DE10335082A1

DE10335082A1 - Data transmission system for electrical, optical, or magnetic energy sources, has impedance adjustment unit for adjusting an input impedance of energy receiver according to value of first data signal

Info

Publication number: DE10335082A1
Application number: DE2003135082
Authority: DE
Inventors: Bernhard Strzalkowski
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: DE10335082B4

Abstract

A data transmission system has an energy source (10), with an output (12), and energy sink (receiver)(20) with an input (22) for receiving energy, and a transmission path (30). An impedance adjustment unit (40) adjusts an input impedance of the energy sink (receiver) (20) according to the value of the first data signal (DS1). A measuring and evaluation unit (50) detects the power outputted at the output (12) of the energy source (transmitter) (10) so as to make available, depending on the instantaneous value or time characteristic of this outputted power, a first reception signal (ES1) dependent on the first data signal (DS1). An independent claim is included for a method of transmission of a data signal.

Description

Datenübertragungssysteme weisen in hinlänglich bekannter Weise einen Sender, einen Empfänger und einen zwischen Sender und Empfänger vorhandenen Übertragungskanal auf. Der Sender überträgt dabei ein Signal nach Maßgabe eines Datensignals über den Kanal an den Empfänger, der aus dem empfangenen Signal das übertragene Datensignal rekonstruiert. Grundlegende Aspekte eines solchen Übertragungssystems sind beispielsweise in Lüke: "Signalübertragung", Springer Verlag, 7. Auflage, 1999, Seite 168 ff. beschrieben.Data transmission systems show in sufficient a known manner, a transmitter, a receiver and a transmitter between and receiver existing transmission channel on. The transmitter transmits thereby a signal as required a data signal over the channel to the receiver, which reconstructs the transmitted data signal from the received signal. Basic aspects of such a transmission system are, for example in Lüke: "Signal Transmission", Springer Verlag, 7th edition, 1999, page 168 ff. Described.

Dieser Aufbau gilt für beliebige Übertragungssysteme, wobei der Sender grundsätzlich eine Energiequelle darstellt, der seine Energie moduliert nach Maßgabe des Datensignals über einen geeigneten Kanal an die Energiesenke überträgt. Der Sender kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Energie in Form von elektrischer Spannung, elektrischem Strom, Licht, HF-Strahlung, mechanischer Wellen, magnetischer Felder, usw. zu übertragen, wobei der Kanal und der Empfänger zur Übertragung und Verarbeitung solcher Energiesignale geeignet gewählt sind.This Construction applies to any transmission systems, the transmitter basically represents an energy source that modulates its energy in accordance with the Data signal over transmits a suitable channel to the energy sink. The sender can, for example be adapted to the energy in the form of electrical voltage, electric current, light, RF radiation, mechanical waves, magnetic Fields, etc., where the channel and the receiver for transmission and Processing of such energy signals are selected appropriately.

Sollen bei bekannten Systemen bidirektional Daten übertragen werden, so ist jeweils ein Sender-Empfänger-Paar für eine Übertragungsrichtung erforderlich, wobei je nach Art der Übertragung ein oder zwei Übertragungsstrecken vorgesehen werden müssen. Nachteilig ist hierbei der Schaltungsaufwand, der zur Realisierung solcher Systeme erforderlich ist.Should in known systems bidirectional data is transmitted, so is each a transceiver pair required for a transmission direction, depending on the type of transmission one or two transmission links must be provided. The disadvantage here is the circuit complexity required for the realization such systems is required.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Datenübertragungssystem und ein Verfahren zur Datenübertragung zur Verfügung zu stellen, das eine einfache und kostengünstige Datenübertragung von einer Energiesenke, bzw. einem Empfänger, zu einer Energiequelle, bzw. einem Sender ermöglicht.aim The present invention is a data transmission system and method for data transmission to disposal to provide a simple and inexpensive data transfer from an energy sink, or a receiver, to an energy source, or a transmitter allows.

Dieses Ziel wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.This The object is achieved by a device according to claim 1 and by a Method according to claim 10 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem umfasst eine Energiequelle mit einem Ausgang zur Energieabgabe, eine Energiesenke mit einem Eingang zur Energieaufnahme und eine Übertragungsstrecke zwischen dem Ausgang der Energiequelle und dem Eingang der Energiesenke. An die Energiesenke ist dabei eine Einstelleinheit gekoppelt, die nach Maßgabe eines ersten Datensignals eine Eingangsimpedanz der Energiesenke einstellt. Außerdem ist an die Energiequelle eine Mess- und Auswerteeinheit gekoppelt, die die an den Ausgang der Energiequelle abgegebene Leistung erfasst, um abhängig von einem Momentanwert oder einem zeitlichen Verlauf dieser abgegebenen Leistung ein von dem ersten Datensignal abhängiges erstes Empfangssignal zur Verfügung zu stellen. Die abgegebene Leistung ist dabei von der durch das erste Datensignal eingestellten Eingangsimpedanz der Energiesenke abhängig, so dass aus dem Messsignal das erste Datensignal rekonstruierbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen System ist somit eine Datenübertragung von der Energiesenke zu der Energiequelle möglich, ohne dass hierfür ein eigenes Sender-Empfänger-Paar vorgesehen werden muss.The inventive data transmission system includes an energy source with an output for energy delivery, an energy sink with an input to the energy intake and a transmission path between the output of the power source and the input of the energy sink. An adjustment unit is coupled to the energy sink, the in accordance with a first data signal has an input impedance of the energy sink established. Furthermore is coupled to the energy source a measuring and evaluation unit, which detects the power delivered to the output of the power source, dependent on from an instantaneous value or a temporal course of these delivered Power a dependent of the first data signal first received signal to disposal to deliver. The delivered power is from the by the first data signal set input impedance of the energy sink dependent, so that the first data signal can be reconstructed from the measurement signal is. In the system according to the invention is thus a data transfer From the energy sink to the source of energy possible, without having its own Transmitter-receiver pair must be provided.

