleiter-Chip 150 innerhalb einer gleichen Leiterrahmengehäuses (nicht gezeigt) oder irgendeiner anderen Art eines Gehäuses, das zum Aufnehmen des ersten und des zweiten Halbleiter-Chips 120, 150 verwendet wird, ausgebildet sein. Der erste Halbleiter-Chip 120 und der zweite Halbleiter-Chip 150 können voneinander beabstandet sein und mittels einer Isolationsschranke (oder Entkopplungsbarriere) 102 (die auch als Isolationsmaterial 102 bezeichnet ist) getrennt sein, das den ersten Halbleiter-Chip 120 von dem zweiten Halbleiter-Chip 150 elektrisch entkoppelt. Das Isolationsmaterial 102 kann ein Isolationsmaterial sein, wie etwa Epoxid, Silikon, Keramik oder irgendein anderes elektrisches Isolationsmaterial. In einer Ausführungsform kann das Isolationsmaterial 102 ein Hochspannungs-Isolationsmaterial, wie etwa ein Kapton-Band, umfassen. Der erste Halbleiter-Chip 120 und der zweite Halbleiter-Chip 150 können so angeordnet sein, dass sie in dem Leiterrahmengehäuse einander gegenüberstehen. Alternativ können der erste Halbleiter-Chip 120 und der zweite Halbleiter-Chip 150 auf einem gemeinsamen Substrat, wie etwa einer gedruckten Leiterplatine, ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform können der erste Halbleiter-Chip 120 und der zweite Halbleiter-Chip 150 auf einem oder zwei Leiterrahmen (nicht gezeigt), die in großer Nähe innerhalb eines Gehäuses, jedoch durch ein Hochspannungsisolationsmaterial getrennt, angeordnet sein können.
Der erste Halbleiter-Chip 120 kann einen ersten Taktgenerator 122 umfassen. Der erste Taktgenerator 122 kann innerhalb des ersten Halbleiter-Chips 120 bereitgestellt werden, um ein erstes Taktsignal 124, das eine erste Frequenz f1 aufweist, zu erzeugen. Das erste Taktsignal 122 kann optional sein. In einer anderen Ausführungsform ohne den ersten Taktgenerator 122 kann das erste Taktsignal 124 außerhalb des ersten Halbleitergehäuses 120 erzeugt werden. Der erste Taktgenerator 122 kann einen ersten Oszillator 126 umfassen. Gleichermaßen kann der zweite Halbleiter-Chip 150 einen zweiten Taktgenerator 152 umfassen. Der zweite Taktgenerator 152 kann innerhalb des zweiten Halbleiter-Chips 150 bereitgestellt sein, um ein zweites Taktsignal 154, das eine zweite Frequenz f2 aufweist, zu erzeugen. Das zweite Taktsignal 154 kann unabhängig von dem ersten Taktsignal 124 sein. Der zweite Taktgenerator 152 kann optional sein, und unter solchen Umständen kann das zweite Taktsignal 154 außerhalb des zweiten Halbleiter-Chips 150 erzeugt werden. Der zweite Taktgenerator 152 kann einen zweiten Oszillator 156 umfassen.
Die Entkopplungsvorrichtung 100 kann dadurch vorteilhaft sein, dass ein kostengünstiger, allein stehender Oszillator ausreichend sein kann, ohne dass man einen Highend-Oszillator verwenden muss. Beispielsweise kann eine Schaltkreisimplementierung des ersten und des zweiten Oszillators 126, 156 der erste und der zweite Ringoszillator 126A, 156A, die in 1B gezeigt sind, sein. 1B zeigt ein veranschaulichendes Schaltkreisdiagramm des ersten und des zweiten Oszillators 126, 156. Jeder von dem ersten und dem zweiten Ringoszillator 126A, 156A kann eine Mehrzahl von Invertern 1261, 1561 umfassen, die dazu ausgelegt sind, das erste und das zweite Taktsignal 124, 154, respektive, zu erzeugen. Die Anzahl der Mehrzahl der Inverter 1261, 1561, kann eine ungerade Zahl sein.
Die erste Frequenz f1, die in unterschiedlichen ersten Halbleiter-Chips 120 erzeugt wird, kann aufgrund von Variationen (oder Streuungen) des Herstellungsprozesses für den ersten Halbleiter-Chip 120 zwischen 20% bis 40% variieren. Gleichermaßen kann die zweite Frequenz f2, die in einem verschiedenen zweiten Halbleiter-Chip 150 erzeugt wird, aufgrund von Variationen des Herstellungsprozesses für den zweiten Halbleiter-Chip 150 von 20% bis 40% variieren. In einer Ausführungsform können der erste Taktgenerator 122 und der zweite Taktgenerator 152 eine Mehrzahl von ähnlichen oder vergleichbaren Kompromissen aufweisen, die ähnliche oder identische Abmessungen aufweisen. Jede von der Mehrzahl der ähnlichen oder identischen Komponenten kann in einer im Wesentlichen ähnlichen oder identischen Orientierung angeordnet sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Taktgenerator 122, 152 den ersten und den zweiten Ringoszillator 126a, 156a, respektive, umfassen, die die gleiche Anzahl von Invertern 1261, 1561 aufweisen, wie in 1B gezeigt.
1C zeigt veranschaulichende Layout-Ansichten 126B, 156B von den in 1B gezeigten ersten und zweiten Ringoszillatoren 126A, 156A. Die Layout-Ansichten 126B, 156B können aktive Bereiche 1267, 1567, Poly-Silizium-Bereiche 1268, 1568 und NWELL-Bereiche 1269, 1569, die einen NMOS-Transistor oder einen PMOS-Transistor ausbilden können, umfassen. Wie in 1C gezeigt, können der erste und der zweite Taktgenerator 122, 152 einen gleichen oder identischen Aufbau aufweisen, d. h. einen ähnliche Komponenten von NMOS-Transistoren und PMOS-Transistoren, die in ähnlicher Abmessung und Orientierung angeordnet sind. Stromflussrichtungen der NMOS-Transistoren I_NMOS und der PMOS-Transistoren I_PMOS können in dem ersten und dem zweiten Ringoszillator 126A, 156A, relativ zu einer Wafer-Position, wo die Transistoren ausgebildet sind, im Wesentlichen ähnlich sein. Durch Vorsehen der Oszillatoren 126A, 156A, die ähnliche Komponenten aufweisen, die in ähnlicher Orientierung angeordnet sind, können sich die erste Frequenz f1 und die zweite Frequenz f2 um näherungsweise weniger als 10% eines Mittelwerts von der ersten und der zweiten Frequenz f1, f2 unterscheiden. Des Weiteren können der erste Halbleiter-Chip 120 und der zweite Halbleiter-Chip 150 von einem gemeinsamen Wafer unter Verwendung eines Halbleiter-Herstellungsprozesses erlangt werden, um Wafer-zu-Wafer-Variationen (inter-wafer variations) zu beseitigen. Durch weiteres Testen und Sortieren kann die Variation zwischen der ersten Frequenz f1 und der zweiten Frequenz f2 unterhalb von näherungsweise weniger als 5% eines Mittelwerts der ersten und der zweiten Frequenz f1, f2 gehalten werden.
In der in 1A gezeigten Ausführungsform können die erste und die zweite Frequenz f1, f2, die in einer einzelnen Entkopplungsvorrichtung 100 zusammengepackt sind, im Wesentlich ähnlich sein. Beispielsweise können sich die erste und die zweite Frequenz f1, f2 einer Entkopplungsvorrichtung 100 voneinander um näherungsweise weniger als 10% eines Mittelwerts der ersten und der zweiten Frequenz f1, f2 unterscheiden. Jedoch können sich die erste und die zweite Frequenz f1, f2 von zwei verschiedenen Entkopplungsvorrichtungen 100 voneinander um näherungsweise mehr als 20% eines Mittelwerts der ersten und der zweiten Frequenz f1, f2 unterscheiden.
Der erste und der zweite Oszillator 126, 156 können eigenständige (stand-alone) Oszillatoren sein, Die in 1B gezeigten, eigenständigen Oszillatoren 126A, 156A können einfach (ausgestaltet) sein und können relativ weniger Chipfläche erfordern. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen anstelle des ersten Oszillators 126 oder des zweiten Oszillators 156 ein genauerer und höher entwickelter Taktgenerator (nicht gezeigt), wie etwa ein Phasenregelkreis (phase lock loop) eingesetzt werden. Der erste und der zweite Oszillator 126, 156 können dazu ausgebildet sein, auf der Grundlage eines gemeinsamen Prozessparameters von dem ersten und dem zweiten Halbleiter-Chip 120, 150 zu oszillieren, In dem in 1B und 1C gezeigten Beispiel können der erste und der zweite Oszillator 126, 156 dazu ausgebildet sein, auf der Grundlage von einem gemeinsamen Prozessparameter zum Herstellen des NMOS- und des PMOS-Transistors zu oszillieren. Beispiele eines gemeinsamen Prozessparameters umfassen, ohne Beschränkung, eine Schwellwertspannung, eine Gate-Oxid-Dicke, ein Sättigungsstrom für Transistoren, ein Schichtwiderstand, Kapazitäten-Zwischenschichten, Durchbruchsspannungen von Transistoren, ein Beta von bipolaren Transistoren und andere Parameter, die beim Herstellen eines Halbleiter-Wafers involviert sind.
Der erste Halbleiter-Chip 120 der Entkopplungsvorrichtung 100 kann einen Eingangsanschluss 137 umfassen, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal 191 zu empfangen, das ein analoges oder digitales Signal sein kann. Der erste Halbleiter-Chip 120 der Entkopplungsvorrichtung 100 kann im Wesentlichen einen Senderschaltkreis 130 zum Übertragen eines ersten Signals 191 an den zweiten Halbleiter-Chip 150 umfassen. Der zweite Halbleiter-Chip 150 der Entkopplungsvorrichtung 100 kann im Wesentlichen einen Empfängerschaltkreis 160 zum Empfangen eines ersten Signals 191 von dem ersten Halbleiter-Chip 120 umfassen. Der erste und der zweite Taktgenerator 122, 152 können in einer anderen Ausführungsform einen Teil des Senderschaltkreises 130 und einen Teil des Empfängerschaltkreises 160, respektive, ausbilden.
Der mit dem ersten Halbleiter-Chip 120 bereitgestellte Senderschaltkreis 130 kann durch das erste Taktsignal 124 getrieben sein, um das erste Signal 191 von dem ersten Halbleiter-Chip 120 an den zweiten Halbleiter-Chip 150 zu übertragen, wohingegen der mit dem zweiten Halbleiter-Chip 150 bereitgestellte Empfängerschaltkreis 160 durch das zweite Taktsignal 154 getrieben sein kann, um das erste Signal 191 von dem ersten Halbleiter-Chip 120 zu empfangen. Der Senderschaltkreis 130, der mit einer niedrigeren Frequenz arbeiten kann, kann durch ein drittes Taktsignal 128, das von dem ersten Taktsignal 124 heruntergeteilt sein kann, getrieben werden.
In der in 1A gezeigten Ausführungsform kann der Senderschaltkreis 130 einen Teilerschaltkreis 132 umfassen, der dazu ausgebildet ist, das erste Taktsignal 124 in ein drittes Taktsignal 128, das eine dritte Frequenz f3 aufweist, die niedriger als die erste Frequenz f1 ist, zu teilen. Der Teilerschaltkreis 132 kann dazu ausgelegt sein, das erste Taktsignal 124 gemäß einem digitalen Signal 198, wie etwa das erste Signal 191, zu teilen. Beispielsweise kann der Teilerschaltkreis 132 dazu ausgelegt sein, das erste Taktsignal 124 in das dritte Taktsignal 128, das die dritte Frequenz f3 aufweist, zu teilen, wenn das erste Signal 191 in einem ersten vorbestimmten Zustand ist, und kann ferner dazu ausgelegt sein, das erste Taktsignal 124 in das dritte Taktsignal 128, das eine vierte Frequenz f4 aufweist, zu teilen, wenn das erste Signal 191 in einem zweiten vorbestimmten Zustand ist. Der zweite vorbestimmte Zustand kann auf eine Vielzahl von Arten verschieden von dem ersten vorbestimmten Zustand sein. Beispielsweise kann der erste vorbestimmte Zustand einem ersten Signalniveau (z. B. HIGH, logisch „1”, usw.) entsprechen, wohingegen der zweite vorbestimmte Zustand einem zweiten Signalniveau (z. B. LOW, logisch „0”, usw.) entsprechen kann. Als ein anderes Beispiel können der erste und der zweite vorbestimmte Zustand einer ansteigenden und einer abfallenden Flanke des ersten Signals 191, respektive, entsprechen. Andere vorbestimmte Zustände für das erste Signal 191 können ebenfalls vorgesehen sein.
