(57)【要約】      （修正有）【課題】ガルヴァニック・アイソレータの消費電力を低減する。【解決手段】送信部３０は、データ又は電力信号を感知／受信部５０に送信する準備ができたとき、ウェークアップ信号を、分離媒体４０を介して、感知／受信部５０に送る。感知／受信部５０は、ウェークアップ信号を受信する。ウェークアップ信号に応答して、受信機２０はスリープ・モードから動作モードに移行する。ウェークアップ信号が送信されてから期間ｔＲＤＹが経過した後で、署名パターンが送信部３０から分離媒体４０を通って感知／受信部５０に送信される。次に、感知／受信部５０又は受信機２０は、署名パターンの有効性を検証する。有効であると判断されると、受信機２０は、データ又は電力信号を送信部３０から受信できるようにされる。次に、送信部３０は、データ又は電力信号を、分離媒体４０を通じて受信機２０に送信する。【選択図】図４
2011061761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガルヴァニック・アイソレータが消費する電力量を低減させる方法であって、
送信機がデータ又は電力信号を送信する用意又は準備ができたとき、ウェークアップ信号を分離媒体を横切って前記送信機から感知回路に動作可能に接続されている受信機に送信するステップと、
前記分離媒体を通るウェークアップ信号を前記感知回路で受信するステップと、
前記ウェークアップ信号を受信する前記感知回路に応答して、前記受信機をスリープ・モードから動作モードに始動するステップと、
前記ウェークアップ信号が送信された時から期間ｔＲＤＹが過ぎた後で、署名パターンを前記送信機から前記分離媒体を通って前記感知回路に送信するステップと、
前記感知回路又は受信機で、前記署名パターンの有効性を検証し、前記署名パターンが有効であると判断されると、前記受信機がデータ又は電力信号を受信可能にするステップと、
データ又は電力信号を前記送信機から前記分離媒体を通って送信するステップと、
前記受信機を用いてデータ又は電力信号を受信するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記感知回路が第１の電源に動作可能に接続され、かつほぼ連続的に前記第１の電源によって給電される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記感知回路が第１の電源に動作可能に接続され、かつほぼ断続的に前記第１の電源によって給電される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の電源は、前記受信機に動作可能に接続され、かつ前記受信機に給電するように構成された第２の電源とは無関係である、請求項２又は請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の電源が前記感知回路及び前記受信機の両方に給電するように構成される、請求項２又は請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
全てのデータ又は電力信号が前記受信機に送信された後で、送信終了コードを前記送信機から前記感知回路に送信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記感知回路で受信された前記送信終了コードに応答して、前記受信機を動作モードからスリープ・モードにパワー・ダウンするステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
データ又は電力信号が前記送信機によって前記受信機に全く送信されずに所定の期間が経過した後で、前記受信機を動作モードからスリープ・モードにパワー・ダウンするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
署名パターンが無効であると判断された場合、所定の期間の後で、前記受信機を動作モードからスリープ・モードにパワー・ダウンするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記分離媒体が容量性、磁気性、又は光学性である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号を１つのチャネルを通って送信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号を１つのチャネルを通って時分割送信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号を２つ以上の別個のチャネルを通って送信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
送信機と、
動作可能に接続された感知回路を有する受信機と、
前記送信機と前記受信機との間に配置されたガルヴァニック分離媒体と、
を具備し、
前記送信機がデータ又は電力信号を受信機に送信する用意又は準備ができたとき、前記送信機はウェークアップ信号を分離媒体を横切って感知回路に送信するように構成され、前記感知回路は前記ウェークアップ信号を受信するように構成されて、前記ウェークアップ信号を受信したとき、前記受信機を起動してスリープ・モードから動作モードに変化させ、前記送信機はさらに、前記ウェークアップ信号が送信された時から期間ｔＲＤＹが過ぎた後で、署名パターンを前記感知回路又は前記受信機に送信するように構成され、前記感知回路又は前記受信機は、前記署名パターンの有効性を検証するように構成され、そして前記署名パターンが有効であると判断されると、前記受信機がデータ又は電力信号を受信可能にされ、前記受信機はスリープ・モードの間は動作モードに対して消費電力量が低減するように構成される、
電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項１５】
前記感知回路が第１の電源に動作可能に接続され、かつほぼ連続的に前記第１の電源によって給電される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項１６】
前記感知回路が第１の電源に動作可能に接続され、かつほぼ断続的に前記第１の電源によって給電される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項１７】
前記第１の電源が、前記受信機に動作可能に接続され、かつ前記受信機に給電するように構成された第２の電源とは無関係である、請求項１５又は請求項１６のいずれかに記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項１８】
前記第１の電源が前記感知回路及び前記受信機の両方に給電するように構成される、請求項１５又は請求項１６のいずれかに記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項１９】