Die Energiequelle kann dazu ausgebildet sein, ausschließlich die Energieversorgung der Energiesenke zu übernehmen, wobei in diesem Fall beispielsweise eine konstante elektrische Spannung an den Ausgangsklemmen der Energiequelle bereitgestellt wird. Die von der Energiequelle abgegebene Leistung kann beispielsweise über den an die Ausgangsklemme abgegebenen Strom erfasst werden, der sich mit der Eingangsimpedanz der Energiesenke ändert.The Energy source can be designed exclusively to the To take over energy supply of the energy sink, being in this For example, a constant voltage at the output terminals the power source is provided. The of the energy source output power can, for example via the s.der output terminal output current are detected, which varies with the input impedance the energy sink changes.

Die Energiequelle kann auch als Datensendeeinheit ausgebildet sein, die Energie moduliert nach Maßgabe eines zweiten Datensignals an die Energiesenke überträgt. In diesem Fall umfasst die Energiesenke eine Detektorschaltung zur Erfassung und Auswertung der mit dem Energiesignal übertragenen Information. Für eine binäre Datenübertragung wird die Energiequelle nach Maßgabe des Datensignals beispielsweise ein- und ausgeschaltet, wobei bei der Auswertung der abgegebenen Leistung mit dem Ziel der Rekonstruktion des ersten von der Datensenke übertragenen Datensignals der momentane Schaltungszustand der Energiequelle berücksichtigt werden muss. Das erste, die Eingangsimpedanz der Energiesenke einstellende Datensignal kann dabei selbstverständlich nur dann anhand der übertragenen Leistung ermittelt werden, wenn momentan Leistung von der Energiequelle an die Energiesenke übertragen wird.The Energy source can also be designed as a data transmission unit, the energy modulates as required transmits a second data signal to the energy sink. In this case includes the energy sink a detector circuit for detection and evaluation the transmitted with the energy signal Information. For a binary one data transfer becomes the source of energy according to the data signal, for example, on and off, with at the evaluation of the given performance with the aim of the reconstruction of the first transmitted from the data sink Data signal takes into account the current state of the circuit of the energy source must become. The first, the input impedance of the energy sink adjusting It goes without saying that the data signal can only be transmitted using the transmitted data Power to be determined when currently power from the power source transferred to the energy sink becomes.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Energiequelle dazu ausgebildet ist, der Energiesenke getaktet im Takt eines Taktsignals Energie zuzuführen und dass die Energiesenke oder die Zusammenschaltung aus Übertragungskanal und Energiesenke einen Resonanzschwingkreis bilden. Die Eigenschaften dieses Schwingkreises, wie beispielsweise dessen Dämpfung, dessen Güte oder die Phasenlage seiner Schwingung in bezug auf das Taktsignal sind aus der von der Energiequelle an die Energiesenke übertragenen Leistung, gegebenenfalls unter Verwendung des Taktsignals, ableitbar. Bei dieser Ausführungsform ist nun vorgesehen, eine dieser Eigenschaften des Resonanzschwingkreises abhängig von dem ersten Datensignal einzustellen, um die in diesem Datensignal enthaltene Information auf die Seite der Energiequelle zu übertragen.In a further embodiment, it is provided that the energy source is designed to supply energy to the energy sink clocked in time with a clock signal and that the energy sink or the interconnection of transmission channel and energy sink form a resonant circuit. The properties of this resonant circuit, such as its attenuation, its quality or the phase of its oscillation with respect to the clock signal are from that of the energy source the power sink transmitted power, optionally using the clock signal derivable. In this embodiment, it is now provided to adjust one of these characteristics of the resonant circuit as a function of the first data signal in order to transmit the information contained in this data signal to the side of the energy source.

Die Übertragungsstrecke zwischen der Energiequelle und der Energiesenke umfasst vorzugsweise einen Transformator mit einer an die Energiequelle gekoppelten Primärspule und einer an die Energiesenke gekoppelten Sekundärspule. Übertragungsstrecken mit einem solchen Transformator finden insbesondere dann Anwendung, wenn es gilt, eine Energiequelle und den von die ser Energiequelle gespeisten Verbraucher bzw. eine Datenquelle und einen Empfänger potentialmäßig voneinander zu trennen. Eine solche Potentialtrennung ist beispielsweise bei Schaltungen zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschaltern erforderlich, bei denen eine ein Ansteuersignal zur Verfügung stellende Signalverarbeitungsschaltung potentialmäßig vom Schaltkreis des Leistungshalbleiterschalters zu trennen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es bei einer solchen Anwendung, neben der Übertragung des Ansteuersignals von einer Ansteuerschaltung zu dem Leistungshalbleiterschalter auch Informationen von dem Leistungshalbleiterschalter, beispielsweise Statusinformationen, an die Ansteuerschaltung zu übertragen, ohne dass hierfür ein separater Sender auf der Seite des Leistungshalbleiterschalters und ein Empfänger auf der Seite der Signalverarbeitungsschaltung erforderlich ist.The transmission link between the energy source and the energy sink preferably comprises a transformer having a primary coil coupled to the power source and a secondary coil coupled to the energy sink. Transmission links with one Such transformers find particular application when it applies, an energy source and fed by the water energy source Consumers or a data source and a receiver in terms of each other to separate. Such potential separation is for example at Circuits for driving power semiconductor switches required, in which a signal processing circuit providing a drive signal potentially from Circuit of the power semiconductor switch is to be separated. The inventive device allows it in such an application, in addition to the transmission of the drive signal from a drive circuit to the power semiconductor switch as well Information from the power semiconductor switch, for example Status information to be transmitted to the drive circuit, without that a separate transmitter on the side of the power semiconductor switch and a receiver on the side of the signal processing circuit is required.

Die Energiequelle umfasst vorzugsweise Schaltungsmittel zum getakteten Anlegen von Spannungsimpulsen an die Ausgangsklemme, also an die Primärspule des Transformators, wenn die Übertragungsstrecke einen Transformator enthält.The Energy source preferably comprises circuit means for the clocked Applying voltage pulses to the output terminal, ie to the primary coil of the Transformers when the transmission line contains a transformer.

