JP2023531362A - 差動信号双方向アイソレーション通信回路及び方法 - Google Patents

Abstract

差動信号双方向アイソレーション通信回路及び方法であって、当該回路は、第１の方向からの第１の差動信号を受信し、当該第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第１の検波回路（Ｕ１）と、第２の方向からの第２の差動信号を受信し、当該第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第２の検波回路（Ｕ５）と、当該第１の検波回路（Ｕ１）と当該第２の検波回路（Ｕ５）との間に設置され、通信アイソレーションを実行するためのアイソレーション調整回路（１）と、当該第１の差動信号及び／又は当該第２の差動信号に従ってウェイクアップされ、当該双方向アイソレーション通信回路が低電流動作モードから通常動作モードに移行して通信アイソレーションを実行することを可能にするためのウォッチドッグ回路と、を含む。【選択図】図４

Description

本出願の実施例は、電子差動通信の技術分野に関し、特に、差動信号双方向アイソレーション通信回路及び方法に関する。

自動車の電子差動通信に強力な干渉防止能力を持たせるために、ＣＡＮバス、デイジーチェーンなどはいずれも差動信号を情報の双方向伝送に使用する。新エネルギー車又は他の新エネルギー高圧エネルギー貯蔵システムでは、バッテリ電圧が４００Ｖ以上と高いため、高電圧の安全性及び通信品質の要件により、ＥＣＵ間の通信又はＥＣＵ内の異なる電圧レベルの一部の回路間の通信は、いずれもアイソレーション対策を採用する必要がある。

磁気結合アイソレーションチップや容量結合アイソレーションチップなど、アイソレーション通信を実現できるデバイスは数多く市場に出回っており、このタイプのチップは、電磁干渉にある程度の抑制能力を備えており、単一レベルの信号アイソレーションを実現できるが、ＣＡＮやデイジーチェーンなどの差動信号アイソレーションには使用できない。低電圧差動信号伝送（ＬＶＤＳ）は、高性能コンバーター及び高帯域幅ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣＩ／Ｏでよく使用される高速インターフェースである。差動信号伝送は、外部電磁干渉（ＥＭＩ）に強力な抑制能力を有するが、例えばアイソレーションチップの入力差動振幅は、比較的低く、一般に０．５Ｖ以下であり、入力電圧範囲は２．５Ｖ未満であり、チップは、高速通信を実現するために、差動アンプを低スイング、低電流の対応回路として設計するが、ＣＡＮ及びデイジーチェーンの４．５Ｖから５Ｖの入力電圧範囲には適応できない。差動信号のアイソレーション対策のもう１つの一般的な解決策は、通信トランスや高電圧コンデンサなどのパッシブデバイスを使用することである。コンデンサは、ホットプラグプロセスで短絡として機能するため、バッテリセル管理チップなどのデバイスに、より高い電気的ストレスに耐えるようにする。また、エネルギーの制限により、通信距離が制限されるので、ボード内通信適用のみが推奨される。ボード間の通信アイソレーションによく使用される通信トランスは、現在の加工技術制限で、自動的に大量生産することができず、通信トランスの故障率は、他の電子素子よりもはるかに高くなり、システムの機能に影響を与える。

そこで、本出願の実施例は、従来技術の欠陥を克服するために、差動信号双方向アイソレーション通信回路及び方法を提供する。

本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信回路を提供し、第１の方向からの第１の差動信号を受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第１の検波回路と、第２の方向からの第２の差動信号を受信し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第２の検波回路と、前記第１の検波回路と前記第２の検波回路との間に設置され、通信アイソレーションを実行するためのアイソレーション調整回路と、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号に従ってウェイクアップされ、前記双方向アイソレーション通信回路が低電流動作モードから通常動作モードに移行して通信アイソレーションを実行することを可能にするためのウォッチドッグ回路と、を含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記アイソレーション調整回路は、第２の方向からの入力信号に基づき、前記第１の検波回路を駆動するための第１の駆動回路と、第１の方向からの入力信号に基づき、前記第２の検波回路を駆動するための第２の駆動回路と、前記第１の検波回路に接続して、前記第１のレベル信号を第１の高周波信号に変換するための第１の調整回路と、前記第２の検波回路に接続して、前記第２のレベル信号を第２の高周波信号に変換するための第２の調整回路と、前記第１の駆動回路に接続して、前記第１の駆動回路に入力された第３のレベル信号を第３の高周波信号に変換するための第３の調整回路と、前記第２の駆動回路に接続して、前記第２の駆動回路に入力された第４のレベル信号を第４の高周波信号に変換するための第４の調整回路と、前記第１の調整回路と前記第４の調整回路との間に接続されるための第１のアイソレーション装置と、前記第２の調整回路と前記第３の調整回路との間に接続されるための第２のアイソレーション装置とを含む。

本出願の実施例の特定の実現では、低電流動作モードで電力を取得し、前記ウォッチドッグ回路をウェイクアップするためのウェイクアップ回路をさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第２の差動信号と前記ウェイクアップ回路との間に接続されており、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号が存在する場合、前記ウェイクアップ回路によって前記ウォッチドッグ回路をウェイクアップするための第３のアイソレーション装置をさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第１のアイソレーションコンポーネント及び／又は前記第２のアイソレーションコンポーネント及び／又は前記第３のアイソレーションコンポーネントは、高電圧アイソレーションである。