In einem solchen Fall kann der Teilerschaltkreis 132 als eine Modulatoreinrichtung arbeiten, die das erste Signal 191 in das dritte Taktsignal 128 moduliert. Der Teilerschaltkreis 132 kann dazu ausgelegt sein, mehr als zwei verschiedene Frequenzen zu erzeugen. Beispielsweise kann das erste Signal 191 ein digitales Multi-Bit-Signal oder ein analoges Signal, das viele verschiedene Frequenzen erfordert, wobei jede Frequenz einem Zustand des ersten Signals 191 entspricht, sein.
In der in 1A gezeigten Ausführungsform kann der Senderschaltkreis 130 folgendes umfassen: einen Niveauverschieber 134, der mit dem Teilerschaltkreis 132 verbunden ist, einen Generator 136 für eine periodische Wellenform, der mit dem Niveauverschieber 134 verbunden ist, und eine Mischereinrichtung 144, die mit dem Generator 136 für die periodische Wellenform verbunden ist. Der erste Taktgenerator 122 und der Teilerschaltkreis 132 können ein digitaler Schaltkreis sein, der digitale Signale 124, 128 mit einem vollen Spannungshub aufweist. Der Niveauverschieber 134 kann dazu ausgelegt sein, die Spannung der digitalen Signale 124, 128 zu verschieben, so dass eine Ausgabe 129 erhalten wird, die eine aus dem vollen Spannungshub verschobene Spannung aufweist. Beispielweise kann in einer Ausführungsform die Ausgabe des Teilerschaltkreises 132 zwischen –15 V und 15 V sein, jedoch kann die Ausgabe 129 des Niveauverschiebers 134 zwischen –5 V und 5 V sein.
Die Ausgabe 129 des Niveauverschiebers 134 kann mit einem Generator 136 für eine periodische Wellenform verbunden sein, um ein periodisches analoges Signal 131 zu erzeugen. Das periodische analoge Signal 131 kann ein Rampensignal umfassen, das eine im Wesentlichen dreieckige Sägezahn-Wellenform aufweist. Jedoch kann das periodische analoge Signal 131 in einer anderen Ausführungsform ein Sinus-Kosinus-Signal sein. Die Mischereinrichtung 144 kann dazu ausgelegt sein, das periodische analoge Signal 131 mit einem analogen Signal 199 in ein moduliertes Impulssignal 192 zu modulieren. Beispielsweise kann die Entkopplungsvorrichtung 100 einen analogen Eingangsanschluss 135 umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein zweites Signal 195 zu empfangen. Der analoge Eingangsanschluss 135 kann mit der Mischereinrichtung 144 verbunden sein. Die Mischereinrichtung 144 kann dazu ausgelegt sein, das zweite Signal 195 von dem analogen Eingangsanschluss 135 in das modulierte Impulssignal 192 zu modulieren unter Verwendung eines Impulsbreiten-Modulationsschemas oder eines Codemultiplex-Modulationsschemas.
Das modulierte Impulssignal 192 kann mit einer Sendereinrichtung 142 verbunden sein, so dass eine Strahlung (oder Ausstrahlung) 190 über die Isolationsschranke 102 erzeugt wird. Die Strahlung 190 kann ein magnetisches Feld, Licht oder elektromagnetische Strahlung sein, ohne dass sie einen Gleichstrom zwischen dem ersten Halbleiter-Chip 120 und dem zweiten Halbleiter-Chip 150 aufweist. Die Sendereinrichtung 142 kann auch als eine Übertragungseinrichtung 142 bezeichnet werden. Die Entkopplungsvorrichtung 100 kann als ein Opto-Koppler bezeichnet werden, wenn optische Sender gewählt werden. In ähnlicher Weise kann die Entkopplungsvorrichtung 100 als ein magnetischer Koppler bezeichnet werden, wenn ein magnetischer Sender gewählt wird.
Wie oben erläutert, können einer, einige oder alle von dem Teilerschaltkreis 132, dem Niveauverschieber 134, dem Generator 136 für die periodische Wellenform und der Mischereinrichtung 144 ein Teil eines Modulatorschaltkreises 140 sein, der dazu ausgelegt ist, eines oder beide von den ersten und dem zweiten Signal 191, 195 in das modulierte Impulssignal 192 zu modulieren. In einer anderen Ausführungsform ohne den optionalen Teilerschaltkreis 132, den Niveauverschieber 134 und den Generator 136 für die periodische Wellenform kann der Modulatorschaltkreis 140 die Mischereinrichtung 144 umfassen, die dazu ausgelegt ist, das erste Signal 191 direkt in ein moduliertes Impulssignal 192 zu modulieren.
Der erste Halbleiter-Chip 120 kann einen virtuellen Leistungsknoten 139 und einen Spannungsanschluss (oder Leistungsanschluss) 138 umfassen. Der Spannungsanschluss 138 kann mit einer Spannungsversorgung (oder Leistungsversorgung) 108 oder mit einem Regulator-Schaltkreis 104, zum Empfangen von elektrischer Leistung von der Spannungsversorgung 108, elektrisch verbunden sein. Normalerweise kann der Spannungsanschluss 138 dazu ausgelegt sein, in einem vollen Spannungsamplitudenhub zu arbeiten. Der virtuelle Leistungsknoten 139 kann mit dem Spannungsanschluss 138 über zumindest einen von einem Kondensator, einer Diode und einem internen Regulationsschaltkreis (nicht gezeigt) verbunden sein. Der erste Taktgenerator 122 und der Teilerschaltkreis 132 können mit dem Spannungsanschluss 138 verbunden sein. Der Niveauverschieber 134, der Generator 136 für die periodische Wellenform und die Mischereinrichtung 144 können mit dem virtuellen Leistungsknoten 139 anstatt mit dem Spannungsanschluss 138 verbunden sein.
Wie in 1A gezeigt, kann das erste Taktsignal 124 eine erste Amplitude a1 aufweisen. Die erste Amplitude a1 kann der volle Spannungshub der Spannungsversorgung 108 oder des Regulierungsschaltkreises 104 sein. Über den virtuellen Leistungsknoten 139 kann das periodische analoge Signal 131 eine zweite Amplitude a2 aufweisen, die relativ kleiner als die erste Amplitude a1 ist. Beispielsweise kann die erste Amplitude a1 30 V mit einer Spannungssignalamplitude zwischen –15 V bis 15 V sein, wohingegen die zweite Amplitude a2 5 V mit einer Spannungssignalamplitude zwischen 0 V bis 5 V sein kann. Die kleinere Amplitude der zweiten Amplitude a2 kann zu einem niedrigeren Leistungsverbrauch der Entkopplungsvorrichtung 100 beitragen. In ähnlicher Weise kann das modulierte Impulssignal 192 eine kleinere Amplitude aufweisen, ähnlich wie die zweite Amplitude a2.
Der Empfängerschaltkreis 160 des zweiten Halbleiter-Chips 150 kann einen Detektor 162 zum Empfangen der Strahlung 190, die von der Sendereinrichtung 142 ausgestrahlt worden ist, umfassen. Die Detektoreinrichtung 162 kann dazu ausgelegt sein, die Strahlung 190 in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Beispielsweise kann die in 1A gezeigte Detektoreinrichtung 162 dazu ausgelegt sein, die Strahlung 190, die das von der Sendereinrichtung 142 ausgesendete, modulierte Impulssignal 192 trägt, zu empfangen und in Antwort darauf ein empfangenes moduliertes Impulssignal 193 als Ausgabe der Detektoreinrichtung 162 zu erzeugen. Die Detektoreinrichtung 162 kann ein Fotodetektor, ein Magnetfelddetektor oder kapazitive Platten zum Empfangen von kapazitiven Signalen sein.
Der Empfängerschaltkreis 160 kann einen Demodulatorschaltkreis 164 umfassen, der dazu ausgelegt ist, das empfangene modulierte Impulssignal 193 zu demodulieren, so dass das erste Signal 192 oder das zweite Signal 195 oder beide von dem ersten und dem zweiten Signal 191, 195 reproduziert (oder wiederhergestellt) werden. Der Demodulatorschaltkreis 164 kann ein wiederhergestelltes Signal 194 als eine Ausgabe des Demodulatorschaltkreises 164 erzeugen. Der Demodulatorschaltkreis 164 kann einem analogen Fehlerschaltkreis oder Mischerschaltkreisen, die dazu ausgelegt sind, das empfangene modulierte Impulssignal 193 zu demodulieren, entsprechen.
Optional kann die Entkopplungsvorrichtung 100 eine Zählereinrichtung 170, die mit der Detektoreinrichtung 162 verbunden ist, umfassen. Die Zählereinrichtung 170 kann dazu ausgelegt sein, gemäß einer Impulslänge des empfangenen modulierten Impulssignals 193 zu zählen, um einen Zählwert 172 zu erzeugen, der in einem Register aufgezeichnet werden kann. Die Entkopplungsvorrichtung 100 kann ferner einen Steuerungsschaltkreis 180 umfassen, der dazu ausgelegt ist, unter Verwendung der Zählereinrichtung 170 einen Hinweis auf das erste Signal 191 zu bestimmen. Der Hinweis auf das erste Signal 191 kann in einem Statusregister 182 oder in irgendwelchen anderen Speicherschaltkreisen gespeichert werden.
Während einer Anlaufbedingung, wo eine Spannungsversorgung 108 für den zweiten Halbleiter-Chip 150 beginnt, Spannung (oder Leistung) bereitzustellen, können die Detektoreinrichtung 162, der Demodulatorschaltkreis 164 und die Zählereinrichtung 170 nicht in einem für den Betrieb geeigneten Zustand sein. Der zweite Halbleiter-Chip 150 kann des Weiteren einen Anlaufschaltkreis 174 umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein Einschaltsignal 196 zu erzeugen. Das Einschaltsignal 196 kann mit dem Steuerungsschaltkreis 180 als eine Ausgabe des Anlaufschaltkreises 174 verbunden sein.
Der Steuerungsschaltkreis 180 kann dazu ausgelegt sein, das Bestimmen eines Hinweises auf das erste Signal 191 zu beenden, wenn das Einschaltsignal 196 aktiviert wird. Beispielsweise kann das Einschaltsignal 196 so ausgewählt werden, dass es während des Betriebs in einer digitalen LOW-Bedingung ist, jedoch kann das Einschaltsignal 196 während des Einschaltens aktiviert werden, wenn das Einschaltsignal 196 in einen digitalen HIGH-Zustand übergegangen ist. Andere Kombinationen oder andere Mittel können ausgewählt werden, um das Einschaltsignal 196 zu optimieren. Beispielsweise kann für ein Multi-Bit-Einschaltsignal 196 das Einstellen des Einschaltsignals 196 auf eine bestimmte binäre Sequenz das Einschaltschaltsignal 196 aktivieren. Alternativ kann das Einschaltsignal 196 dadurch aktiviert werden, dass ein Übergang durchlaufen wird, wie etwa eine positive Flanke, oder das Wechseln von einem digitalen LOW(Niedrig)-Zustand in einen digitalen HIGH(Hoch)-Zustand. Der hier besprochene Aktivierungsprozess kann auf andere nachfolgend besprochene Signale anwendbar sein, wenn der Ausdruck „aktivieren” oder „getriggert” verwendet wird.