Zur Erfassung der an die Ausgangsklemme der Energiequelle abgegebenen Leistung wird vorzugsweise der an die Ausgangsklemme fließende Strom erfasst, wobei bei einer gleichzeitigen Datenübertragung von der Energiequelle an die Energiesenke der Momentanwert des Datensignals bei der Rekonstruktion des ersten Datensignals berücksichtigt wird, da zu beachten ist, dass das erste Datensignal selbstverständlich nur dann aus der an den Ausgang der Energiequelle abgegebenen Leistung rekonstruiert werden kann, wenn momentan Energie übertragen wird.to Detecting the output to the output terminal of the power source Power is preferably the current flowing to the output terminal detected, with simultaneous data transmission from the power source to the energy sink the instantaneous value of the data signal during the reconstruction the first data signal is taken into account, since it should be noted that the first data signal of course only then from the power delivered to the output of the power source can be reconstructed when currently transferring energy becomes.

Zur Einstellung der Eingangsimpedanz der Energiesenke ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, einen steuerbaren Widerstand an die Eingangsklemme der Energiesenke anzuschließen.to Setting the input impedance of the energy sink is at a embodiment provided a controllable resistor to the input terminal of Energy sink to connect.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung eines ersten Datensignals von einer Energiesenke, die einen Eingang zur Energieaufnahme aufweist, zu einer Energiequelle, die einen Ausgang zur Energieabgabe an eine an den Eingang der Energiesenke gekoppelte Übertragungsstrecke aufweist, ist vorgesehen, eine Eingangsimpedanz der Energiesenke nach Maßgabe des ersten Datensignals zu variieren und zur Rekonstruktion des ersten Datensignals auf der Seite der Energiequelle die Leistungsabgabe der Energiequelle zu ermitteln.at the method according to the invention for transmission a first data signal from an energy sink having an input to absorb energy, to an energy source, the one Output to the energy delivery to one at the entrance of the energy sink coupled transmission path is provided, an input impedance of the energy sink in accordance with to vary the first data signal and to reconstruct the first data signal on the side of the power source, the power output to determine the source of energy.

Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens ist vorgesehen, ein zweites Datensignal von der Energiequelle an die Energiesenke zu übertragen, indem die von der Energiequelle abgegebene Leistung nach Maßgabe des zweiten Datensignals moduliert wird und indem in der Energiesenke Änderungen der übertragenen Leistung detektiert werden.at an embodiment this method is provided, a second data signal from the power source to transfer to the energy sink, by the power delivered by the source of energy in accordance with the second data signal is modulated and in the energy sink changes the transmitted Performance to be detected.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.The The present invention will be described below in exemplary embodiments with reference to FIG Figures explained in more detail.

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems. 1 schematically shows a first embodiment of a data transmission system according to the invention.

2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems. 2 schematically shows a second embodiment of a data transmission system according to the invention.

3 zeigt in 3a ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiels eines Datenübertragungssystems gemäß 2 und in 3b Signalverläufe ausgewählter Signale in der Schaltung nach 3a. 3 shows in 3a a circuit implementation example of a data transmission system according to 2 and in 3b Waveforms of selected signals in the circuit after 3a ,

4 veranschaulicht eine mögliche Verwendung einer Datenübertragungsvorrichtung gemäß 3 für die Ansteuerung eines Leistungshalbleiterschalters. 4 illustrates a possible use of a data transfer device according to 3 for the control of a power semiconductor switch.

5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems. 5 shows a third embodiment of a data transmission system according to the invention.

6 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel eines Übertragungssystems gemäß 5. 6 shows a circuit implementation example of a transmission system according to 5 ,

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated the same reference numerals same parts with the same meaning.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems. Dieses Übertragungssystem umfasst eine Energiequelle 10 mit einem Ausgang 12 zur Abgabe von Energie Eout, eine dem Ausgang 12 nachgeschaltete Übertragungsstrecke 30 und eine Energiesenke 20 mit einem Eingang 22, dem durch die Übertragungsstrecke übertragene Energie Ein zugeführt ist. Die Energiesenke 20 weist eine Eingangsimpedanz Zin auf, die durch eine an die Energiesenke 20 gekoppelte Einstelleinheit 40 nach Maßgabe eines ersten Datensignals DS1 einstellbar ist. 1 shows a first embodiment of a data transmission system according to the invention. This transmission system comprises an energy source 10 with an exit 12 for the delivery of Energy Eout, one of the exit 12 Downstream transmission path 30 and an energy sink 20 with an entrance 22 , the energy transmitted through the transmission path A is supplied. The energy sink 20 has an input impedance Zin, which is applied to the energy sink 20 coupled setting unit 40 is adjustable in accordance with a first data signal DS1.

Auf der Seite der Energiequelle 10 ist eine Mess- und Auswerteschaltung 50 vorhanden, die die an den Ausgang der Energiequelle 10 abgegebene Leistung erfasst, um abhängig von einem Momentanwert oder einem zeitlichen Verlauf dieser abgegebenen Leistung ein von dem ersten Datensignal DS1 abhängiges erstes Empfangssignal ES1 zur Verfügung zu stellen.On the side of the energy source 10 is a measurement and evaluation circuit 50 present to the output of the power source 10 emitted power detected in order to provide depending on an instantaneous value or a time profile of this output power a dependent of the first data signal DS1 first received signal ES1 available.