本出願の実施例の特定の実現では、前記ウォッチドッグ回路がウェイクアップされた場合、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードにさせ、それ以外の場合、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードにさせるための電源装置をさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記電源装置は、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードにさせるためのワイド入力リニア電圧レギュレータと、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードにさせるための低消費電力リニア電圧レギュレータとを含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記電源装置はさらに、前記双方向アイソレーション通信回路の反対側の双方向アイソレーション通信回路に電力を供給するための二次側回路モジュールを含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第１の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第１の検波回路の２つの入力端で第１の差動信号を形成するための第１の抵抗と、前記第２の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第２の検波回路の２つの入力端で第２の差動信号を形成するための第２の抵抗とをさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第１の検波回路及び／又は前記第２の検波回路は、２段差動増幅回路であり、前記２段差動増幅回路は、第１のアンプ及び第２のアンプからなる２つのフォロワ回路、バイアス回路及び演算アンプを含み、減算後に差動信号を出力する。

本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信方法をさらに提供し、第１の方向からの第１の差動信号を受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制することと、第２の方向からの第２の差動信号を受信し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制することと、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号に従ってウェイクアップされて、低電流動作モードから通常動作モードに移行して、入力信号に対して通信アイソレーションを実行することとを含む。

本出願の実施例では、本出願の実施例は、第１の検波回路及び第２の検波回路によって、第１の方向からの第１の差動信号及び第２の方向からの第２の差動信号をそれぞれ受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制する。本出願の実施例は、入出力端で信号の周波数、振幅などのレベル特徴を変更せず、通信の双方向ウェイクアップ、双方向伝送を実現することができる。

以下、本出願の実施例のいくつかの特定の実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明するが、例示的であり限定的ではない。図面の中の同じ参照番号は、同じ又は類似の構成要素又は部分を示す。これらの図面が必ずしも比率で描かれるとは限られない。

通常の高電圧バッテリ管理システムの概略図である。

本出願の分散システムアイソレーション通信回路の概略図である。

オンボードレベルのアイソレーション通信適用の概略図である。

差動信号双方向アイソレーション通信回路の概略回路図である。

第１の方向側差動信号双方向アイソレーション通信回路の電源の概略図である。

検波回路の差動回路アーキテクチャの概略図である。

本出願の分散システムアイソレーション通信方法のフローチャートである。

通常、高電圧バッテリ管理システムは、図１に示すように、主に、複数のバッテリセルが直列接続されているシステムを監視及び管理する。ＩＣｎは、バッテリセル電圧取得チップであり、ｉｓｏＩＣｎは、半導体アイソレーションデバイスである。差動信号は、ｉｓｏＩＣｎを介して段階的に伝達される。分散システムでは、図２の分散システムアイソレーション通信適用に示すように、シングルボードのバッテリ互換性を確保するために、ボード間通信に２つのｉｓｏＩＣｎが必要である。図３のオンボードレベルのアイソレーション通信適用に示すように、集中型システムＩＣｎとＩＣｎ＋１との間に必要なアイソレーションデバイスは、１つのみである。

オンボードレベルのアイソレーション通信適用のシステムについて、アイソレーションチップの電力供給は、アイソレーションされた両側の電源によってそれぞれ提供される。分散システムのアイソレーション通信の電力供給は、車のバッテリ及び片側のオンボード電源で集中に提供できる。オンボードレベルの電力供給は、５Ｖにすることができ、バッテリ管理システムにおけるＡＦＥによって提供できる。車のバッテリは通常、１２Ｖ又は２４Ｖの電源である。アイソレーションチップ側のＬＤＯは、電圧範囲が広く、５Ｖ／１２Ｖ／２４Ｖの電力供給に適している。

以下、本発明の実施例の図面を参照して、さらに本発明の実施例の特定の実現を説明する。

本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信回路を提供し、図４に示すように、前記回路は、第１の方向からの第１の差動信号を受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第１の検波回路Ｕ１と、第２の方向からの第２の差動信号を受信し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第２の検波回路Ｕ５と、前記第１の検波回路Ｕ１と前記第２の検波回路Ｕ５との間に設置され、通信アイソレーションを実行するためのアイソレーション調整回路１と、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号に基づきウェイクアップされ、前記双方向アイソレーション通信回路を低電流動作モードから通常動作モードに移行させて通信アイソレーションを実行するためのウォッチドッグ回路Ｕ１２と、を含む。