Der Steuerungsschaltkreis 180 kann dazu ausgelegt sein, mehrere Betriebsmodi zu detektieren. Jeder Betriebsmodus kann einem Hinweis auf das erste Signal 191 entsprechen. Über das Überwachen des Zählwerts 172 der Zählereinrichtung 170 kann der Steuerungsschaltkreis 180 dazu ausgelegt sein, einen Normalmodus, einen ersten Modus und einen zweiten Modus zu detektieren, wie in den 1D bis 1F veranschaulicht ist. 1D zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie die Zählereinrichtung 170 der Entkopplungsvorrichtung 100 in einem ersten Modus und im Vergleich zu einem Normalmodus arbeitet. Der Normalmodus kann ein voreingestellter Modus sein, wobei alle Komponenten unter normalen Bedingungen arbeiten. Während des normalen Modus kann der Steuerungsschaltkreis 180 dazu ausgelegt sein, das erste Signal 191 kontinuierlich zu überwachen.
Wenn beispielsweise der digitale Zustand des ersten Signals 198 auf „00” ist, kann das periodische analoge Signal 131 eine Zeitperiode (cycle, cyc) Tcyc1 aufweisen, die gemäß der dritten Frequenz f3 erzeugt worden ist. Die Mischereinrichtung 144 kann das periodische analoge Signal 131 mit dem zweiten Signal 195 oder mit irgendeinem anderen analogen Signal modulieren, um das modulierte Impulssignal 192 zu erhalten. In diesem Beispiel, wo ein Impulsbreiten-Modulationsschema (pulse width modulation scheme, pwm) eingesetzt wird, kann das modulierte Impulssignal 192 eine Impulsbreite Tpwm1 aufweisen, die gemäß dem zweiten Signal erzeugt worden ist. Die Modulation kann so ausgeführt werden, dass das Verhältnis der Impulsbreite Tpwm1 zu der Zeitperiode Tcyc1 das zweite Signal 195 darstellen kann.
In dem ersten Modus, wo das erste Signal 191 beispielsweise in einem digitalen Zustand von „01” ist, kann das periodische analoge Signal 131 eine Zeitperiode Tcyc2 aufweisen, die gemäß der vierten Frequenz f4 erzeugt worden ist. Die Mischereinrichtung 144 kann das periodische analoge Signal 131 mit dem zweiten Signal 195 modulieren, um das modulierte Impulssignal 192 zu erhalten. Die Modulation des zweiten Signals 195 kann ähnlich wie der normale Modus verbleiben. Das Verhältnis der Impulsbreite Tpwm2 zu der Zeitdauer Tcyc2 kann im Wesentlichen das zweite Signal 195 wiederspiegeln, trotz der Frequenzänderung. Die Impulsbreite Tpwm2 kann in ähnlicher Weise wie die Zeitdauer Tcyc2 proportional zunehmen. Der Demodulatorschaltkreis 164 kann in der Lage sein, das zweite Signal 195 wiederherzustellen, indem das Verhältnis der Impulsbreite Tpwm1 oder Tpwm2 zu der Zeitdauer Tcyc1 oder Tcyc2, respektive, berechnet wird.
Der Demodulatorschaltkreis 164 kann einen oder mehrere analoge Filter verwenden, um das erste Signal 191 wieder herzustellen. Jedoch kann die Zählereinrichtung 170 dazu ausgelegt sein, ohne die Verwendung des analogen Filters einen Hinweis auf das erste Signal 191 zu bestimmen. Beispielsweise kann der Unterschied zwischen dem normalen Modus und dem ersten Modus sein, dass sich die Frequenz des periodischen analogen Signals 131 geändert hat. Obwohl dies nicht exakt ist, kann das Zählen der Zeitdauer Tcyc1, Tcyc2 den Steuerungsschaltkreis 180 aktivieren, einen Hinweis auf das erste Signal 191 über den aufgezeichneten Zählwert 172 zu bestimmen. Das Zählen der Zeitperiode wird hierin in näherer Einzelheit erläutert.
Die Zählereinrichtung 170 kann aktiviert werden und beginnen zu zählen, wenn das empfangene modulierte Impulssignal 192 in einer ersten vorbestimmten Bedingung ist. Die erste vorbestimmte Bedingung kann ähnlich sein wie der erste vorbestimmte Zustand, der früher besprochen worden ist. Optional kann die erste vorbestimmte Bedingung verschieden gemacht werden, so dass sie bestimmte Nachrichtenkopfmuster detektieren muss. Die Zählereinrichtung 170 kann dazu ausgelegt sein, das Zählen zu beenden oder einen ersten Zählwert aufzuzeichnen, wenn das empfangene modulierte Impulssignal 193 in einem zweiten vorbestimmten Zustand ist. Beispielsweise kann die Zählereinrichtung 170 dazu ausgelegt sein, das Zählen bei der positiven Flanke des modulierten Impulssignals 192 zu beginnen, und kann ferner dazu ausgelegt sein, einen Zählwert 172 in (oder bei) der nächsten positiven Flanke des modulierten Impulssignals 192 aufzuzeichnen, wie in 1D gezeigt. Mit anderen Worten, in dem oben beschriebenen Beispiel kann der erste vorbestimmte Zustand die erste positive Flanke des modulierten Impulssignals 192 sein und der zweite vorbestimmte Zustand kann die nächste positive Flanke sein.
Die Zählereinrichtung 170 kann dazu ausgelegt sein, den Zählwert 172 in einem dritten vorbestimmten Zustand aufzuzeichnen, um einen Zählwert für die Impulsbreite niederzuschreiben. Der Zählwert für die Impulsbreite kann für die Impulsbreite Tpwm1, Tpwm2 repräsentativ sein. Jedoch kann der Zählwert für die Impulsbreite mit dem aufgezeichneten Zählwert verglichen werden, um eine Annäherung des analogen Signals zu bestimmen, indem das Verhältnis der Impulsbreite Tpwm1, Tpwm2 zu der Zeitdauer Tcyc1, Tcyc2 berechnet wird. Die Berechnung braucht nicht genau sein, sondern kann lediglich eine grobe Bestimmung sein, die einen Hinweis auf das zweite Signal 195 gibt. Ein höherer Frequenztakt beim Zählen kann die Genauigkeit verbessern, jedoch auf Kosten einer größeren Chip-Größe.
Obwohl der aufgezeichnete Zählwert die Zeitdauer Tcyc1 oder Tcyc2 nicht genau wiederspiegeln muss, kann der aufgezeichnete Zählwert ausreichend sein, um einen Hinweis auf das erste Signal 191 zu bestimmen, wenn die dritte Frequenz f3 und die vierte Frequenz f4 in einem richtigen Verhältnis gewählt werden. Beispielsweise können die dritte Frequenz f3 und die vierte Frequenz f4 so ausgewählt werden, dass die dritte Frequenz zumindest zweimal oder dreimal die vierte Frequenz ist. Demgemäß kann der aufgezeichnete Zählwert der zwei Modi im Wesentlichen unterschiedlich sein. Folglich kann, selbst beim Zählen von Fehlern und Variationen, der Hinweis auf das erste Signal 191 ausreichend genau sein.
Der Steuerungsschaltkreis 180 kann dazu ausgelegt sein, den normalen Modus zu detektieren, wenn der aufgezeichnete Zählwert 172 innerhalb eines ersten Zählbereichs, der einen ersten vorbestimmten Zählwert Cnt1 übersteigt. Wenn jedoch der aufgezeichnete Zählwert 172 in einem zweiten Zählbereich ist, der den zweiten vorbestimmten Zählwert Cnt2 übersteigt, dann kann der Zählerschaltkreis 180 dazu ausgelegt sein, einen ersten Modus zu detektieren. Der zweite vorbestimmte Zählwert Cnt2 kann mindestens zweimal der erste vorbestimmte Zählwert Cnt1 sein. In einer anderen Ausführungsform, wo Variationen des Herstellungsprozesses größer sind, kann der zweite vorbestimmte Zählwert Cnt2 so ausgewählt werden, dass er zumindest dreimal der erste vorbestimmte Zählwert Cnt1 ist, in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der dritten Frequenz f3 und der vierten Frequenz f4. In ähnlicher Weise kann der zweite Zählbereich mindestens zweimal der erste Zählbereich sein. In einer anderen Ausführungsform können der erste Zählbereich und der zweite Zählbereich im Wesentlichen ähnlich sein.
1E zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie die Zählereinrichtung 170 der Entkopplungsvorrichtung 100 in einem zweiten Modus im Vergleich zu dem normalen Modus arbeitet. 1E und 1D sind in verschiedenen Maßstäben gezeichnet. Wie in 1E gezeigt, kann in dem zweiten Modus, wo das erste Signal 191 beispielsweise in einem digitalen Zustand von „11” ist, das periodische analoge Signal 131 eine Zeitdauer Tcyc3 aufweisen, die gemäß einer fünften Frequenz f5 erzeugt worden ist. Das modulierte Impulssignal 192 kann eine Impulsbreite Tpwm3 aufweisen, die gemäß dem zweiten Signal 195 erzeugt worden ist. Das Verhältnis der Impulsbreite Tpwm3 zu der Zeitdauer Tcyc3 kann das zweite Signal 191 wiederspiegeln. Die Impulsbreite Tpwm3 kann, ähnlich wie die Zeitdauer Tcyc3, proportional abnehmen.
Wie in 1E gezeigt, kann der Steuerungsschaltkreis 180 dazu ausgelegt sein, den zweiten Modus zu detektieren, wenn der aufgezeichnete Zählwert 172 innerhalb eines dritten Zählbereiches ist, der einen dritten vorbestimmten Zählwert Cnt3 übersteigt. Der dritte vorbestimmte Zählwert Cnt3 kann weniger als näherungsweise die Hälfte des ersten vorbestimmten Zählwerts Cnt1 sein. In einer anderen Ausführungsform kann jedoch der dritte vorbestimmte Zählwert Cnt3 weniger als näherungsweise ein Drittel des ersten vorbestimmten Zählwerts Cnt1 sein. Der dritte Zählbereich kann weniger als die Hälfte des ersten Zählbereichs sein in einer ähnlichen Weise, wie die Beziehung zwischen der dritten Frequenz f3 und der fünften Frequenz f5, jedoch können in einer anderen Ausführungsform der erste Zählbereich und der dritte Zählbereich im Wesentlichen ähnlich sein.
Das Aktivieren der Zählereinrichtung 170 kann durch eine spezifische Sequenz, die von dem Betriebsmodus abhängt, ausgeführt werden. Des Weiteren kann sich der Prozess des Zählens in verschiedenen Betriebsmodi unterscheiden. Ein Beispiel kann in 1F gezeigt werden. 1F zeigt ein veranschaulichendes Zeitablaufdiagramm, das den normalen Modus, den ersten Modus und den zweiten Modus vergleicht. Das empfangene modulierte Impulssignal 192 ist in 1F als „REC” bezeichnet, wohingegen die Ausgabe des Zählers 170 als „CNT” bezeichnet ist. In dem in 1F gezeigten Beispiel kann die Zählereinrichtung 170 durch eine positive Flanke des empfangenen modulierten Impulssignals 193 oder einer Startsequenz aktiviert werden. Die Startsequenz kann für verschiedene Modi unterschiedlich sein. Beispielsweise kann in dem normalen Modus und dem zweiten Modus die Startfrequenz ein HIGH, LOW, HIGH für eine bestimmte Zeitdauer t sein. Dies kann eine Fehl-Triggerung der Zählereinrichtung 170 verhindern, weil die Zählereinrichtung 170 das Zählen beenden kann, wenn die Startsequenz nicht detektiert wird.