Man macht sich bei dem erfindungsgemäße Datenübertragungssystem zu Nutze, das die von der Energiequelle 10 über die Übertragungsstrecke 30 an die Energiesenke 20 abgegebene elektrische Leistung von der Eingangsimpedanz Zin der Energiesenke 20 abhängig ist. Durch Variation dieser Eingangsimpedanz Zin nach Maßgabe des ersten Datensignals D1 besteht somit die Möglichkeit Informationen von der Seite der Übertragungsstrecke, an der die Energiesenke 20 angeordnet ist, auf die Seite der Übertragungsstrecke, an der die Energiequelle 10 angeordnet ist, zu übertragen, ohne dass hierfür ein separates Sender- Empfänger-Paar notwendig ist. Selbstverständlich kann eine Rekonstruktion des Datensignals DS1 jedoch nur dann er folgen, wenn tatsächlich Energie bzw. Leistung von der Energiequelle 10 an die Energiesenke 20 abgegeben wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird davon ausgegangen, dass die Energiequelle 10 ausschließlich zur Leistungsversorgung der Energiesenke 20 dient. Der Momentanwert der übertragenen Leistung ist dabei von der nach Maßgabe des Datensignals DS1 einstellbaren Eingangsimpedanz abhängig.One makes use of the data transmission system according to the invention, that of the energy source 10 over the transmission line 30 to the energy sink 20 output electrical power from the input impedance Zin of the energy sink 20 is dependent. By variation of this input impedance Zin in accordance with the first data signal D1, there is thus the possibility of information from the side of the transmission link at which the energy sink 20 is arranged, on the side of the transmission line, at which the energy source 10 is arranged to transmit, without the need for a separate transmitter-receiver pair is necessary. Of course, a reconstruction of the data signal DS1, however, he can only follow when in fact energy or power from the power source 10 to the energy sink 20 is delivered. In the embodiment according to 1 It is assumed that the energy source 10 exclusively for the power supply of the energy sink 20 serves. The instantaneous value of the transmitted power is dependent on the input impedance which can be set in accordance with the data signal DS1.

2 zeigt eine Abwandlung der Datenübertragungsvorrichtung gemäß 1. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist vorgesehen, dass die Energiequelle 10 zur Informationsübertragung Energie Eout nach Maßgabe eines zweiten Datensignals DS2 moduliert an den Übertragungskanal 30 und somit an die Energiesenke 20 abgibt. Die Energiequelle 10 wird zur Übertragung eines binären Datensignals hierfür beispielsweise ein- und ausgeschaltet. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, zur Übertragung eines ersten logischen Pegels des zweiten Datensignals DS2 erste Energieimpulse mit einer Amplitude ungleich Null und zur Übertragung eines zweiten Pegels des zweiten Datensignals DS2 zweite Energieimpulse mit einer Amplitude ungleich Null zu übertragen. In der Energiesenke 20 ist eine Detektionsschaltung zur Unterscheidung der übertragenen Energieimpulse vorhanden, die abhängig von den empfangenen Energieimpulsen ein zweites Empfangssignal ES2 zur Verfügung stellt, das unter der Annahme einer störungsfreien Signalübertragung, abgesehen von einer Zeitverzögerung, dem zweiten Datensignal DS2 entspricht. 2 shows a modification of the data transmission device according to 1 , In the embodiment according to 2 is provided that the energy source 10 for information transmission energy Eout in accordance with a second data signal DS2 modulated to the transmission channel 30 and thus to the energy sink 20 emits. The energy source 10 For example, it is turned on and off to transmit a binary data signal therefor. Of course, it is also possible to transmit first energy pulses having an amplitude not equal to zero and for transmitting a second level of the second data signal DS2 second energy pulses having an amplitude not equal to zero for transmitting a first logic level of the second data signal DS2. In the energy sink 20 a detection circuit for distinguishing the transmitted energy pulses is present, which, depending on the received energy pulses, provides a second received signal ES2 which, assuming interference-free signal transmission, apart from a time delay, corresponds to the second data signal DS2.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel einer Datenübertragungsvorrichtung ist das erste Datensignal DS1 aus der an den Ausgang 12 der Energiequelle 10 abgegebenen Leistung rekonstruierbar, wobei hierbei der Momentanwert des Datensignals DS2 zu berücksichtigen ist. Wird beispielsweise die Energiequelle 10 nach Maßgabe des Datensignals DS2 ein- und ausgeschaltet, so kann das erste Datensignal DS1 anhand der an die Ausgangsklemme 12 abgegebenen Leistung nur dann rekonstruiert werden, wenn das zweite Datensignal DS2 die Energiequelle 10 einschaltet, wobei bei eingeschalteter Energiequelle 10 abhängig von der durch das erste Datensignal DS1 eingestellten Eingangsimpedanz Zin unterschiedliche abgegebene Leistungen ermittelt werden können.Also in this embodiment of a data transmission device, the first data signal DS1 is out of the at the output 12 the source of energy 10 can be reconstructed output, in which case the instantaneous value of the data signal DS2 is taken into account. For example, becomes the energy source 10 switched on and off in accordance with the data signal DS2, so the first data signal DS1 based on the to the output terminal 12 output are reconstructed only if the second data signal DS2, the power source 10 turns on, with the power source turned on 10 depending on the input impedance Zin set by the first data signal DS1, different emitted powers can be determined.

Wird die Information des zweiten Datensignals DS2 durch die Energiequelle 10 anhand zweier unterschiedlicher Spannungspegel übertragen, so kann der Wert des ersten Datensignals DS1 permanent aus der abgegebenen Leistung rekonstruiert werden, wobei hierbei der durch das zweite Datensignal DS2 momentan eingestellte Spannungspegel berücksichtigt werden muss.Is the information of the second data signal DS2 by the power source 10 transmitted on the basis of two different voltage levels, the value of the first data signal DS1 can be permanently reconstructed from the power output, in which case the voltage level currently set by the second data signal DS2 must be taken into account.

3 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel einer Datenübertragungsvorrichtung gemäß 2. Die Datenübertragungsstrecke dieses Systems umfasst einen Transformator Tr1, dessen Primärspule Lp zwischen die Ausgangsklemme 12 der Energiequelle 10 und ein erstes Bezugspotential GND1 geschaltet ist und dessen Sekundärspule Ls zwischen die Eingangsklemme 22 der Energiesenke 20 und ein zweites Bezugspotential GND2 geschaltet ist. 3 shows a circuit implementation example of a data transmission device according to 2 , The data transmission link of this system comprises a transformer Tr1 whose primary coil Lp is between the output terminal 12 the source of energy 10 and a first reference potential GND1 is connected and its secondary coil Ls between the input terminal 22 the energy sink 20 and a second reference potential GND2 is connected.