本出願の実施例は、入出力端で信号の周波数、振幅などのレベル特徴を変更せず、通信の双方向ウェイクアップ、双方向伝送を実現することができる。

本出願の実施例の特定の実現では、前記アイソレーション調整回路１は、第２の方向からの入力信号に基づき、前記第１の検波回路Ｕ１を駆動するための第１の駆動回路Ｕ８と、第１の方向からの入力信号に基づき、前記第２の検波回路Ｕ５を駆動するための第２の駆動回路Ｕ４と、前記第１の検波回路Ｕ１に接続されて、前記第１のレベル信号を第１の高周波信号に変換するための第１の調整回路Ｕ２と、前記第２の検波回路Ｕ５に接続されて、前記第２のレベル信号を第２の高周波信号に変換するための第２の調整回路Ｕ６と、前記第１の駆動回路Ｕ２に接続されて、前記第１の駆動回路Ｕ８に入力された第３のレベル信号を第３の高周波信号に変換するための第３の調整回路Ｕ７と、前記第２の駆動回路Ｕ４に接続されて、前記第２の駆動回路Ｕ４に入力された第４のレベル信号を第４の高周波信号に変換するための第４の調整回路Ｕ３と、前記第１の調整回路Ｕ２と前記第４の調整回路Ｕ３との間に接続される第１のアイソレーション装置Ｕ９と、前記第２の調整回路Ｕ６と前記第３の調整回路Ｕ７との間に接続される第２のアイソレーション装置Ｕ１０と、を含む。

本出願の実施例は、駆動回路、調整回路及びアイソレーション装置によって、双方向ウェイクアップ及び双方向伝送を実現し、前記駆動回路、調整回路、アイソレーション装置、検波回路及びウォッチドッグは全て、半導体アイソレーションデバイスを使用して実現される。本出願の実施例で使用される半導体アイソレーションデバイスは、通信トランス又はコンデンサを置き換え、多くの手動生産リンクを備えた電子部品を排除し、回路の故障率を明らかに改善し、製品の歩留まりと製品の信頼性を大幅に向上させることができる。本出願の実施例で使用される半導体アイソレーションデバイスは、ホットプラグプロセスのチップ及周辺デバイスへのサージ電流の影響を回避し、製品の信頼性を大幅に向上させることができる。本発明は、従来のアイソレーションデバイスの解決策と比較して、デイジーチェーンなどの差動信号伝送を実現することができ、システムの電力供給の解決策を簡素化することができる。本発明は、体積が比較的小さい半導体アイソレーションデバイスを使用して差動信号伝送を実現し、製品の小型化と薄型化に有益である。

本出願の実施例の別の特定の実現では、本出願の実施例は、低電流動作モードで電力を取得し、前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２をウェイクアップするためのウェイクアップ回路Ｕ１６をさらに含む。

本出願の実施例のウェイクアップ回路Ｕ１６は、ウェイクアップ動作の正確な実行を容易にし、ウェイクアップ動作の遅延によるアイソレーション通信故障を回避する。

本出願の実施例のさらに別の特定の実現では、本出願の実施例はさらに、前記第２の差動信号と前記ウェイクアップ回路Ｕ１６との間に接続され、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号が存在する場合、前記ウェイクアップ回路Ｕ１６によって前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２をウェイクアップするための第３のアイソレーション装置Ｕ１３を含む。

本出願の実施例は、前記第３のアイソレーション装置Ｕ１３によって、前記第２の差動信号及びウェイクアップ回路によって伝送される前記第１の差動信号をアイソレーションし、双方向伝送及びアイソレーションの効果をさらに確保する。

具体的に、前記第１のアイソレーション装置Ｕ９及び／又は前記第２のアイソレーション装置Ｕ１０及び／又は前記第３のアイソレーション装置Ｕ１３は、高電圧アイソレーションである。本出願の実施例は、高電圧アイソレーションに限定されず、容量性又は磁気的アイソレーション回路モジュールであってもよい。

本出願の実施例のさらに別の特定の実現では、本出願の実施例は、前記ウォッチドッグ回路がウェイクアップされる場合、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードに移行させ、さもなければ、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させるための電源装置２をさらに含む。

具体的に、図５を参照すると、前記電源装置２は、以下を含む。

ワイド入力リニア電圧レギュレータＵ１４は、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して、通常動作モードに移行させる。低消費電力リニア電圧レギュレータＵ１１は、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させる。

具体的に、前記低消費電力リニア電圧レギュレータＵ１１は、低電流動作モードで、ウォッチドッグ回路Ｕ１２のみを充電するため、最大出力電流が小さくなり、低消費電力設計を実現しやすい。

前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２は、前記ウェイクアップ回路Ｕ１６によってウェイクアップされる場合、スイッチを制御することによって、前記ワイド入力リニア電圧レギュレータＵ１４が、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードに移行させるようにし、さもなければ、前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２は、スイッチを制御することによって、前記低消費電力リニア電圧レギュレータＵ１１が前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させるようにする。

具体的に、前記電源装置２は、以下をさらに含む。

二次側回路モジュールＵ１５は、前記双方向アイソレーション通信回路の他方側の双方向アイソレーション通信回路に電力を供給する。

本出願の実施例は、従来のアイソレーションデバイスと比べると、電源モジュール回路におけるアーキテクチャが最適化されており、低待機電力消費及び双方向ウェイクアップを実現することができる。

本出願実施例は、以下をさらに含む。

第１の抵抗Ｒ１は、前記第１の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第１の検波回路の２つの入力端で第１の差動信号を形成する。第２の抵抗Ｒ２は、前記第２の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第２の検波回路の２つの入力端で第２の差動信号を形成する。