Für den ersten Modus, wo die Frequenz niedrig ist, wird ein hoher Zählwert erwartet, und die Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiter-Chip 120, 150 kann eine lange Zeit in Anspruch nehmen. In dem in 1F gezeigten Beispiel kann die Zeitdauer für den normalen Modus 6,7 μs sein, jedoch kann die Zeitdauer für den zweiten Modus 27 μs sein. Mit anderen Worten, es kann eine viel längere Kommunikationszeit erforderlich sein.
Die Startsequenz in dem zweiten Modus kann verschieden gemacht werden, um den Kommunikationskanal für Betriebsmodi, die eine längere Kommunikationszeit erfordern, zu verwenden. Beispielsweise kann der Steuerungsschaltkreis 180 beim Empfangen von einer solchen Startsequenz dazu ausgelegt sein, das empfangene modulierte Impulssignal 193 für eine parallele Kommunikationszeitdauer, wie etwa 10 μs, zu überwachen. Während der Überwachungsdauer kann andere Information übertragen werden. Damit kann die Kommunikationsrate in dem ersten Modus verbessert werden. Zusätzlich zu der zusätzlichen Kommunikationszeit kann in einer Umgebung mit hohem Rauschen die parallele Kommunikationszeitdauer für eine Fehlertoleranz-Überprüfungssequenz verfügbar gemacht werden.
In dem in 1F gezeigten Beispiel kann in dem normalen Modus die Zählereinrichtung dazu ausgelegt sein, das Zählen fortzusetzen, nachdem das erste Zählen endet. Im Gegensatz dazu kann das Zählen für einen Zyklus zur Frequenzdetektion in dem ersten Modus und dem zweiten Modus ausgeführt werden. In dem ersten Modus kann das Zählen nach dem ersten Zyklus ausgeführt werden, um die Impulsbreite zu detektieren, anstatt die gesamte Zeitdauer zu zählen. Das Zählen kann bei einem Zeitintervall fortgesetzt werden. Beispielsweise kann nach einer ersten Zählsitzung die nachfolgende Zählsitzung nach einem Zeitintervall in den Normalmodus fortgesetzt werden.
In der in 1F gezeigten Ausführungsform kann das empfangene modulierte Impulssignal 193 in dem normalen Modus unter Verwendung der dritten Frequenz f3 von näherungsweise 150 kHz moduliert sein. Die für den ersten Modus ausgewählte Frequenz kann 37,5 kHz sein, wohingegen die für den zweiten Modus ausgewählte Frequenz 750 kHz sein kann. Die Frequenz kann eine Variation von plus oder minus fünf Prozent aufweisen. Daher können der Zeitzyklus und die Zeitdauer entsprechend der ausgewählten Frequenz ausgewählt werden. Beispielsweise kann die Zeitdauer für den normalen Modus, den ersten Modus und den zweiten Modus näherungsweise 6,7 μs, 27 μs und 1,3 μs, respektive, sein. Es sei angemerkt, dass die ausgewählte Zeitdauer der ausgewählten Frequenz entsprechen kann, jedoch auch der ausgewählten Frequenz nicht exakt entsprechen kann. Beispielsweise kann die für den normalen Modus ausgewählte Zeitdauer 6 μs anstatt 6,7 μs sein.
Das Zählmuster, die Zählsequenz und die Art und Weise des Zählens können in irgendeiner Kombination verwendet werden, um ein Rückkopplungssteuerungssystem zu implementieren. 1G zeigt ein veranschaulichendes Zeitablaufdiagramm, das demonstriert, wie die Entkopplungsvorrichtung 100 das erste Signal 191 so steuert, dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist. In dem in 1G gezeigten Beispiel kann das erste Signal 191 eine Spannungsausgabe eines Spannungsregulierungssystems, das einen Transformator verwendet, sein. Der Steuerungsschaltkreis 180 und die Zählereinrichtung 170 können dazu ausgelegt sein, einen Hinweis darauf zu detektieren, ob das erste Signal 191 in dem vorbestimmten Bereich ist.
Mit Verweis auf 1D, 1E und 1G kann unter dem normalen Modus der aufgezeichnete Zählwert innerhalb eines ersten vorbestimmten Bereichs von dem ersten vorbestimmten Zählwert Cnt1 sein. Jedoch können beispielsweise, wenn das erste Signal 191 den vorbestimmten Bereich bei t3 übersteigt, die Frequenz des Wellenformsignals 128a von der dritten Frequenz f3 auf die vierte Frequenz f4 abnehmen. Infolgedessen kann der aufgezeichnete Zählwert innerhalb eines zweiten Zählbereichs sein, der den zweiten vorbestimmten Zählwert Cnt2 übersteigt. Es sei daran erinnert, dass der zweite vorbestimmte Zählwert Cnt2 wesentlich größer als der erste vorbestimmte Zählwert Cnt1 ist. In Antwort darauf kann der Steuerungsschaltkreis 180 die Änderungen detektieren und in dem ersten Modus anstatt in dem normalen Modus arbeiten. In dem ersten Modus kann der Steuerungsschaltkreis 180 dazu ausgelegt sein, die Entkopplungsvorrichtung 100 so zu steuern, dass das erste Signal 191 in den vorbestimmten Bereich wiederhergestellt wird. Wie in 1G gezeigt, wenn das erste Signal 191 zurück in dem vorbestimmten Bereich ist, kann der Zählerschaltkreis 180 wieder in einem normalen Modus arbeiten und die Frequenz der periodischen Wellenform 128a kann zurück auf die dritte Frequenz f3 wiederhergestellt werden.
Wenn das erste Signal 191 bei t4 unterhalb des vorbestimmten Bereichs abfällt, kann die Frequenz des Wellenformsignals 128a von der dritten Frequenz f3 auf die fünfte Frequenz f5 ansteigen. Infolgedessen kann der aufgezeichnete Zählwert 172 innerhalb des dritten Zählbereichs sein, der den dritten vorbestimmten Wert Cnt3 übersteigt. Es sei daran erinnert, dass der dritte vorbestimmte Wert Cnt3 im Wesentlichen kleiner als der erste vorbestimmte Zählwert Cnt1 sein kann. In Antwort darauf kann der Steuerungsschaltkreis 180 die Änderungen detektieren und in dem zweiten Modus anstatt in dem normalen Modus arbeiten. In dem zweiten Modus kann der Steuerungsschaltkreis 180 dazu ausgelegt sein, die Entkopplungsvorrichtung 100 so zu steuern, dass das erste Signal 191 in den vorbestimmten Bereich wiederhergestellt wird. Wie in 1G gezeigt, wenn das erste Signal 191 zurück in dem vorbestimmten Bereich ist, kann der Steuerungsschaltkreis 180 wieder in dem normalen Modus arbeiten. In dem normalen Modus kann die Frequenz der periodischen Wellenform zurück auf die dritte Frequenz f3 wiederhergestellt werden.
Die Frequenz, die für die in dem Teilerschaltkreis 132 und dem Generator 136 für die periodische Wellenform ausgeführte Modulation verwendet wird, kann aus einem niedrigeren Frequenzbereich ausgewählt werden, wie etwa unterhalb 1 MHz. Zusätzliche Kommunikation kann zwischen dem ersten Halbleiter-Chip 120 und dem zweiten Halbleiter-Chip 150 unter Verwendung eines höheren Frequenzbandes, wie etwa einige MHz oder höher, ausgeführt werden. Ein Beispiel kann in 1H gezeigt werden, in der „Aufweckimpulse” unter Verwendung von höheren Frequenzen kommuniziert werden können. Die „Aufweckimpulse” können von dem ersten Halbleiter-Chip 120 an den zweiten Halbleiter-Chip 150 übertragen werden als ein Hinweis, dass der erste Halbleiter-Chip 120 immer noch in Betrieb ist. Die „Aufweckimpulse” können einzelne Impulse sein oder eine Serie von bestimmten Impulsmustern oder irgendwelche andere Formen, die eine relativ kurze Impulsbreite, z. B. weniger als näherungsweise 70 ns, aufweisen.
In dem in 1H gezeigten Beispiel kann die Impulsbreite für das bestimmte Nachrichtenkopfmuster für Kommunikationen des ersten Signals 191 minimal die bestimmte Zeitdauer t sein, und die „Aufweckimpulse”, die höhere Frequenzen verwenden, können Impulsbreiten aufweisen, die weniger als die Hälfte oder ein Drittel der bestimmten Zeitdauer t ist. Die als Nachrichtenkopfmuster verwendete spezifische Zeitdauer t kann beispielsweise 160 ns sein, wohingegen die „Aufweckimpulse” weniger als 70 ns sein können.
Es sei daran erinnert, dass die Zählereinrichtung 170 dazu ausgelegt sein kann, das Zählen zu beginnen, wenn das empfangene modulierte Impulssignal 193 von einem ersten vorbestimmten Zustand in einen zweiten vorbestimmten Zustand übergeht, wie etwa ein Übergang von einem digitalen LOW zu einem digitalen HIGH an einer positiven Flanke. Die „Aufweckimpulse” können die Stoppbedingung erfüllen und daher kann, um die zusätzliche Funktionalität der Aufweckimpulse einzubauen, die Zählereinrichtung 170 dazu ausgelegt sein, für eine erste vorbestimmte Zeitdauer zu zählen nachdem das empfangene modulierte Impulssignal 193 dazu ausgelegt ist, von dem ersten vorbestimmten Zustand in den zweiten vorbestimmten Zustand überzugehen, um das empfangene modulierte Impulssignal 192 zu überwachen.
In 1H ist die erste vorbestimmte Zeitdauer mit dem Bezeichner t1 angedeutet. Wie in 1H beispielsweise gezeigt, wenn das empfangene modulierte Impulssignal 193 von dem zweiten vorbestimmten Zustand in den ersten vorbestimmten Zustand übergeht, wie etwa „HIGH” nach „LOW” in 1H während der ersten vorbestimmten Zeitdauer t1, kann die Zählereinrichtung 170 dazu ausgelegt sein, das Zählen fortzusetzen. Dieses Beispiel ist in der Nähe des Zeitpunkts t5 in 1H gezeigt. Der Steuerungsschaltkreis 180 kann dazu ausgelegt sein, derartige kurze Impulse zu detektieren, um die zusätzlichen Signale, wie etwa die „Aufweckimpulse”, nach t5 zu detektieren. Wenn das empfangene modulierte Impulssignal 193 nicht während der ersten vorbestimmten Zeitdauer t1 von „HIGH” nach „LOW” übergeht, kann die Zählereinrichtung 170 einen aufgezeichneten Zählwert, der während des Übergangs des empfangenen modulierten Impulssignals 192 aufgezeichnet worden ist, als einen finalen Zählwert an das Statusregister 182 speichern und das Zählen beenden. Dieses Beispiel ist in der Nähe des Zeitpunkts t5 in 1H gezeigt. In dem in 1H gezeigten Beispiel kann die erste vorbestimmte Zeitdauer t1 länger als die spezifische Zeitdauer t sein.
Die Entkopplungsvorrichtung 100 kann ein Teil eines Rückkopplungssteuerungssystems 110 sein. Das Rückkopllungssteuerungssystem 110 kann irgendein System sein, das eine Rückkopplung mittels der Entkopplungsvorrichtung 100 über die Isolationsschranke 102 bereitstellt. Das System kann ein erstes Signal 191 und/oder das zweite Signal 191 erzeugen, um über die Isolationsschranke 102 von dem ersten Halbleiter-Chip 120 an den zweiten Halbleiter-Chip 150 zurückgekoppelt zu werden. Ein Beispiel eines derartigen Rückkopplungssteuerungssystems 110, das in 1A gezeigt ist, kann ein Gleichstrom-in-Gleichstrom(DC-DC)-Rückkopplungsregulierungssystem 110 sein.