Die Energiequelle 10 umfasst einen als Transistor T3 ausgebildeten Schalter, der zwischen ein Versorgungspotential Vcc und die Ausgangsklemme 12 geschaltet ist und der durch eine Treiberschaltung DRV nach Maßgabe des zweiten Datensignals DS2 ein- und ausgeschaltet wird. Dieses zweite Datensignal DS2 ist ein binäres Signal, das entweder einen Low-Pegel oder einen High-Pegel aufweist, wobei die Treiberschaltung DRV dazu ausgebildet ist, den Transistor T3 bei einem der Pegel einzuschalten und bei dem jeweils anderen Pegel auszuschalten. Über den Transistor T3 wird die Primärspule Lp getaktet nach Maßgabe des zweiten Datensignals DS2 an das Versorgungspotential Vcc angeschlossen, wodurch gepulst Energie an die Sekundärspule Ls übertragen wird, die dort als Spannung Us über der Sekundärspule Ls detektierbar ist.The energy source 10 comprises a switch formed as a transistor T3, which is connected between a supply potential Vcc and the output terminal 12 is switched on and off by a driver circuit DRV in accordance with the second data signal DS2 and off. This second data signal DS2 is a binary signal having either a low level or a high level, wherein the driver circuit DRV is adapted to turn on the transistor T3 at one of the levels and turn off at the other level. The primary coil Lp is clocked via the transistor T3 in accordance with the second data signal DS2 connected to the supply potential Vcc, whereby pulsed energy is transmitted to the secondary coil Ls, which is detectable there as voltage Us on the secondary coil Ls.

Die Energiesenke 20 umfasst eine Detektorschaltung DET2 zur Erfassung der durch die Primärspule Lp hervorgerufenen Spannungsimpulse der Sekundärspannung Us über der Sekundärspule Ls. Diese Detektionsschaltung DET2 stellt das zweite Empfangssignal ES2 zur Verfügung, das bei einer störungsfreien Datenübertragung dem zweiten Datensignal DS2 entspricht.The energy sink 20 comprises a detector circuit DET2 for detecting the voltage pulses of the secondary voltage Us across the secondary coil Ls caused by the primary coil Lp. This detection circuit DET2 provides the second received signal ES2, which corresponds to the second data signal DS2 in the event of trouble-free data transmission.

Die Mess- und Auswerteschaltung 50 umfasst in dem Beispiel gemäß 3 eine als Stromspiegel ausgebildete Strommessanordnung, wobei ein erster Transistor T1 des Stromspiegels als Diode verschaltet und zwischen das Versorgungspotential Vcc und den durch die Treiberschaltung DRV angesteuerten Transistor T3 geschaltet ist. Der zweite Transistor T2 des Stromspiegels stellt einen Strom I2 als Strommesssignal zur Verfügung, der proportional zu dem den ersten Transistor T1 durchfließenden Strom ist, wobei dieser Strom dem Primärstrom Ip entspricht.The measuring and evaluation circuit 50 comprises in the example according to 3 a current measuring arrangement in the form of a current mirror, wherein a first transistor T1 of the current mirror is connected as a diode and connected between the supply potential Vcc and the transistor T3 controlled by the driver circuit DRV. The second transistor T2 of the current mirror provides a current I2 as a current measurement signal which is proportional to the current flowing through the first transistor T1, this current corresponding to the primary current Ip.

Dieses Strommesssignal I2 ist einer Auswerteschaltung 55 zugeführt, die abhängig vom Vergleich dieses Stromsignals I2 mit einem Referenzsignal REF abhängig von dem zweiten Datensignal DS2 das erste Empfangssignal ES1 zur Verfügung stellt.This current measurement signal I2 is an evaluation circuit 55 supplied, which, depending on the comparison of this current signal I2 with a reference signal REF depending on the second data signal DS2 provides the first received signal ES1.

Zur Einstellung der Eingangsimpedanz der Energiesenke 20 ist in dem Ausführungsbeispiel ein Transistor T4 vorgesehen, der zwischen die Eingangsklemme 22 und das zweite Bezugspotential GND geschaltet ist, um den Eingang der Energiesenke 20 nach Maßgabe des ersten Datensignals DS1 kurzzuschließen. Dieses erste Datensignal DS1 ist einer den Transistor T4 ansteuernden Ansteuerschaltung 40 zugeführt.For setting the input impedance of the energy sink 20 In the embodiment, a transistor T4 is provided between the input terminal 22 and the second reference potential GND is connected to the input of the energy sink 20 to short in accordance with the first data signal DS1. This first data signal DS1 is a drive circuit driving the transistor T4 40 fed.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß 3a wird nachfolgend anhand von 3b veranschaulicht, wobei 3b untereinander dargestellt beispielhafte zeitliche Verläufe des zweiten Datensignals DS2, des ersten Datensignals DS1, des Primärstromes Ip sowie des ersten Empfangssignals ES1 zeigt.The operation of the circuit according to 3a is described below by means of 3b illustrates where 3b shows exemplary time profiles of the second data signal DS2, the first data signal DS1, the primary current Ip and the first received signal ES1.