本出願の実施例のさらに別の特定の実現では、図６を参照し、本出願の実施例の前記第１の検波回路及び／又は前記第２の検波回路は、２段差動増幅回路であり、前記２段差動増幅回路は、第１のアンプＡＭＰ１及び第２のアンプＡＭＰ２からなる２つのフォロワ回路、バイアス回路ＢＩＡＳ及び演算アンプＡＭＰ３を含み、減算後に、調整回路の入力のための差動信号を出力する。

異なる電圧振幅及び駆動電流の差動信号に適応するために、アイソレーション回路の外部には、抵抗をＲ１及びＲ２端に直列・並列に接続して、出力電圧の最大振幅を調整することができる。これにより、様々な差動入力回路のレベル振幅の調整に適応する。

以上の関連する差動信号双方向アイソレーション通信回路は、半導体デバイスとして製造されて実施される。マルチチップコンポーネント構成(ＭＣＭ)を使用して、回路とアイソレーション装置をそれぞれ製造し、２つのコンポーネントをワイヤボンディングで電気的に接続し、パッケージ化して単一の半導体デバイスを製造する。

前述の回路に対応して、本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信方法をさらに提供し、図７を参照すると、前記方法は、以下を含む。

Ｓ１、第１の方向からの第１の差動信号を受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制する。

Ｓ２、第２の方向からの第２の差動信号を受信し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制する。

Ｓ３、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号に従ってウェイクアップされて、低電流動作モードから通常動作モードに移行して、入力信号に対して通信アイソレーションを実行する。

本出願の実施例は、入出力端で信号の周波数、振幅などのレベル特徴を変更せず、通信の双方向ウェイクアップ、双方向伝送を実現することができる。

なお、本明細書における各実施例は、漸進的に説明され、各実施例の間の同じ又は類似の部分について、互いに参照すればよく、各実施例はいずれも他の実施例との相違点を主に説明する。特に、デバイス及びシステムの実施例については、基本的に方法の実施例に類似するため、説明は比較的簡単であり、関連する部分について、方法の実施例の説明の部分を参照すればよい。上記のデバイス及びシステムの実施例はただ例示的なものであり、別個の部材として説明されたユニットは、物理的に分離されてもよいし、又はそうではなくてもよく、ユニットとして表示される部分は、物理ユニットであってもよいし、又はそうではなくてもよく、即ち、１つの場所に位置してもよいし、又は複数のネットワークユニットに分散されてもよい。実際の必要に応じて、そのうち一部又は全てのモジュールを選択して、本実施例の技術的解決策の目的を実現することができる。当業者は、進歩性に値する労働をせず、理解し、実施することができる。

上記は、本出願の特定の実施形態に過ぎないが、本出願の保護範囲は、これに限定されない。本出願に開示された技術範囲内で当業者によって容易に想到される変更又は置換も、本出願の保護範囲に含まれるべきである。そのため、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲に従うべきである。

本出願の実施例は、電子差動通信の技術分野に関し、特に、差動信号双方向アイソレーション通信回路及び方法に関する。

自動車の電子差動通信に強力な干渉防止能力を持たせるために、ＣＡＮバス、デイジーチェーンなどはいずれも差動信号を情報の双方向伝送に使用する。新エネルギー車又は他の新エネルギー高圧エネルギー貯蔵システムでは、バッテリ電圧が４００Ｖ以上と高いため、高電圧の安全性及び通信品質の要件により、ＥＣＵ間の通信又はＥＣＵ内の異なる電圧レベルの一部の回路間の通信は、いずれもアイソレーション対策を採用する必要がある。

磁気結合アイソレーションチップや容量結合アイソレーションチップなど、アイソレーション通信を実現できるデバイスは数多く市場に出回っており、このタイプのチップは、電磁干渉にある程度の抑制能力を備えており、単一レベルの信号アイソレーションを実現できるが、ＣＡＮやデイジーチェーンなどの差動信号アイソレーションには使用できない。低電圧差動信号伝送（ＬＶＤＳ）は、高性能コンバーター及び高帯域幅ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣＩ／Ｏでよく使用される高速インターフェースである。差動信号伝送は、外部電磁干渉（ＥＭＩ）に強力な抑制能力を有するが、例えばアイソレーションチップの入力差動振幅は、比較的低く、一般に０．５Ｖ以下であり、入力電圧範囲は２．５Ｖ未満であり、チップは、高速通信を実現するために、差動アンプを低スイング、低電流の対応回路として設計するが、ＣＡＮ及びデイジーチェーンの４．５Ｖから５Ｖの入力電圧範囲には適応できない。差動信号のアイソレーション対策のもう１つの一般的な解決策は、通信トランスや高電圧コンデンサなどのパッシブデバイスを使用することである。コンデンサは、ホットプラグプロセスで短絡として機能するため、バッテリセル管理チップなどのデバイスに、より高い電気的ストレスに耐えるようにする。また、エネルギーの制限により、通信距離が制限されるので、ボード内通信適用のみが推奨される。ボード間の通信アイソレーションによく使用される通信トランスは、現在の加工技術制限で、自動的に大量生産することができず、通信トランスの故障率は、他の電子素子よりもはるかに高くなり、システムの機能に影響を与える。