Wie in 1A gezeigt, umfasst das DC-DC-Rückkopplungsregulationssystem 110 eine Spannungsversorgung (oder Leistungsversorgung) 108, einen ersten Spannungsüberwachungs-Schaltkreis 109, eine Spannungssteuerungseinrichtung 106, einen Spannungstransformator 105, einen Regulierungsschaltkreis 104 und einen zweiten Spannungsüberwachungsschaltkreis 103. Die Spannungsversorgung 108 kann dazu ausgelegt sein, eine Spannung (oder Leistung) über den Spannungstransformator 105 dem Regulierungsschaltkreis 104 zuzuführen. Der Spannungstransformator 105 kann so angeordnet sein, dass er eine Spannung (oder Leistung) bereitstellt, wobei der Regulierungsschaltkreis 104 von der Spannungssteuerung 106 und der Spannungsversorgung 108 elektrisch entkoppelt (oder isoliert) ist.
Der erste Halbleiter-Chip 120 kann einen ersten Spannungsquellenanschluss 138, der mit dem Regulierungsschaltkreis 104 verbunden ist, umfassen. Der zweite Halbleiter-Chip 150 kann einen zweiten Spannungsquellenanschluss 168 umfassen, der dazu ausgelegt ist, direkt mit der Spannungsversorgung 108, oder indirekt mit der Spannungsversorgung 108 über die Spannungssteuerung 106, die einen Spannungsregulierungsschaltkreis (nicht gezeigt) aufweist, verbunden zu sein. Der erste Spannungsquellenanschluss 138 kann über den Spannungstransformator 105 indirekt mit der Spannungsversorgung 108 verbunden sein, so dass der erste Spannungsquellenanschluss 138, ebenso wie der erste Halbleiter-Chip 120, Spannung (oder Leistung) von der Spannungsversorgung 108 ohne einen direkten elektrischen Strompfad zieht.
Das DC-DC-Rückkopplungsregulierungssystem 110 kann so gesteuert sein, dass der erste Spannungsquellenanschluss 138 und der erste Halbleiter-Chip 120 auf einer ersten Spannung arbeiten. Weil die Spannung für den ersten Spannungsquellenanschluss 138 und den ersten Halbleiter-Chip 120 von der Spannungsversorgung 108, die von dem ersten Spannungsquellenanschluss 138 und dem ersten Halbleiter-Chip 120 elektrisch isoliert ist, stammen kann, kann die erste Spannung durch die Entkopplungsvorrichtung 100 über die Isolationsschranke 102 rückgekoppelt werden. Beispielsweise kann das zweite Signal 195 ein reguliertes Spannungssignal sein, das für die erste Spannung indikativ ist. Der Modulatorschaltkreis 140 des ersten Halbleiter-Chips 120 kann dazu ausgelegt sein, das zweite Signal in das modulierte Impulssignal 192 zu modulieren, so dass dies über den Empfängerschaltkreis 160 des zweiten Halbleiter-Chips 150 rückgekoppelt wird.
In ähnlicher Weise können andere digitale Rückmeldungssignale, wie etwa Fehlersignale oder andere Signale, die für den zweiten Spannungsüberwachungs-Schaltkreis 103 indikativ sind, über das erste Signal 191 rückgekoppelt werden. Beispielsweise kann der Teilerschaltkreis 132 des ersten Halbleiter-Chips 120 dazu ausgelegt sein, das erste Taktsignal 124 gemäß dem ersten Signal 192 in das dritte Taktsignal 129 herunter zu teilen, Der Modulatorschaltkreis 140 kann den Teilerschaltkreis 132, der dazu ausgelegt ist, das erste Signal 191 zu modulieren, und die Mischereinrichtung 144, die dazu ausgelegt ist, das zweite Signal 195 zu modulieren, umfassen. Infolgedessen kann das modulierte Impulssignal 192 eine Mehrzahl von Signalen umfassen, wie etwa das erste und das zweite Signal 191, 195. Die Sendereinrichtung 142 kann dazu ausgelegt sein, das modulierte Impulssignal 192 an den zweiten Halbleiter-Chip 150 zu übertragen.
Wie in 1A gezeigt, kann die Detektoreinrichtung 162 des zweiten Halbleiter-Chips 150 dazu ausgelegt sein, das modulierte Impulssignal 192 zu empfangen, wohingegen der Modulator-Schaltkreis 164 von dem zweiten Taktsignal 154 getrieben sein kann, so dass er das zweite Signal 195 in ein wiederhergestelltes Signal 194 wiederherstellt. Die Spannungssteuerung 106 kann dazu ausgelegt sein, den Spannungstransformator zu steuern über das Bereitstellen des wiederhergestellten Signals 194 als Rückkopplung (Feedback).
So wie jede andere Spannungsversorgung, kann die Spannungsversorgung 108 nicht auf einer festgesetzten Spannung arbeiten, sondern kann innerhalb eines Bereichs fluktuieren. Für den Fall, dass die Spannungsversorgung 108 unter den festgesetzten Bereich abfällt, kann der Steuerungsschaltkreis 180 des zweiten Halbleiter-Chips 150 dazu ausgelegt sein, die von dem ersten Halbleiter-Chip 120 übertragenen Fehlersignale nicht zu beachten. Der erste Leistungsüberwachungs-Schaltkreis 109 des DC-DC-Rückkopplungsregulierungssystems 110 kann dazu ausgelegt sein, ein Spannungsbereichssignal 197 zu erzeugen, das indikativ dafür ist, ob die Spannungsversorgung 108 in einem vorbestimmten Bereich ist. Zusätzlich zu dem Anlaufschaltkreis 174 kann der zweite Halbleiter-Chip 150 einen Fehlererkennungsschaltkreis 176 umfassen, der dazu ausgelegt ist, eine fehlerhafte Bedingung des ersten Halbleiter-Chips 120 zu bestimmen.
1I zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das veranschaulicht, wie die Zählereinrichtung 170 und der Fehlererkennungsschaltkreis 176 auf ein Spannungsbereichssignal 197 reagieren. Wenn die Spannungsversorgung 108 eine Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs bereitstellt, kann das Spannungsbereichssignal 197 (das als „Vrange” bezeichnet ist) aktiviert werden in, beispielsweise, einen logisch „HIGH”-Status. Typischerweise kann der Empfängerschaltkreis 160 Signale über das empfangene modulierte Impulssignal 193 (das als „REC” bezeichnet ist) empfangen. Unter bestimmten Fehlerbedingungen jedoch kann der erste Halbleiter-Chip 120 mehr Zeit benötigen, um die transformierten Spannungen zu stabilisieren, und infolgedessen kann das empfangene modulierte Impulssignal 193 nicht empfangen werden. In diesem Zustand kann der Fehlererkennungsschaltkreis 176 dazu ausgelegt sein, ein erstes Fehlersignal 188 zu erzeugen, wie in 1I gezeigt. Mit anderen Worten, der Fehlererkennungs-Schaltkreis 176 kann dazu ausgelegt sein, das erste Fehlersignal 188 zu erzeugen, wenn die Detektoreinrichtung 162 daran scheitert, das empfangene modulierte Impulssignal 193 zu empfangen, wenn das Spannungsbereichssignal 197 anzeigt, dass die Spannung der Spannungsversorgung 108 in dem vorbestimmten Bereich ist.
In dem Fall, dass der erste Halbleiter-Chip 120 vollständig versagt und nicht in der Lage ist, die transformierte Spannung auf die erforderliche Spezifikation zu regulieren, kann selbst nach einem längeren Warten kein Signal detektiert werden. Daher kann der erste Halbleiter-Chip 120 nach einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer, die dem maximalen Zählwert des Zählers 170 entsprechen kann, heruntergefahren werden. Eine Möglichkeit zum Ausführen des Herunterfahrens kann über eine Reihe von Steuerungssequenzen unter Verwendung des Steuerungsschaltkreises 180 sein. Wenn beispielsweise der Steuerungsschaltkreis 180 das erste Fehlersignal 188 detektiert, kann die Zählereinrichtung 170 initiiert werden, um das Zählen zu beginnen. Der Fehlererkennungsschaltkreis 176 kann dazu ausgelegt sein, ein zweites Fehlersignal 189 zu erzeugen, wenn die Detektoreinrichtung 162 daran scheitert, das empfangene modulierte Impulssignal 193 für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer zu detektieren nachdem das Spannungsbereichssignal 197 getriggert ist. Wenn das Fehlersignal 189 getriggert ist, kann die Spannungssteuerung 106 die Spannungsversorgung für den ersten Halbleiter-Chip 120 abschalten.
2A zeigt ein Blockdiagramm einer Entkopplungsvorrichtung 200, die in einer Spannungs(oder Leistungs-)-Regulierungsanwendung verwendet wird. Die Entkopplungsvorrichtung 200 kann einen Spannungs-(oder Leistungs-)-Transformator 205 umfassen zum Zuführen einer Spannung an einen ersten Schaltkreis 221, der von einem zweiten Schaltkreis 251 elektrisch entkoppelt (oder isoliert) ist. Der erste und der zweite Schaltkreis 221, 251 können durch ein Isolationsmaterial 202 entkoppelt sein, jedoch können der erste und der zweite Schaltkreis 221, 251 in enger Nachbarschaft angeordnet sein, so dass eine Kommunikation zwischen den zwei Schaltkreisen ausgeführt werden kann mittels eines elektrischen Feldsignals, eines magnetischen Signals, eines Lichtsignals oder irgendeines anderen unsichtbaren Signals einer elektromagnetischen Welle, ohne einen vollständigen Radiofrequenz-Schaltkreis, der für drahtlose Fernkommunikations-Einrichtungen gedacht ist.
Der erste Schaltkreis 221 kann einen Regulierungsschaltkreis 204 umfassen, der dazu ausgelegt ist, die transformierte Spannungsversorgung auf ein Spannungsniveau zu regulieren, das für einen Betrieb des ersten Schaltkreises 221 geeignet ist. Andere Bedingungen der Regulierung, wie etwa Übertemperatur („OT”, over temperature), Überspannung („OV”, over voltage) und Fehlbedingungen, können als ein erstes Signal 291 angezeigt werden. Das Spannungsniveau kann als ein zweites Signal 295 angezeigt werden. Der erste Schaltkreis 221 kann folgendes aufweisen: einen ersten Taktgenerator 222, einen ersten Oszillator 226, einen Taktteiler 232, einen Niveauverschieber 234, einen Generator 236 für eine periodische Wellenform, eine Mischereinrichtung 244, einen Kodierschaltkreis 243, einen Treiber 245 und eine Sendereinrichtung 242 zum Übertragen des ersten Signals 291 und des zweiten Signals 292 als Rückkopplungen an den zweiten Schaltkreis 251. Wie früher erklärt, können der Taktteiler 232, der Niveauverschieber 234, der Generator 236 für die periodische Wellenform und die Mischereinrichtung 244 ein Teil des Modulatorschaltkreises 240 zum Modulieren des ersten und des zweiten Signals 291, 295 in periodische Impulssignale sein.
Der erste Taktgenerator 222, der erste Oszillator 226, der Taktteiler 232, der Niveauverschieber 234 und der Generator 236 für die periodische Wellenform sind in näheren Einzelheiten in 2B gezeigt. Der Kodierschaltkreis 243 kann dazu ausgelegt sein, das modulierte Signal zu kodieren, bevor es über die Sendereinrichtung 242 übertragen wird. Der Treiber 245 kann dazu ausgelegt sein, die Sendereinrichtung 242 zu treiben. 2B zeigt ein veranschaulichendes Diagramm, das zeigt, wie ein Taktsignal verwendet wird, um die periodische Wellenform mit dem in 2A gezeigten Generator 236 für die periodische Wellenform zu erzeugen. Der erste Oszillator 226 des ersten Taktgenerators 222 kann dazu ausgelegt sein, eine Taktfrequenz zu erzeugen, die eine erste Frequenz f1 aufweist, die N-mal die Betriebsfrequenz, Fosc des ersten Schaltkreises 221 sein kann. Wie in 2B gezeigt, kann der Taktteiler 232 dazu ausgelegt sein, die erste Frequenz f1 gemäß dem ersten Signal 292 in ein drittes Taktsignal 228 hinab zu transformieren. Das dritte Taktsignal 228 kann die Betriebsfrequenz Fosc aufweisen, die von dem Zustand des ersten Signals 291 abhängig sein kann. Die Betriebsfrequenz Fosc kann im Wesentlichen niedriger als die erste Frequenz f1 sein. Die Betriebsfrequenz Fosc kann ähnlich wie in dem in 1D und in 1E gezeigten Beispiel gewählt werden.