In der Darstellung gemäß 3b wird zunächst davon ausgegangen, dass das erste Datensignal DS1 einen Low-Pegel aufweist, so dass der erste Transistor T1 nicht leitet. Für die Dauer eines zum Zeitpunkt t0 beginnenden Datenimpulses des zweiten Datensignals DS2 wird der Transistor T3 leitend angesteuert, das heißt, dass das Versorgungspotential Vcc an die Primärspule Lp angelegt wird. Hieraus resultiert ein Stromimpuls des Primärstromes Ip und entsprechend ein Impuls des Strommesssignals I2, dessen Amplitude jedoch kleiner als der vorgegebene Referenzwert REF ist.In the illustration according to 3b is first assumed that the first data signal DS1 has a low level, so that the first transistor T1 does not conduct. For the duration of a data pulse beginning at time t0 of the second data signal DS2, the transistor T3 is turned on, that is, the supply potential Vcc is applied to the primary coil Lp. This results in a current pulse of the primary current Ip and correspondingly a pulse of the current measuring signal I2, whose amplitude, however, is smaller than the predetermined reference value REF.

Das erste Datensignal DS1 wechselt in dem Beispiel zu einem Zeitpunkt t1, der nach dem dargestellten ersten Datenimpuls des zweiten Datenimpuls DS2 jedoch noch vor einem nächsten zum Zeitpunkt t2 beginnenden Datenimpuls des zweiten Datensignals DS2 liegt, von einem Low-Pegel auf einen High-Pegel, um den Transistor T4 leitend anzusteuern. Aus dem Kurzschließen der Eingangsklemme 22 der Datensenke 20 resultiert beim nächsten Einschalten des Transistor T3 mit dem zum Zeitpunkt t2 beginnenden Datenimpuls des zweiten Datensignals DS2 ein Stromimpuls des Primärstromes Ip und damit ein Impuls des Strommesssignals I2 mit einer größeren Amplitude, die nun oberhalb des Referenzwertes REF liegt. Die Auswerteschaltung 55 erzeugt dann einen High-Pegel des Empfangssignals ES1, der somit zu dem High-Pegel des ersten Datensignals DS1 korreliert.In the example, the first data signal DS1 changes from a low level to a high level at a time t1 which after the first data pulse of the second data pulse DS2 is still before a next data pulse of the second data signal DS2 starting at time t2. to drive the transistor T4 conductive. From short-circuiting the input terminal 22 the data sink 20 the next time the transistor T3 turns on, the data pulse of the second data signal DS2 beginning at time t2 results in a current pulse of the primary current Ip and thus a pulse of the current measuring signal I2 having a greater amplitude, which is now above the reference value REF. The evaluation circuit 55 then generates a high level of the received signal ES1, which thus correlates to the high level of the first data signal DS1.

Die Auswerteschaltung 55 ist beispielsweise so realisiert, dass mit jeder steigenden Flanke des zweiten Datensignals DS2 ein Zeitfenster beginnt, innerhalb dessen ein Vergleich zwischen dem Strommesssignal I2 und dem Referenzsignal REF2 erfolgt. Übersteigt das Strommesssignal I2 das Referenzsignal REF2 innerhalb dieses Zeitfensters, so wird ein Empfangssignal ES1 mit einem High-Pegel ausgegeben. Übersteigt das Strommesssignal I2 das Referenzsignal REF innerhalb dieses Zeitfensters nicht, so wird ein Empfangssignal ES1 mit einem Low-Pegel ausgegeben, der bis zum nächsten Vergleich beibehalten wird. Der Auswerteschaltung 55 ist zu diesen Zwecken das zweite Datensignal DS2 zugeführt.The evaluation circuit 55 is for example realized in such a way that with each rising edge of the second data signal DS2 a time window begins within which a comparison is made between the current measuring signal I2 and the reference signal REF2. If the current measurement signal I2 exceeds the reference signal REF2 within this time window, a receive signal ES1 with a high level is output. If the current measurement signal I2 does not exceed the reference signal REF within this time window, then a receive signal ES1 is output with a low level, which is maintained until the next comparison. The evaluation circuit 55 For these purposes, the second data signal DS2 is supplied.

4 zeigt ein mögliches Anwendungsbeispiel einer Übertragungsvorrichtung gemäß 3 für die Ansteuerung eines IGBT 102. 4 shows a possible application example of a transmission device according to 3 for controlling an IGBT 102 ,

Dem IGBT 102 ist eine Ansteuerschaltung 100 vorgeschaltet, der das Empfangssignal ES2 zugeführt ist und die den IGBT 102 nach Maßgabe dieses Empfangssignals ES2 leitend oder sperrend ansteuert. Die Ansteuerschaltung 100 des IGBT 102 umfasst außerdem Diagnosefunktionen und ist dazu ausgebildet, ein Datensignal DS1 zur Verfügung zu stellen, das beispielsweise eine Statusinformation des IGBT 102 enthält. Eine solche Statusinformation kann beispielsweise ein Abschalten des IGBT 102 zu Schutzzwecken betreffen, wobei diese Information auf die Senderseite übertragen werden soll.The IGBT 102 is a drive circuit 100 upstream of which the received signal ES2 is supplied and the IGBT 102 in accordance with this received signal ES2 controls conductive or blocking. The drive circuit 100 of the IGBT 102 also includes diagnostic functions and is configured to provide a data signal DS1 that, for example, provides status information of the IGBT 102 contains. Such status information may be, for example, turning off the IGBT 102 for protection purposes, this information should be transmitted to the transmitter side.