そこで、本出願の実施例は、従来技術の欠陥を克服するために、差動信号双方向アイソレーション通信回路及び方法を提供する。

本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信回路を提供し、第１の方向からの第１の差動対を受信し、前記第１の差動対を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第１の検波回路と、第１の方向とは反対の方向である第２の方向からの第２の差動対を受信し、前記第２の差動対を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第２の検波回路と、前記第１の検波回路と前記第２の検波回路との間に設置され、通信アイソレーションを実行するためのアイソレーション調整回路と、前記第１の差動対及び／又は前記第２の差動対に従ってウェイクアップされ、前記双方向アイソレーション通信回路が第１のモードから第２のモードに移行して通信アイソレーションを実行することを可能にするためのウォッチドッグ回路と、を含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記アイソレーション調整回路は、第２の方向からの入力信号に基づき、前記第１の検波回路を駆動するための第１の駆動回路と、第１の方向からの入力信号に基づき、前記第２の検波回路を駆動するための第２の駆動回路と、前記第１の検波回路に接続して、前記第１のレベル信号を第１の高周波信号に変換するための第１の調整回路と、前記第２の検波回路に接続して、前記第２のレベル信号を第２の高周波信号に変換するための第２の調整回路と、前記第１の駆動回路に接続して、前記第１の駆動回路に入力された第３のレベル信号を第３の高周波信号に変換するための第３の調整回路と、前記第２の駆動回路に接続して、前記第２の駆動回路に入力された第４のレベル信号を第４の高周波信号に変換するための第４の調整回路と、前記第１の調整回路と前記第４の調整回路との間に接続されるための第１のアイソレーション装置と、前記第２の調整回路と前記第３の調整回路との間に接続されるための第２のアイソレーション装置とを含む。

本出願の実施例の特定の実現では、第１のモードで電力を取得し、前記ウォッチドッグ回路をウェイクアップするためのウェイクアップ回路をさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第２の差動対と前記ウェイクアップ回路との間に接続されており、前記第１の差動対及び／又は前記第２の差動対が存在する場合、前記ウェイクアップ回路によって前記ウォッチドッグ回路をウェイクアップするための第３のアイソレーション装置をさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第１のアイソレーションコンポーネント及び／又は前記第２のアイソレーションコンポーネント及び／又は前記第３のアイソレーションコンポーネントは、高電圧アイソレーションである。

本出願の実施例の特定の実現では、前記ウォッチドッグ回路がウェイクアップされた場合、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して第２のモードにさせ、それ以外の場合、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して第１のモードにさせるための電源装置をさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記電源装置は、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して第２のモードにさせるためのワイド入力リニア電圧レギュレータと、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して第１のモードにさせるための低消費電力リニア電圧レギュレータとを含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記電源装置はさらに、前記双方向アイソレーション通信回路の反対側の双方向アイソレーション通信回路に電力を供給するための二次側回路モジュールを含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第１の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第１の検波回路の２つの入力端で第１の差動対を形成するための第１の抵抗と、前記第２の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第２の検波回路の２つの入力端で第２の差動対を形成するための第２の抵抗とをさらに含む。

本出願の実施例の特定の実現では、前記第１の検波回路及び／又は前記第２の検波回路は、２段差動増幅回路であり、前記２段差動増幅回路は、第１のアンプ及び第２のアンプからなる２つのフォロワ回路、バイアス回路及び演算アンプを含み、減算後に差動信号を出力する。

本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信方法をさらに提供し、第１の方向からの第１の差動対を受信し、前記第１の差動対を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制することと、第２の方向からの第２の差動対を受信し、前記第２の差動対を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制することと、前記第１の差動対及び／又は前記第２の差動対に従ってウェイクアップされて、第１のモードから第２のモードに移行して、入力信号に対して通信アイソレーションを実行することとを含む。

本出願の実施例では、本出願の実施例は、第１の検波回路及び第２の検波回路によって、第１の方向からの第１の差動対及び第２の方向からの第２の差動対をそれぞれ受信し、前記第１の差動対を第１のレベル信号に変換し、前記第２の差動対を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制する。本出願の実施例は、入出力端で信号の周波数、振幅などのレベル特徴を変更せず、通信の双方向ウェイクアップ、双方向伝送を実現することができる。

以下、本出願の実施例のいくつかの特定の実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明するが、例示的であり限定的ではない。図面の中の同じ参照番号は、同じ又は類似の構成要素又は部分を示す。これらの図面が必ずしも比率で描かれるとは限られない。