Der Taktteiler 232 und der erste Taktgenerator 222 können mit einem Anschluss verbunden sein, der mit Masse verbunden ist, was in 2B als VEE gezeigt ist. Jedoch können der Niveauverschieber 234 und der Generator 236 für die periodische Wellenform mit einem virtuellen Masseknoten 239, der in 2B als VE bezeichnet ist, verbunden sein. Dadurch, dass man verschiedene Massen hat, kann der Spannungshub in dem Niveauverschieber 234 und dem Generator 236 für die periodische Wellenform verringert werden, um einen niedrigeren Leistungsverbrauch zu erzielen.
Wie in 2B gezeigt, kann der Generator 236 für die periodische Wellenform einen Ladungsschalter 2362 und einen Entladungsschalter 2364, die mit einem Ausgangsanschluss 2369 verbunden sind, umfassen. Der Ladungsschalter 2362 und der Entladungsschalter 2364 können mit einer ladenden Stromquelle 2361 und einer entladenden Stromquelle 2363, respektive, verbunden sein. Jede von der ladenden Stromquelle 2361 und der entladenden Stromquelle 2363 kann eine transistorbasierte Stromquelle sein, um einen konstanten Strom bereitzustellen. Des Weiteren können der Ladungsschalter 2362 und der Entladungsschalter 2364 mit dem dritten Taktsignal 228 verbunden sein, um ein dreieckförmiges Wellenformsignal zu erzeugen. Das dreieckförmige Wellenformsignal kann als ein Rampensignal bezeichnet werden.
Des Weiteren kann der Generator 236 für die periodische Wellenform ferner einen Rücksetzschalter 2365 und eine Gleichtaktspannungsquelle 2366 (common voltage source) umfassen. Die Gleichtaktspannungsquelle 2366 kann ein Referenzspannungsgenerator sein, der dazu ausgelegt ist, eine Gleichtaktspannung für das dreieckförmige Wellenformsignal, Vramp, zu erzeugen. Wie in 2B gezeigt, kann der Rücksetzschalter 2365 periodisch eingeschaltet werden, so dass der Ausgangsanschluss 2369 die Gleichtaktspannung aufweisen kann.
Mit Verweis auf 2A kann der zweite Schaltkreis 251 eine Detektoreinrichtung 262, einen Transimpedanzverstärker 263, einen Steuerungsschaltkreis 280, einen Demodulator 264, einen zweiten Taktgenerator 256, einen zweiten Oszillator 252 und einen Anlaufschaltkreis 274 umfassen. Die Ausgabe des Demodulators 264 kann mit einer Spannungssteuerungseinrichtung 206 verbunden sein, die mit dem Spannungstransformator 205 verbunden sein kann.
Die Detektoreinrichtung 262 und der Steuerungsschaltkreis 280 können mit einem zweiten Taktsignal getrieben werden, das eine zweite Frequenz f2 aufweist, die im Wesentlichen ähnlich wie die erste Frequenz f1 ist, zum Empfangen des von der Sendereinrichtung 242 übertragenen Signals. Optional kann der zweite Schaltkreis 251 ferner eine Zählereinrichtung (nicht gezeigt) umfassen, um einen Hinweis auf das erste Signal 291 zu bestimmen. Der Anlaufschaltkreis 274 kann einen R-C-Schaltkreis umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein Einschaltsignal zu erzeugen. Während des Einschaltens kann der Steuerungsschaltkreis 280 das von der Sendereinrichtung 242 empfangene Signal nicht beachten.
3A zeigt ein Blockdiagramm eines Entkopplungssystems 300. Das Entkopplungssystem 300 kann dazu ausgelegt sein, einen ersten Schaltkreis 321 von einem zweiten Schaltkreis 351 mittels einer Isolationsschranke 302 zu entkoppeln (oder zu isolieren). Das Entkopplungssystem 300 umfasst ein Steuerungssystem 310, das einen ersten Teil 323, der mit dem ersten Schaltkreis 321 elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Teil 353, der mit dem zweiten Schaltkreis 351 elektrisch verbunden ist, aufweist. Das Entkopplungssystem 300 kann ferner folgendes umfassen: einen ersten Taktgenerator 322, eine Mischereinrichtung 344, eine Sendereinrichtung 342, eine Empfängereinrichtung 360, einen zweiten Taktgenerator 352, einen Steuerungsschaltkreis 380 und einen Demodulator 364.
Der erste Taktgenerator 322 kann mit dem ersten Schaltkreis 321 bereitgestellt sein, um ein erstes Taktsignal zu erzeugen, das eine erste vorbestimmte Frequenz aufweist. Ein Taktteiler 332, der mit der Mischereinrichtung 344 bereitgestellt sein kann, kann dazu ausgelegt sein, die erste vorbestimmte oszillierende Frequenz in das erste Taktsignal, das eine Frequenz niedriger als die erste vorbestimmte oszillierende Frequenz aufweist, herunter zu transformieren. Des Weiteren kann der Taktteiler 332 dazu ausgelegt sein, die erste vorbestimmte oszillierende Frequenz gemäß einem ersten Signal 391, das ein von dem ersten Teil 323 des Steuerungssystems 310 erzeugtes Steuerungssignal sein kann, herunter zu transformieren. Insbesondere kann der Taktteiler 332 dazu ausgelegt sein, die erste vorbestimmte oszillierende Frequenz in eine erste Frequenz herunter zu transformieren, wenn das Steuerungssignal in einem ersten Zustand ist, und dazu ausgelegt sein, die erste vorbestimmte oszillierende Frequenz in eine zweite Frequenz, die wesentlich größer als die erste Frequenz ist, herunter zu transformieren, wenn das Steuerungssignal in einem zweiten vorbestimmten Zustand ist.
Die Mischereinrichtung 344 kann dazu ausgelegt sein, das erste Signal 391 unter Verwendung des ersten Taktsignals in ein moduliertes Signal Vm zu modulieren. Des Weiteren kann die Mischereinrichtung 344 dazu ausgelegt sein, zusätzliche Signale, wie etwa ein zweites Signal 395, zu modulieren. Beispielsweise kann das erste Signal 391 über den Taktteiler 332 in ein Wellensignal Vwave moduliert werden. Die Mischereinrichtung 344 kann ferner einen Komparator 3441 umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein zweites Signal 395 mit dem Wellensignal Vwave in das modulierte Signal Vm zu modulieren.
Die Sendereinrichtung 342 kann dazu ausgelegt sein, das modulierte Signal Vm von dem ersten Schaltkreis 321 über die Isolationsschranke 302 zu dem zweiten Schaltkreis 351 zu übertragen. Um jedoch die Genauigkeit der Übertragung zu erhöhen, kann das modulierte Signal Vm durch einen Kodierer 345 kodiert sein, bevor es über die Sendereinrichtung 342 übertragen wird. Beispiele von kodierten Signalen sind in 3B und in 3C gezeigt.
3B zeigt ein kodiertes Signal Venc. Das modulierte Signal Vm kann eine Impulsbreite von Tpulse aufweisen. Das kodierte Signal Venc kann einen primären Impuls (major pulse) mit einer Impulsbreite von Tmajor und einen sekundären Impuls aufweisen. Der primäre Impuls kann um eine vorbestimmte minimale Zeitdauer t verzögert sein. Der primäre Impuls und der sekundäre Impuls können um die vorbestimmte minimale Zeitdauer t getrennt sein. Die Impulsbreite des kodierten Signals Venc kann durch die Zeit zwischen einer steigenden Flanke des primären Impulses und einer steigenden Flanke des sekundären Impulses angezeigt sein. Die vorbestimmte minimale Zeitdauer t kann ausgewählt sein, so dass ein Impuls mit höherer Frequenz, wie etwa der in 1H besprochene „Aufweckimpuls”, hinzugefügt werden kann. Das kodierte Signal kann eine bessere Genauigkeit aufweisen und kann toleranter im Hinblick auf Rauschen sein. 3C zeigt ein zusätzliches kodiertes moduliertes Signal, das ein Nachrichtenkopfmuster aufweist. Ein Nachrichtenkopfmuster kann hinzugefügt werden, so dass es dem tatsächlichen Impuls vorausgeht. Die Impulsbreite kann durch eine abfallende Flanke eines Nachrichtenkopfmusters bis zu der abfallenden Flanke des tatsächlichen Impulses dargestellt werden. Das in 3C gezeigte kodierte Signal kann im Hinblick auf Rauschen toleranter sein.
Mit Verweis auf 3A, die Empfängereinrichtung 360 des zweiten Schaltkreises 351 kann eine Detektoreinrichtung 362, einen optionalen Verstärker 361 und einen Dekodierer 363 zum Empfangen des von der Sendereinrichtung 342 über die Isolationsschranke 302 übertragenen Signals umfassen. Die Detektoreinrichtung 362 kann das kodierte Signal Venc empfangen. Das kodierte Signal Venc kann von dem Dekodierer 363 dekodiert werden. Der Dekodierer 363 kann eine Ausgabe aufweisen, die im Wesentlichen ähnlich wie das modulierte Signal Vm sein kann. Der zweite Schaltkreis 351 kann ferner eine Zählereinrichtung 370 und einen Frequenzdetektor 384 umfassen. Optional und wie in 3A gezeigt, können die Zählereinrichtung 371 und der Frequenzdetektor 384 ein Teil des Steuerungsschaltkreises 380 sein.
Der zweite Taktgenerator 352 kann mit dem zweiten Schaltkreis 351 bereitgestellt sein. Der zweite Taktgenerator 352 kann dazu ausgelegt sein, ein zweites Taktsignal zu erzeugen. Die Empfängereinrichtung 360 kann mit dem zweiten Taktgenerator 352 verbunden sein und kann dazu ausgelegt sein, das modulierte Signal von der Sendereinrichtung 342 zu empfangen. Der zweite Taktgenerator 352 kann einen zweiten Oszillator 356 umfassen, der eine zweite vorbestimmte oszillierende Frequenz aufweist, die im Wesentlichen ähnlich wie die erste vorbestimmte oszillierende Frequenz ist. Die zweite vorbestimmte oszillierende Frequenz kann im Wesentlichen größer als die erste Frequenz oder die zweite Frequenz sein, so dass die von dem Sender 346 empfangenen Signale, die unter Verwendung der ersten Frequenz oder der zweiten Frequenz moduliert sein können, überabtastet (oversample). Ähnlich wie die in 1A gezeigte Entkopplungsvorrichtung 100 können der erste und der zweite Oszillator 326, 356 im Wesentlichen ähnliche Komponenten umfassen, die in einer im Wesentlichen ähnlichen Art und Weise angeordnet sind.
Die Zählereinrichtung 370 kann dazu ausgelegt sein, das zweite Taktsignal gemäß dem modulierten Signal Vm zu zählen. Beispielsweise kann die Zählereinrichtung 370 dazu ausgelegt sein, nur zu zählen, wenn das modulierte Signal Vm in einem vorbestimmten Zustand, wie etwa ein digitales HIGH, ist. Optional kann die Zählereinrichtung 370 dazu ausgelegt sein, für eine erste vorbestimmte Zeitdauer, nachdem das modulierte Signal von einem ersten vorbestimmten Zustand in einen zweiten vorbestimmten Zustand übergeht, zu zählen. Der Steuerungsschaltkreis 380 kann dazu ausgelegt sein, einen Hinweis auf das erste Signal 391, der einem Zählwert der Zählereinrichtung 370 entspricht, zu bestimmen.