Dass zur Übertragung dieser Information auf die Senderseite mit der Energiequelle 10 ein Kurzschließen des Eingangs der Empfängerschaltung 20 erfolgt ist, ist bei einem solchen. schutzbedingten Abschalten unkritisch, da in diesem Fall ohnehin keine Ansteuersignals für den IGBT102 benötigt werden.That for transmitting this information to the transmitter side with the power source 10 shorting the input of the receiver circuit 20 is done is with such. protection-related shutdown uncritical, since in this case anyway no control signal for the IGBT102 are needed.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems, bei dem die Energiequelle 10 ausschließlich zur Energieübertragung, nicht auch zur Informationsübertragung, an eine Energiesenke über die Übertragungsstrecke 30 dient. Die Energiesenke umfasst in dem Ausführungsbeispiel eine Energieempfängereinheit 23, eine durch die Energieempfängereinheit 23 gespeiste Versorgungseinheit 24 und einen an die Energieversorgungseinheit 24 angeschlossenen Verbraucher 25, beispielsweise einen Sensor. Die Energiesenke 23, 24, 25 oder die Zusammenschaltung aus Übertragungsstrecke 30 und Energiesenke 23, 24, 25 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Resonanzschwingkreis ausgebil det, dem durch die Energiequelle 10 getaktet nach Maßgabe eines durch einen Taktgenerator 16 bereitgestellten Taktsignals CLK Energie zugeführt wird. Die Eigenschaften dieses Resonanzschwingkreises, wie beispielsweise dessen Güte, die Phasenlage seiner Schwingung oder die Schwingungsfrequenz sind durch einen Modulator 45 einstellbar, wobei dieser Modulator nach Maßgabe eines ersten Datensignals DS1 angesteuert ist. Das erste Datensignal DS1 wird in dem Ausführungsbeispiel abhängig von einem Analogsignal AS des Sensors 25 mittels eines Analog-Digital-Wandlers 43 und einer Kodierschaltung 44 zur Verfügung gestellt. 5 shows a further embodiment of a data transmission system according to the invention, in which the energy source 10 exclusively for energy transmission, not also for the transmission of information, to an energy sink via the transmission path 30 serves. The energy sink comprises in the exemplary embodiment an energy receiver unit 23 , one through the energy receiver unit 23 powered supply unit 24 and one to the power supply unit 24 connected consumers 25 , for example, a sensor. The energy sink 23 . 24 . 25 or the interconnection of transmission link 30 and energy sink 23 . 24 . 25 are in this embodiment ausgebil det as resonant circuit, the by the energy source 10 clocked in accordance with one by a clock generator 16 provided clock signal CLK energy is supplied. The properties of this resonant circuit, such as its quality, the phase of its oscillation or the oscillation frequency are controlled by a modulator 45 adjustable, this modulator is driven in accordance with a first data signal DS1. The first data signal DS1 in the exemplary embodiment depends on an analog signal AS of the sensor 25 by means of an analog-digital converter 43 and a coding circuit 44 made available.

Die Eigenschaften des Resonanzschwingkreises bzw. Änderungen seines Verhaltens sind durch die Mess- und Auswerteschaltung 50 erfassbar, wobei die Mess- und Auswerteschaltung 50 in dem Beispiel eine die Leistungsabgabe erfassende Detektorschaltung 51 und eine der Detektorschaltung nachgeschaltete Dekodierschaltung 52 aufweist, wobei die Dekodierschaltung 52 dazu dient, eine durch die Kodierschaltung 44 vorgenommene Signalkodierung rückgängig zu machen. Die Kodierschaltung 44 kann beispielsweise als Analog-Digital-Wandler ausgebildet sein, wobei die Dekodierschaltung dann als Digital-Analog-Wandler zur Rückgewinnung des übertragenen Signals ausgebildet ist. Selbstverständlich kann der Kodierer 44 auch dazu ausgebildet sein, beliebige weitere Kodierungen, beispielsweise geeignete Kanalkodierungen zur Erhöhung der Übertragungssicherheit vorzunehmen, die durch den Dekodierer 52 rückgängig gemacht werden.The properties of the resonant circuit or changes in its behavior are determined by the measurement and evaluation circuit 50 detectable, with the measurement and evaluation circuit 50 in the example, a detection circuit detecting the power output 51 and a decoder circuit connected downstream of the detector circuit 52 wherein the decoder circuit 52 this is served by the coding circuit 44 undo the signal coding made. The coding circuit 44 may for example be designed as an analog-to-digital converter, wherein the decoding circuit is then designed as a digital-to-analog converter for recovering the transmitted signal. Of course, the encoder can 44 also be designed to make any further encodings, for example, suitable channel encodings to increase the transmission security, by the decoder 52 be undone.

In der als Resonanzschwingkreis ausgebildeten Energiesenke 23, 24, 25 steht ein periodisches Signal S1 zur Verfügung, das als Taktsignal für den Analog-Digital-Wandler 43 und die Kodierschaltung 44 dient. Diese beiden Schaltungskomponenten 43, 44 sowie der Modulator 45 werden ebenso wie der Sensor 25 durch die Versorgungsschaltung 24 versorgt, die aus diesem periodischen Signal ein gleichgerichtetes Versorgungssignal für diese Schaltungskomponenten 25, 43, 44, 45 zur Verfügung stellt. Die Frequenz dieses periodischen Signals S1 stimmt dabei mit der Frequenz des Taktsignals CLK überein.In the trained as resonant circuit energy sink 23 . 24 . 25 is a periodic signal S1 available as a clock signal for the analog-to-digital converter 43 and the coding circuit 44 serves. These two circuit components 43 . 44 as well as the modulator 45 become as well as the sensor 25 through the supply circuit 24 supplies, from this periodic signal, a rectified supply signal for these circuit components 25 . 43 . 44 . 45 provides. The frequency of this periodic signal S1 coincides with the frequency of the clock signal CLK.

6 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel einer Schaltung gemäß 5. Bei der Schaltung gemäß 6 umfasst die Übertragungstrecke 30 einen Transformator TR mit einer Primärspule Lp und einer Sekundärspule Ls, wobei der Transformator TR mit den an seiner Sekundärseite angeschlossenen Schaltungskomponenten einen Resonanzschwingkreis bildet. Der Energieempfänger 23 umfasst in dem Beispiel einen Kondensator, der parallel zu der Sekundärspule Ls geschaltet ist und über dem eine Spannung Uc1 anliegt. Parallel zu diesem Kondensator C1 liegt die Versorgungsschaltung, die in dem Beispiel eine Reihenschaltung einer Diode D1, eines Widerstandes R1 und eines Kondensators C2 umfasst, wobei über diesem Kondensator C2 eine Versorgungsspannung Uv für den Verbraucher 25 anliegt. 6 shows a circuit implementation example of a circuit according to 5 , In the circuit according to 6 includes the transmission link 30 a transformer TR having a primary coil Lp and a secondary coil Ls, wherein the transformer TR forms a resonant circuit with the circuit components connected to its secondary side. The energy receiver 23 In the example, this comprises a capacitor which is connected in parallel with the secondary coil Ls and across which a voltage Uc1 is applied. Parallel to this capacitor C1 is the supply circuit, which comprises in the example a series connection of a diode D1, a resistor R1 and a capacitor C2, wherein over this capacitor C2, a supply voltage Uv for the consumer 25 is applied.