通常の高電圧バッテリ管理システムの概略図である。

本出願の分散システムアイソレーション通信回路の概略図である。

オンボードレベルのアイソレーション通信適用の概略図である。

差動信号双方向アイソレーション通信回路の概略回路図である。

第１の方向側差動信号双方向アイソレーション通信回路の電源の概略図である。

検波回路の差動回路アーキテクチャの概略図である。

本出願の分散システムアイソレーション通信方法のフローチャートである。

通常、高電圧バッテリ管理システムは、図１に示すように、主に、複数のバッテリセルが直列接続されているシステムを監視及び管理する。ＩＣｎは、バッテリセル電圧取得チップであり、ｉｓｏＩＣｎは、半導体アイソレーションデバイスである。差動信号は、ｉｓｏＩＣｎを介して段階的に伝達される。分散システムでは、図２の分散システムアイソレーション通信適用に示すように、シングルボードのバッテリ互換性を確保するために、ボード間通信に２つのｉｓｏＩＣｎが必要である。図３のオンボードレベルのアイソレーション通信適用に示すように、集中型システムＩＣｎとＩＣｎ＋１との間に必要なアイソレーションデバイスは、１つのみである。

オンボードレベルのアイソレーション通信適用のシステムについて、アイソレーションチップの電力供給は、アイソレーションされた両側の電源によってそれぞれ提供される。分散システムのアイソレーション通信の電力供給は、車のバッテリ及び片側のオンボード電源で集中に提供できる。オンボードレベルの電力供給は、５Ｖにすることができ、バッテリ管理システムにおけるＡＦＥによって提供できる。車のバッテリは通常、１２Ｖ又は２４Ｖの電源である。アイソレーションチップ側のＬＤＯは、電圧範囲が広く、５Ｖ／１２Ｖ／２４Ｖの電力供給に適している。

以下、本発明の実施例の図面を参照して、さらに本発明の実施例の特定の実現を説明する。

本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信回路を提供し、図４に示すように、前記回路は、第１の方向からの第１の差動対を受信し、前記第１の差動対を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第１の検波回路Ｕ１と、第２の方向からの第２の差動対を受信し、前記第２の差動対を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第２の検波回路Ｕ５と、前記第１の検波回路Ｕ１と前記第２の検波回路Ｕ５との間に設置され、通信アイソレーションを実行するためのアイソレーション調整回路１と、前記第１の差動対及び／又は前記第２の差動対に基づきウェイクアップされ、前記双方向アイソレーション通信回路を低電流動作モードから通常動作モードに移行させて通信アイソレーションを実行するためのウォッチドッグ回路Ｕ１２と、を含む。

第１の方向及び第２の方向は、アイソレーション調整回路を境界として規定される両側の入力信号方向である。第１の方向は第２の方向とは反対の方向である。

低電流動作モードは、一般的にμＡレベルである。通常動作モードは、一般的に、ｍＡレベルである。双方向アイソレーション通信回路は、通常動作モードより電力が低い低電流動作モードで動作する。

本出願の実施例は、入出力端で信号の周波数、振幅などのレベル特徴を変更せず、通信の双方向ウェイクアップ、双方向伝送を実現することができる。

本出願の実施例の特定の実現では、前記アイソレーション調整回路１は、第２の方向からの入力信号に基づき、前記第１の検波回路Ｕ１を駆動するための第１の駆動回路Ｕ８と、第１の方向からの入力信号に基づき、前記第２の検波回路Ｕ５を駆動するための第２の駆動回路Ｕ４と、前記第１の検波回路Ｕ１に接続されて、前記第１のレベル信号を第１の高周波信号に変換するための第１の調整回路Ｕ２と、前記第２の検波回路Ｕ５に接続されて、前記第２のレベル信号を第２の高周波信号に変換するための第２の調整回路Ｕ６と、前記第１の駆動回路Ｕ８に接続されて、前記第１の駆動回路Ｕ８に入力された第３のレベル信号を第３の高周波信号に変換するための第３の調整回路Ｕ７と、前記第２の駆動回路Ｕ４に接続されて、前記第２の駆動回路Ｕ４に入力された第４のレベル信号を第４の高周波信号に変換するための第４の調整回路Ｕ３と、前記第１の調整回路Ｕ２と前記第４の調整回路Ｕ３との間に接続される第１のアイソレーション装置Ｕ９と、前記第２の調整回路Ｕ６と前記第３の調整回路Ｕ７との間に接続される第２のアイソレーション装置Ｕ１０と、を含む。

本出願の実施例は、駆動回路、調整回路及びアイソレーション装置によって、双方向ウェイクアップ及び双方向伝送を実現し、前記駆動回路、調整回路、アイソレーション装置、検波回路及びウォッチドッグは全て、半導体アイソレーションデバイスを使用して実現される。本出願の実施例で使用される半導体アイソレーションデバイスは、通信トランス又はコンデンサを置き換え、多くの手動生産リンクを備えた電子部品を排除し、回路の故障率を明らかに改善し、製品の歩留まりと製品の信頼性を大幅に向上させることができる。本出願の実施例で使用される半導体アイソレーションデバイスは、ホットプラグプロセスのチップ及周辺デバイスへのサージ電流の影響を回避し、製品の信頼性を大幅に向上させることができる。本発明は、従来のアイソレーションデバイスの解決策と比較して、デイジーチェーンなどの差動信号伝送を実現することができ、システムの電力供給の解決策を簡素化することができる。本発明は、体積が比較的小さい半導体アイソレーションデバイスを使用して差動信号伝送を実現し、製品の小型化と薄型化に有益である。