Während des Anlaufens können einige Teile des zweiten Schaltkreises 351 noch nicht zum Betrieb bereit sein. Der zweite Schaltkreis 351 kann einen Anlaufschaltkreis 374 umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein Einschaltsignal für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer, wenn zumindest ein Teil des zweiten Schaltkreises eingeschaltet ist, zu erzeugen. Das Einschaltsignal kann in einem ersten vorbestimmten Zustand sein, der anzeigt, dass der zweite Schaltkreis nicht für einen Betrieb bereit ist. Die Zählereinrichtung 370 kann dazu ausgelegt sein, das Zählen zu beenden, wenn das Einschaltsignal in dem ersten vorbestimmten Zustand ist. Nachdem alle Teile des zweiten Schaltkreises 351 angelaufen sind, kann das Einschaltsignal dazu ausgelegt sein, in einen zweiten vorbestimmten Zustand überzugehen. Wenn dies passiert, kann der Steuerungsschaltkreis 380 dazu ausgelegt sein, den Hinweis auf das erste Signal 391 zu bestimmen.
Der Demodulator 364 des zweiten Schaltkreises 351 kann ein Ladungspumpenschaltkreis sein, der dazu ausgelegt ist, das zweite Signal 395 wiederherzustellen (oder zu rekonstruieren). Der Steuerungsschaltkreis 380 kann einen Frequenzdetektorschaltkreis 384 umfassen, der Filter aufweist, um das digitale Signal und alle anderen digitalen Signale wiederherzustellen. Alternativ kann der Steuerungsschaltkreis 380 dazu ausgelegt sein, einen Teil oder einige von dem ersten Signal 391 über den Zählwert der Zählereinrichtung 370 wiederherzustellen. Das Entkopplungssystem 300 kann einige andere Merkmale aufweisen, die in der in 1A gezeigten Ausführungsform veranschaulicht sind, obwohl diese in 3A nicht explizit besprochen sind.
Die Entkopplungsvorrichtung 200, die Entkopplungsvorrichtung 100 und das Entkopplungssystem 300 können in vielen Anwendungen verwendet werden, die in einem Rückkopplungssteuerungssystem über zwei isolierte Schaltkreise involviert sind. Beispiele von derartigen Rückkopplungssteuerungssystemen können in 4, 5 und 6 gezeigt sein. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines generischen Rückkopplungssteuerungssystems 410, das ein Entkopplungssystem 400 aufweist. Das generische Rückkopplungssteuerungssystem 410 kann einen ersten Steuerungsschaltkreis 423 und einen zweiten Steuerungsschaltkreis 453 zusätzlich zu dem Entkopplungssystem 400 umfassen. Allgemein ist der zweite Steuerungsschaltkreis 453 dazu ausgelegt, den ersten Steuerungsschaltkreis 423 über eine Isolationsschranke 402 zu steuern. Eine Rückkopplung von dem ersten Steuerungsschaltkreis 423 an den zweiten Steuerungsschaltkreis 453 kann durch das Entkopplungssystem 400 bereitgestellt sein.
Das Entkopplungssystem 400 kann die in 1A gezeigte Entkopplungsvorrichtung 100, die in 2A gezeigte Entkopplungsvorrichtung 200 oder das in 3A gezeigte Entkopplungssystem 300 sein. Das Entkopplungssystem 400 kann folgendes umfassen: eine Sendereinrichtung 442 und einen Modulator 440, der einen ersten Taktgenerator 422, einen Taktteiler 432 und eine Mischereinrichtung 444 aufweist. Der Modulator 440 kann dazu ausgelegt sein, ein analoges Rückkopplungssignal und/oder eines oder mehrere digitale Rückkopplungssignale zu modulieren, so dass die Rückkopplungssignale über die Isolationsschranke 402 übertragen werden. In einer anderen Ausführungsform kann ein zusätzliches analoges Rückkopplungssignal hinzugefügt werden. Das Entkopplungssystem 400 kann ferner folgendes aufweisen: eine Empfängereinrichtung 460, einen zweiten Taktgenerator 452, eine Zählereinrichtung 470 und einen Steuerungsschaltkreis 480. Die Empfängereinrichtung 460, der zweite Taktgenerator 452, die Zählereinrichtung 470 und der Steuerungsschaltkreis 480 können dazu ausgelegt sein, die Rückkopplungssignale von dem zweiten Steuerungsschaltkreis 453 zu empfangen und wiederherzustellen.
Der erste Steuerungsschaltkreis 423 und ein erster Teil des Entkopplungssystems 400, der mit dem ersten Steuerungsschaltkreis 423 elektrisch verbunden ist, können nachfolgend als der erste Schaltkreis 421 bezeichnet werden. Der erste Teil des Entkopplungssystems 400 kann die Sendereinrichtung 442 und den Modulator 440 umfassen. Der erste Schaltkreis 421 kann elektrisch isoliert sein von einem zweiten Schaltkreis 451, der einen Teil des Entkopplungssystems 400 aufweist, wie etwa die Empfängereinrichtung 460, den zweiten Taktgenerator 452, die Zählereinrichtung 470 und den Steuerungsschaltkreis 480.
Jede von den Entkopplungsvorrichtungen 100, 200 und jedes von den Entkopplungssystemen 300, 400 kann einen Teil eines Festkörper-Beleuchtungssystems ausbilden. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Festkörper-Beleuchtungssystems 500, das das in 4 gezeigte Entkopplungssystem 400 umfasst. Das Festkörper-Beleuchtungssystem 500 kann einen ersten Steuerungsschaltkreis 523, einen zweiten Steuerungsschaltkreis 553 und das Entkopplungssystem 400 umfassen, das die Entkopplungsvorrichtung 100, 200 oder das Entkopplungssystem 300, die in früheren Ausführungsformen besprochen worden sind, sein kann.
Der zweite Steuerungsschaltkreis 553 kann mit einer Wechselstrom(AC)-Spannungsquelle (oder Leistungsquelle), einem Gleichrichterschaltkreis und einem Spannungstransformator 505 verbunden sein, um den ersten Steuerungsschaltkreis 523 über eine Isolationsschranke 502 mit Spannung (oder Leistung) zu versorgen. Der Spannungstransformator 505 kann über eine Schaltnetz(nachfolgend als „SMPS”, switch mode power supply, bezeichnet)-Steuerungseinrichtung 506 gesteuert werden. Der erste Steuerungsschaltkreis kann einen Gleichrichterschaltkreis 504 und eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden 5035, umfassen. Optional kann der Gleichrichter-Schaltkreis 504 mit zusätzlichen Regulierungsschaltkreisen (nicht gezeigt) verbunden sein. Der erste Steuerungsschaltkreis 523 kann ferner einen Überwachungsschaltkreis umfassen, um eine Rückkopplung an den zweiten Steuerungsschaltkreis durch das Entkopplungssystem 400 bereitzustellen.
Jede von den Entkopplungsvorrichtungen 100, 200 und jedes von den Entkopplungssystemen 300, 400 kann ein Teil eines Gleichstrom-in-Gleichstrom-(DC-DC)-Rückkopplungsregulierungssystem sein. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines DC-DC-Rückkopplungsregulierungssystems 600, das das in 4 gezeigte Isolations-System 400 umfasst. Das DC-DC-Rückkopplungsregulierungssystem 600 kann einen ersten Steuerungsschaltkreis 623, einen zweiten Steuerungsschaltkreis 653 und das Entkopplungssystem 400 aufweisen, das die Entkopplungsvorrichtungen 100, 200 oder ein Entkopplungssystem 300, die in früheren Ausführungsformen besprochen worden sind, sein kann.
Der zweite Steuerungsschaltkreis 653 kann dazu ausgelegt sein, Spannung (oder Leistung) über eine Isolationsschranke 602 dem ersten Steuerungsschaltkreis 623 zuzuführen. Der Spannungstransformator 605 kann über eine Schaltnetzteil(nachfolgend als „SMPS”, switch mode power supply, bezeichnet)-Steuereinrichtung 606 gesteuert werden. Der erste Steuerungsschaltkreis 623 kann einen Gleichrichterschaltkreis 604 und einen Isolierten Gate-Bipolar-Transistor 609 (nachfolgend als „IGBT”, insulated gate bipolar transistor, bezeichnet). Der IGBT 609 kann dazu ausgelegt sein, einen Gleichstrom bereitzustellen, wohingegen der Gleichrichterschaltkreis 604 dazu ausgelegt sein kann, eine Gleichstromquelle für den IGBT 609 aus der Spannung, die über dem Spannungstransformator 605 empfangen worden ist, bereitzustellen. Optional kann der Gleichrichterschaltkreis 604 mit zusätzlichen Regulierungsschaltkreisen (nicht gezeigt) verbunden sein. Der erste Steuerungsschaltkreis 623 kann ferner einen Überwachungsschaltkreis 603 umfassen, um eine Rückkopplung an den zweiten Steuerungsschaltkreis 653 durch das Entkopplungssystem 400 bereitzustellen.
7A zeigt ein erstes Verfahren 700 zum Übertragen eines ersten Signals über eine Isolationsschranke. Im Schritt 710 kann in einem ersten Halbleiter-Chip ein erstes Taktsignal erzeugt werden. Dann kann im Schritt 720 das erste Signal in dem ersten Halbleiter-Chip unter Verwendung des ersten Taktsignals in ein moduliertes Signal moduliert werden. Das erste Verfahren 700 kann dann Fortsetzen zum Schritt 730, in dem das modulierte Signal über die Isolationsschranke zu einem zweiten Halbleiter-Chip übertragen werden kann, In dem nachfolgenden Schritt 740 kann in dem zweiten Halbleiter-Chip ein zweites Taktsignal erzeugt werden, das unabhängig von dem ersten Taktsignal ist. Im Schritt 750 kann das modulierte Signal unter Verwendung des zweiten Taktsignals empfangen werden.
Das erste Verfahren 700 kann andere optionale Schritte umfassen, wie das in den in 1A, 2A, 3A, 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen veranschaulicht ist. 7B zeigt einige Beispiele von zusätzlichen optionalen Schritten des in 7A gezeigten ersten Verfahrens 700. Im Schritt 712, der nach dem Schritt 710 ausgeführt werden kann, kann das erste Taktsignal unter Verwendung eines ersten Oszillators erzeugt werden, wohingegen das zweite Taktsignal unter Verwendung eines zweiten Oszillators erzeugt werden kann. Das zweite Taktsignal kann im Wesentlichen ähnlich wie das in dem ersten Oszillator erzeugte Taktsignal sein. In ähnlicher Weise kann der zweite Oszillator im Wesentlichen ähnlich wie der erste Oszillator sein.
Der Schritt 720 kann den Schritt 722 umfassen, indem das erste Taktsignal in ein erstes geteiltes Taktsignal geteilt werden kann. Das erste Signal kann im Schritt 722 mit dem ersten geteilten Taktsignal moduliert werden. Des Weiteren kann der Schritt 720 ferner den Schritt 724 umfassen, in dem das erste Taktsignal gemäß einem digitalen Signal geteilt werden kann. Der Schritt 720 kann ferner einen Schritt 726 umfassen, in dem das modulierte Signal auf eine erste vorbestimmte Spannung bei einem vorbestimmten Zeitintervall zurückgesetzt werden kann, um ein Gleichtaktniveau aufrechtzuerhalten. Der Schritt 750 kann einen Schritt 752 umfassen, in dem das erste Signal in ein rekonstruiertes erstes Signal wiederhergestellt werden kann.