C1, C2C1, C2: Kondensatorencapacitors
CLKCLK: Taktsignalclock signal
D1D1: Diodediode
DET2DET 2: Detektorschaltungdetector circuit
DS1DS1: erstes Datensignalfirst data signal
DS2DS2: zweites Datensignalsecond data signal
Eout, EinE out, One: Energieenergy
ESIT: erstes Empfangssignalfirst receive signal
ES2ES2: zweites Empfangssignalsecond receive signal
GND1, GND2GND1, GND2: Bezugspotentialereference potentials
I2I2: StrommesssignalCurrent measurement signal
Ipip: Primärstromprimary current
LpLp: Primärspuleprimary coil
Lsls: Sekundärspulesecondary coil
T1-T4T1-T4: Transistorentransistors
TR1TR1: Transformatortransformer
Uc1uc1: Spannungtension
Upup: Primärspannungprimary voltage
UsUs: Sekundärspannungsecondary voltage
VccVcc: Versorgungspotentialsupply potential
ZinZin: Eingangsimpedanzinput impedance
1010: Energiequelleenergy
1212: Ausgang der Energiequelleoutput the source of energy
1616: Taktgeneratorclock generator
2020: Energiesenkeenergy sink
2222: Eingang der Energiesenkeentrance the energy sink
2323: Energieempfängerenergy receiver
2424: Versorgungsschaltungsupply circuit
2525: Sensorsensor
3030: Übertragungsstrecketransmission path
4040: Einstelleinheitadjustment
4343: Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
4444: Kodierschaltungcoding
4545: Modulatormodulator
5050: Mess- und Auswerteeinheitmeasurement and evaluation unit
5151: Detektorschaltungdetector circuit
5252: Dekodierschaltungdecoding circuit
5555: Auswerteschaltungevaluation
102102: Ansteuerschaltung des IGBTdrive circuit of the IGBT
102102: IGBTIGBT

Claims

Data transmission system, comprising: - an energy source ( 10 ) with an output ( 12 ) on the release of energy, - an energy sink ( 20 ; 23 . 24 . 25 ) with an input ( 22 ), for energy intake, - a transmission link ( 30 ) between the output ( 12 ) of the energy source ( 10 ) and the entrance ( 22 ) of the energy sink ( 20 ), characterized by the following additional features: - one to the energy sink ( 20 ) coupled impedance adjusting unit ( 40 ; 43 . 44 . 45 ), which according to a first data signal (DS1) has an input impedance of the energy sink ( 20 ), - one to the energy source ( 10 ) coupled measuring and evaluation unit ( 50 ; 51 . 52 ), which are connected to the output ( 12 ) of the energy source ( 10 ) delivered power to provide depending on an instantaneous value or a time course of this output power from the first data signal (DS1) dependent first received signal (ES1).

Device according to Claim 1, in which the measuring and evaluation circuit ( 50 ) compares a signal (I1) dependent on the power output with a reference signal (REF) and, depending on the result of the comparison, provides the first data reception signal (ES1).

Device according to Claim 1 or 2, in which the energy source ( 10 ) in accordance with a second data signal (DS2) pulsed energy to the energy sink ( 20 ) and at which the energy sink sends a signal to the input terminal ( 22 ) connected detection circuit (DET2) for detecting received energy pulses and for providing a second data reception signal (ES2).

Device according to one of the preceding claims, in which the transmission path ( 30 ) a transformer with a primary coil (Lp) coupled to the energy source and one to the energy sink ( 20 ) has coupled secondary coil (Ls).

Device according to one of the preceding claims, in which the energy source ( 10 ) Circuit means (Vcc, DRV, T4) for pulsed application of voltage pulses to the output terminal ( 12 ) in accordance with the second data signal (DS2).

Apparatus according to claim 7, wherein the measuring and evaluation circuit ( 50 ) one the current (I2) to the output terminal ( 12 ) sensing current measuring arrangement (T1, T2), which provides a current measurement signal (I1), which is dependent on the output power.

Device according to one of the preceding claims, in which the energy sink ( 20 ) one to the input terminal ( 22 ) of the energy sink connected controllable resistor (T4), which is controlled by the first data signal (DS1) and which serves to change the input impedance.

Device according to Claim 1, in which the transmission path ( 30 ) with the energy sink ( 22 . 23 . 24 ) forms a resonant circuit.

Device according to Claim 8, in which the transmission path ( 30 ) comprises a transformer (Lp, Ls) and the energy source ( 10 ) Energy clocked to the output terminal ( 12 ) transmits.

Apparatus according to claim 8 or 9, wherein the measuring and evaluation circuit ( 51 . 52 ) determines the time course of the delivered service.

Method for transmitting a first data signal (DS1) from an energy sink ( 20 ; 23 . 24 . 25 ), which has an entrance ( 22 ) to the energy intake, to an energy source ( 10 ), which has an output ( 12 ) to the energy delivery to an input ( 22 ) of the energy sink ( 20 ) coupled transmission line, wherein an input impedance (Zin) of the energy sink ( 20 ; 23 . 24 . 25 ) is varied in accordance with the first data signal (DS1) and for the reconstruction of the first data signal (DS1) the power output of the energy source (DS1) 10 ) is determined.

Method according to Claim 11, in which a second data signal (DS2) from the energy source (DS2) 10 ) to the energy sink ( 20 ) is transmitted by the energy source ( 10 ) power is modulated in accordance with the second data signal (DS2) and in the energy sink ( 20 ; 23 . 24 . 25 ) Changes in the transmitted power are detected.