本出願の実施例の別の特定の実現では、本出願の実施例は、低電流動作モードで電力を取得し、前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２をウェイクアップするためのウェイクアップ回路Ｕ１６をさらに含む。

本出願の実施例のウェイクアップ回路Ｕ１６は、ウェイクアップ動作の正確な実行を容易にし、ウェイクアップ動作の遅延によるアイソレーション通信故障を回避する。

本出願の実施例のさらに別の特定の実現では、本出願の実施例はさらに、前記第２の差動対と前記ウェイクアップ回路Ｕ１６との間に接続され、前記第１の差動対及び／又は前記第２の差動対が存在する場合、前記ウェイクアップ回路Ｕ１６によって前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２をウェイクアップするための第３のアイソレーション装置Ｕ１３を含む。

本出願の実施例は、前記第３のアイソレーション装置Ｕ１３によって、前記第２の差動対及びウェイクアップ回路によって伝送される前記第１の差動対をアイソレーションし、双方向伝送及びアイソレーションの効果をさらに確保する。

具体的に、前記第１のアイソレーション装置Ｕ９及び／又は前記第２のアイソレーション装置Ｕ１０及び／又は前記第３のアイソレーション装置Ｕ１３は、高電圧アイソレーションである。本出願の実施例は、高電圧アイソレーションに限定されず、容量性又は磁気的アイソレーション回路モジュールであってもよい。

本出願の実施例のさらに別の特定の実現では、本出願の実施例は、前記ウォッチドッグ回路がウェイクアップされる場合、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードに移行させ、さもなければ、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させるための電源装置２をさらに含む。

具体的に、図５を参照すると、前記電源装置２は、以下を含む。

ワイド入力リニア電圧レギュレータＵ１４は、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して、通常動作モードに移行させる。低消費電力リニア電圧レギュレータＵ１１は、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させる。

具体的に、前記低消費電力リニア電圧レギュレータＵ１１は、低電流動作モードで、ウォッチドッグ回路Ｕ１２のみを充電するため、最大出力電流が小さくなり、低消費電力設計を実現しやすい。

前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２は、前記ウェイクアップ回路Ｕ１６によってウェイクアップされる場合、スイッチを制御することによって、前記ワイド入力リニア電圧レギュレータＵ１４が、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードに移行させるようにし、さもなければ、前記ウォッチドッグ回路Ｕ１２は、スイッチを制御することによって、前記低消費電力リニア電圧レギュレータＵ１１が前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させるようにする。

具体的に、前記電源装置２は、以下をさらに含む。

二次側回路モジュールＵ１５は、前記双方向アイソレーション通信回路の他方側の双方向アイソレーション通信回路に電力を供給する。

本出願の実施例は、従来のアイソレーションデバイスと比べると、電源モジュール回路におけるアーキテクチャが最適化されており、低待機電力消費及び双方向ウェイクアップを実現することができる。

本出願実施例は、以下をさらに含む。

第１の抵抗Ｒ１は、前記第１の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第１の検波回路の２つの入力端で第１の差動対を形成する。第２の抵抗Ｒ２は、前記第２の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第２の検波回路の２つの入力端で第２の差動対を形成する。

本出願の実施例のさらに別の特定の実現では、図６を参照し、本出願の実施例の前記第１の検波回路及び／又は前記第２の検波回路は、２段差動増幅回路であり、前記２段差動増幅回路は、第１のアンプＡＭＰ１及び第２のアンプＡＭＰ２からなる２つのフォロワ回路、バイアス回路ＢＩＡＳ及び演算アンプＡＭＰ３を含み、減算後に、調整回路の入力のための差動信号を出力する。

異なる電圧振幅及び駆動電流の差動信号に適応するために、アイソレーション回路の外部には、抵抗をＲ１及びＲ２端に直列・並列に接続して、出力電圧の最大振幅を調整することができる。これにより、様々な差動入力回路のレベル振幅の調整に適応する。

以上の関連する差動信号双方向アイソレーション通信回路は、半導体デバイスとして製造されて実施される。マルチチップコンポーネント構成(ＭＣＭ)を使用して、回路とアイソレーション装置をそれぞれ製造し、２つのコンポーネントをワイヤボンディングで電気的に接続し、パッケージ化して単一の半導体デバイスを製造する。

前述の回路に対応して、本出願の実施例は、差動信号双方向アイソレーション通信方法をさらに提供し、図７を参照すると、前記方法は、以下を含む。

Ｓ１、第１の方向からの第１の差動対を受信し、前記第１の差動対を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制する。

Ｓ２、第２の方向からの第２の差動対を受信し、前記第２の差動対を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制する。

Ｓ３、前記第１の差動対及び／又は前記第２の差動対に従ってウェイクアップされて、低電流動作モードから通常動作モードに移行して、入力信号に対して通信アイソレーションを実行する。