8A zeigt ein zweites Verfahren 800 zum Übertragen eines ersten Signals über eine Isolationsschranke. Im Schritt 810 kann in einem ersten Halbleiter-Chip ein erstes Taktsignal erzeugt werden. Dann kann in Schritt 820 das erste Signal unter Verwendung des ersten Taktsignals in ein moduliertes Signal moduliert werden. Im Schritt 830 kann das modulierte Signal über die Isolationsschranke an den zweiten Halbleiter-Chip übertragen werden, Dann kann im Schritt 840 in dem zweiten Halbleiter-Chip ein zweites Taktsignal erzeugt werden. Das zweite Taktsignal kann unabhängig von dem ersten Taktsignal sein. Im Schritt 850 kann das modulierte Signal unter Verwendung des zweiten Taktsignals empfangen werden. Der Empfängerschaltkreis kann dazu ausgelegt sein, das Signal zu jedem Zyklus des zweiten Taktsignals zu empfangen. Im Schritt 860 kann das zweite Taktsignal unter Verwendung eines Zählerschaltkreises gemäß dem modulierten Signal gezählt werden. Der Zählwert des Zählers kann als ein aufgezeichneter Zählwert gespeichert werden. Im Schritt 870 kann aus dem Zählwert ein Hinweis auf das erste Signal bestimmt werden.
8B zeigt einige Beispiele von zusätzlichen optionalen Schritten des in 8A gezeigten zweiten Verfahrens 800. Beispielsweise kann der Schritt 860 einen Schritt 862 umfassen, in dem das zweite Taktsignal gezählt werden kann, wenn das modulierte Signal in einem ersten vorbestimmten Zustand ist. Der Schritt 862 kann von dem Schritt 864 gefolgt werden, in dem ein Inhalt des Zählers in einen Speicher übertragen werden kann, wenn das modulierte Signal von dem ersten vorbestimmten Zustand in einen zweiten vorbestimmten Zustand übergeht. Der Schritt 860 kann ferner einen Schritt 866 umfassen, in dem der Zähler nach einer vorbestimmten Zeitdauer, nach der das modulierte Signal nicht länger in dem ersten vorbestimmten Zustand ist, angehalten werden kann.
Verschiedene Aspekte, Ausführungsformen oder Implementierungen können, müssen aber nicht, einen oder mehrere der folgenden Vorteile erlangen. Beispielsweise kann die Verwendung eines ersten und eines zweiten Takts, die im Wesentlichen eine ähnliche Frequenz aufweisen, vorteilhaft für die Genauigkeit des Steuerungsschaltkreises beim Bestimmten eines Hinweises eines über die Isolationsschranke übertragenen ersten Signals sein. Verschiedene in der Beschreibung dargestellte Merkmale können in wünschenswerter Weise die Kommunikationsgenauigkeit verbessern. Beispielsweise können der Anlaufschaltkreis und der Leistungsüberwachungsschaltkreis vorteilhaft zum Verhindern von fehlerhafter Kommunikation sein.
Obwohl spezifische Ausführungsformen der Erfindung hiervor beschrieben und gezeigt worden sind, so sollte die Erfindung nicht auf irgendwelche spezifischen Formen oder Anordnungen von Teilen, die so beschrieben und so gezeigt sind, beschränkt werden, sondern es sollte jegliche Kombination von Merkmalen, die in derselben Ausführungsform oder in anderen Ausführungsformen gezeigt sind, in Betracht gezogen werden. Der Umfang der Erfindung soll durch die hier beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente definiert sein.

Claims

Eine Entkopplungsvorrichtung aufweisend: einen ersten Halbleiter-Chip, einen zweiten Halbleiter-Chip, der benachbart zu, jedoch elektrisch entkoppelt von, dem ersten Halbleiter-Chip ausgebildet ist, eine Modulatoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein erstes Signal in ein moduliertes Impulssignal zu modulieren, eine Sendereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das modulierte Impulssignal von dem ersten Halbleiter-Chip an den zweiten Halbleiter-Chip zu übertragen, wobei die Sendereinrichtung und die Modulatoreinrichtung sich in dem ersten Halbleiter-Chip befinden, eine Detektoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das modulierte Impulssignal zu empfangen und in Antwort darauf ein empfangenes moduliertes Impulssignal als Ausgabe der Detektoreinrichtung zu erzeugen, eine Zählereinrichtung, die an die Detektoreinrichtung gekoppelt ist, wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, gemäß einer Impulslänge des empfangenen modulierten Impulssignals zu zählen, und ein Steuerungsschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, einen Hinweis auf das erste Signal unter Verwendung der Zählereinrichtung zu bestimmen.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend einen Anlaufschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, ein Einschaltsignal zu erzeugen, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, das Bestimmen des Hinweises auf das erste Signal zu beenden, wenn das Einschaltsignal aktiviert ist.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, in einem normalen Modus zu arbeiten, wenn ein Zählwert innerhalb eines ersten Zählbereichs, der einen ersten vorbestimmten Wert übersteigt, ist, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, das erste Signal kontinuierlich zu überwachen.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, in einem ersten Fehlermodus zu arbeiten, wenn der Zählwert zumindest zweimal den ersten vorbestimmten Wert übersteigt, wobei in dem ersten Fehlermodus der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, die Entkopplungsvorrichtung so zu steuern, dass das erste Signal in einem vorbestimmten Bereich wiederhergestellt wird.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, in einem zweiten Fehlermodus zu arbeiten, wenn der Zählwert weniger als näherungsweise die Hälfte des ersten vorbestimmten Werts ist, wobei in dem zweiten Fehlermodus der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, die Entkopplungsvorrichtung so zu steuern, dass das erste Signal in dem vorbestimmten Bereich wiederhergestellt wird.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, das Zählen zu beginnen, wenn das empfangene modulierte Impulssignal in einem ersten vorbestimmten Zustand ist, und dazu ausgelegt ist, das Zählen zu beenden, wenn das empfangene modulierte Impulssignal in einem zweiten vorbestimmten Zustand ist, und wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Zählwert, der für die Impulslänge repräsentativ ist, zu erzeugen.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, für eine erste vorbestimmte Zeitdauer zu zählen, nachdem das empfangene modulierte Impulssignal dazu ausgelegt ist, von dem ersten vorbestimmten Zustand in den zweiten vorbestimmten Zustand überzugehen.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, das Zählen fortzusetzen, wenn das empfangene modulierte Impulssignal dazu ausgelegt ist, von dem zweiten vorbestimmten Zustand in den ersten vorbestimmten Zustand während der ersten vorbestimmten Zeitdauer überzugehen.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Halbleiter-Chip dazu ausgelegt ist, mit einer Spannungsversorgung verbunden zu sein, und wobei die Entkopplungsvorrichtung einen Spannungsüberwachungsschaltkreis umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein Spannungsbereichssignal zu erzeugen, das indikativ dafür ist, ob die Spannungsversorgung in einem vorbestimmten Bereich ist.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend einen Fehlererkennungsschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, eine fehlerhafte Bedingung des ersten Halbleiter-Chips zu bestimmen, wobei der Fehlererkennungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, ein erstes Fehlersignal zu erzeugen, wenn die Detektoreinrichtung daran scheitert, das modulierte Impulssignal zu empfangen, wenn das Spannungsbereichssignal angibt, dass die Spannungsversorgung in dem vorbestimmten Bereich ist.
Die Entkopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend: einen Fehlererkennungsschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, ein zweites Fehlersignal zu erzeugen, wenn die Detektoreinrichtung daran scheitert, das modulierte Impulssignal für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer zu empfangen, nachdem das Spannungsbereichssignal getriggert worden ist, und eine Spannungssteuerungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Spannungsversorgung für den ersten Halbleiter-Chip zu steuern, wobei die Spannungssteuerungseinrichtung dazu ausgelegt ist, die Spannungsversorgung für den ersten Halbleiter-Chip abzuschalten, wenn das zweite Fehlersignal getriggert worden ist.
Ein Entkopplungssystem, das einen ersten Schaltkreis von einem zweiten Schaltkreis über eine Isolationsschranke entkoppelt, das Entkopplungssystem aufweisend: einen ersten Taktgenerator, der in dem ersten Schaltkreis bereitgestellt ist, wobei der erste Taktgenerator dazu ausgelegt ist, ein erstes Taktsignal zu erzeugen, eine Mischereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein erstes Signal in ein moduliertes Signal unter Verwendung des ersten Taktsignals zu modulieren, eine Sendereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das modulierte Signal aus dem ersten Schaltkreis über die Isolationsschranke zu dem zweiten Schaltkreis zu übertragen, einen zweiten Taktgenerator, der in dem zweiten Schaltkreis bereitgestellt ist, wobei der zweite Taktgenerator dazu ausgelegt ist, ein zweites Taktsignal zu erzeugen, eine Empfängereinrichtung, die mit dem zweiten Taktgenerator verbunden ist, wobei die Empfängereinrichtung dazu ausgelegt ist, das modulierte Signal von der Sendereinrichtung zu empfangen, eine Zählereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das zweite Taktsignal gemäß dem modulierten Signal zu zählen, und ein Steuerungsschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, einen Hinweis auf das erste Signal entsprechend einem Zählwert der Zählereinrichtung zu bestimmen.
Das Entkopplungssystem gemäß Anspruch 12, wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, für eine erste vorbestimmte Zeitdauer zu zählen, nachdem das modulierte Signal von einem ersten vorbestimmten Zustand in einen zweiten vorbestimmten Zustand übergeht.
Das Entkopplungssystem gemäß Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend einer Anlaufschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, ein Einschaltsignal für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer zu erzeugen, wenn zumindest ein Teil des zweiten Schaltkreises eingeschaltet ist.
Das Entkopplungssystem gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, den Hinweis auf das erste Signal zu bestimmen, wenn das Einschaltsignal in dem von dem ersten vorbestimmten Zustand verschiedenen zweiten vorbestimmten Zustand ist.
Das Entkopplungssystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Mischereinrichtung dazu ausgelegt ist, ein zusätzliches analoges Signal zu modulieren, und wobei das Entkopplungssystem ferner einen Ladungspumpenschaltkreis umfasst, der dazu ausgelegt ist, das zusätzliche analoge Signal wiederherzustellen.
Das Entkopplungssystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der Steuerungsschaltkreis dazu ausgelegt ist, das erste Signal gemäß der Zählereinrichtung wiederherzustellen.
Das Entkopplungssystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Entkopplungssystem einen Teil eines Gleichstrom-in-Gleichstrom(DC-DC)-Rückkopplungsregelungssteuerungssystem ausbildet.
Das Entkopplungssystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Entkopplungssystem einen Teil eines Festkörper-Beleuchtungssystems ausbildet.
Ein Gleichstrom-in-Gleichstrom(DC-DC)-Rückkopplungsregelungssteuerungssystem, aufweisend: einen ersten Schaltkreis, eine Isolationsschranke, einen zweiten Schaltkreis, der über die Isolationsschranke von dem ersten Schaltkreis entkoppelt ist, eine Leistungsstelleinrichtung des zweiten Schaltkreises, eine Isolationstransformatoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Strom aus dem zweiten Schaltkreis über die Leistungsstelleinrichtung zu empfangen, und die dazu ausgelegt ist, eine Ausgangsspannung daraus über die Isolationsbarriere an den ersten Schaltkreis bereitzustellen, einen Leistungsüberwachungsschaltkreis des ersten Schaltkreises, der dazu ausgelegt ist, ein erstes Signal zu erzeugen, eine Modulatoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das erste Signal in ein moduliertes Impulssignal zu modulieren, eine Sendereinrichtung, die verbunden ist um dazu ausgelegt zu sein, das modulierte Impulssignal von dem ersten Schaltkreis über die Isolationsschranke zu dem zweiten Schaltkreis zu übertragen, eine Empfängereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das modulierte Impulssignal in ein empfangenes moduliertes Impulssignal zu empfangen, eine Zählereinrichtung, die mit der Empfängereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Zählereinrichtung dazu ausgelegt ist, gemäß einer Impulslänge des empfangenen modulierten Impulssignals zu zählen, und einen Steuerungsschaltkreis, der dazu ausgelegt ist, einen Hinweis auf den Leistungsüberwachungsschaltkreis unter Verwendung der Zählereinrichtung zu bestimmen.