本出願の実施例は、入出力端で信号の周波数、振幅などのレベル特徴を変更せず、通信の双方向ウェイクアップ、双方向伝送を実現することができる。

なお、本明細書における各実施例は、漸進的に説明され、各実施例の間の同じ又は類似の部分について、互いに参照すればよく、各実施例はいずれも他の実施例との相違点を主に説明する。特に、デバイス及びシステムの実施例については、基本的に方法の実施例に類似するため、説明は比較的簡単であり、関連する部分について、方法の実施例の説明の部分を参照すればよい。上記のデバイス及びシステムの実施例はただ例示的なものであり、別個の部材として説明されたユニットは、物理的に分離されてもよいし、又はそうではなくてもよく、ユニットとして表示される部分は、物理ユニットであってもよいし、又はそうではなくてもよく、即ち、１つの場所に位置してもよいし、又は複数のネットワークユニットに分散されてもよい。実際の必要に応じて、そのうち一部又は全てのモジュールを選択して、本実施例の技術的解決策の目的を実現することができる。当業者は、進歩性に値する労働をせず、理解し、実施することができる。

上記は、本出願の特定の実施形態に過ぎないが、本出願の保護範囲は、これに限定されない。本出願に開示された技術範囲内で当業者によって容易に想到される変更又は置換も、本出願の保護範囲に含まれるべきである。そのため、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲に従うべきである。

Claims (11)

1. 差動信号双方向アイソレーション通信回路であって、
   第１の方向からの第１の差動信号を受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第１の検波回路と、
   第２の方向からの第２の差動信号を受信し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制するための第２の検波回路と、
   前記第１の検波回路と前記第２の検波回路との間に設置され、通信アイソレーションを実行するためのアイソレーション調整回路と、
   前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号に従ってウェイクアップされ、前記双方向アイソレーション通信回路を低電流動作モードから通常動作モードに移行させて通信アイソレーションを実行させるためのウォッチドッグ回路と、
   を含むことを特徴とする回路。
2. 前記アイソレーション調整回路は、
   第２の方向からの入力信号に基づき、前記第１の検波回路を駆動するための第１の駆動回路と、
   第１の方向からの入力信号に基づき、前記第２の検波回路を駆動するための第２の駆動回路と、
   前記第１の検波回路に接続されて、前記第１のレベル信号を第１の高周波信号に変換するための第１の調整回路と、
   前記第２の検波回路に接続されて、前記第２のレベル信号を第２の高周波信号に変換するための第２の調整回路と、
   前記第１の駆動回路に接続されて、前記第１の駆動回路に入力された第３のレベル信号を第３の高周波信号に変換するための第３の調整回路と、
   前記第２の駆動回路に接続されて、前記第２の駆動回路に入力された第４のレベル信号を第４の高周波信号に変換するための第４の調整回路と、
   前記第１の調整回路と前記第４の調整回路との間に接続される第１のアイソレーション装置と、
   前記第２の調整回路と前記第３の調整回路との間に接続される第２のアイソレーション装置と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路。
3. 低電流動作モードで電力を取得し、前記ウォッチドッグ回路をウェイクアップするためのウェイクアップ回路をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の回路。
4. 前記第２の差動信号と前記ウェイクアップ回路との間に接続されており、前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号が存在する場合、前記ウェイクアップ回路によって前記ウォッチドッグ回路をウェイクアップするための第３のアイソレーション装置をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の回路。
5. 前記第１のアイソレーション装置及び／又は前記第２のアイソレーション装置及び／又は前記第３のアイソレーション装置は、高電圧アイソレーションであることを特徴とする請求項４に記載の回路。
6. 前記ウォッチドッグ回路がウェイクアップされた場合、前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードに移行させ、さもなければ、前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させるための電源装置をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の回路。
7. 前記電源装置は、
   前記双方向アイソレーション通信回路に通常電力を供給して通常動作モードに移行させるためのワイド入力リニア電圧レギュレータと、
   前記双方向アイソレーション通信回路に低消費電力を供給して低電流動作モードに移行させるための低消費電力リニア電圧レギュレータと、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の回路。
8. 前記電源装置は、前記双方向アイソレーション通信回路の他方側の双方向アイソレーション通信回路に電力を供給するための二次側回路モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の回路。
9. 前記第１の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第１の検波回路の２つの入力端で第１の差動信号を形成するための第１の抵抗と、
   前記第２の検波回路の２つの入力端の間に接続され、第２の検波回路の２つの入力端で第２の差動信号を形成するための第２の抵抗と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の回路。
10. 前記第１の検波回路及び／又は前記第２の検波回路は、２段差動増幅回路であり、前記２段差動増幅回路は、第１のアンプ及び第２のアンプからなる２つのフォロワ回路、バイアス回路及び演算アンプを含み、減算後に差動信号を出力する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の回路。
11. 差動信号双方向アイソレーション通信方法であって、
    第１の方向からの第１の差動信号を受信し、前記第１の差動信号を第１のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制することと、
    第２の方向からの第２の差動信号を受信し、前記第２の差動信号を第２のレベル信号に変換し、コモンモード干渉を抑制することと、
    前記第１の差動信号及び／又は前記第２の差動信号に従ってウェイクアップされて、低電流動作モードから通常動作モードに移行して、入力信号に対して通信アイソレーションを実行することと、
    を含むことを特徴とする方法。