データ又は電力信号が所定の期間受信されないと、前記受信機が再びスリープ・モードに入るようにさらに構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２０】
前記ガルヴァニック分離媒体が容量性、磁気性、又は光学性である、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２１】
全てのデータ又は電力信号が前記受信機に送信されたとき、前記送信機が送信終了コードを前記受信機に送信するようにさらに構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２２】
前記送信終了コードが受信されたことに応答して、前記受信機が動作モードからスリープ・モードに切り替わるようにさらに構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２３】
データ又は電力信号が前記送信機によって前記受信機に全く送信されずに所定の期間が経過した後で、前記受信機が動作モードからスリープ・モードにパワー・ダウンするようにさらに構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２４】
署名パターンが無効であると判断された場合、所定の期間の後で、前記受信機が動作モードからスリープ・モードにパワー・ダウンするようにさらに構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２５】
前記送信機が集積回路（ＩＣ）を含み、かつ前記受信機がＩＣを含む、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２６】
前記送信機用ＩＣと受信機用ＩＣがカプセル化又はオーバー・モールドされて１つのパッケージを形成する、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２７】
前記受信機と前記送信機が、別個の各々のグラウンドに電気的に接続される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２８】
前記送信機が差動信号を送信するように構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項２９】
前記受信機が差動信号を受信するように構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項３０】
前記送信機又は前記受信機の少なくとも一部が、ＣＭＯＳ工程、バイポーラ−ＣＭＯＳ工程及び組み合わされたバイポーラ−ＣＭＯＳ−ＤＭＯＳ（ＢＣＤ）工程の１つ以上の工程を用いて製造される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項３１】
前記ガルヴァニック・アイソレータが少なくとも部分的にポリイミド又はプラスチックでカプセル化される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項３２】
前記送信機又は受信機が、同相モード除去（ＣＭＲ）回路をさらに備える、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項３３】
前記ガルヴァニック分離媒体、前記送信機及び前記受信機が、ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号を１つのチャネルを通って送信するように構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項３４】
前記ガルヴァニック分離媒体、前記送信機及び前記受信機が、ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号を１つのチャネルを通って時分割送信するように構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【請求項３５】
前記ガルヴァニック分離媒体、前記送信機及び前記受信機が、ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号を２つ以上の別個のチャネルを通じて送信するように構成される、請求項１４に記載の電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願で説明される本発明の種々の実施形態の多くは、ガルヴァニック・アイソレータ及びコイル変換器用のデータ信号及び電源トランスに関し、より詳細には、誘電体障壁すなわち分離障壁を横切ってデータ信号及び／又は電力信号を送信及び受信するするために磁気、容量性又は光学手段を使用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として周知の高電圧アイソレーション通信装置には、光学性、磁気性及び容量性装置が含まれる。従来技術の光学装置は一般に、光信号を送信及び受信するためにＬＥＤや対応するフォトダイオードを採用することによって高電圧分離を達成しており、通常は高電力レベルが必要であり、そして複数の通信チャネルが必要とされる場合には、動作上及び設計上の制約を受ける。従来技術の磁気装置は一般に、対向する誘導結合コイルを用いることによって高電圧アイソレーションを実現し、通常（特に、高いデータ転送速度が要求される場合）高電力レベルが必要である。従来技術の容量性装置は、複数の送信電極と受信電極の対を使用することによって電圧アイソレーションを実現する。この場合、例えば、第１の電極の対がデータを送受信するために使用され、第２の電極の対が送信された信号を更新又は保持するために使用される。
【０００３】
ガルヴァニック・アイソレータの設計には、データ又は電力信号が送信又は受信されないときに電力消費量をどのように減らすかというような、幾つかの厄介な技術的な課題が存在する。
【０００４】
ガルヴァニック・アイソレータの感知側の電力消費量を低減させる１つの方法は、送信側から集積化ＤＣ−ＤＣコンバータを介して感知側に分離された電力を供給することである。図１を参照すると、集積化ＤＣ−ＤＣコンバータを備えた従来技術のアイソレータ１０の回路図が例示されている。送信機３０がデータ又は電力信号をガルヴァニック分離媒体４０を横切って送信する必要がある場合、ガルヴァニック・アイソレータ４０の感知側に配置された受信機２０を始動（パワーアップ）させるために、送信機は最初に、専用の電力チャネルを横切ってＤＣ−ＤＣ電力転送を実行する。感知側の電源２１が始動すると、送信機３０は次に、データ信号を送信側から感知側に転送することができる。この方法の不都合な点は、分離媒体の中で発生する損失のため、電力転送の効率が概して良くないことである。電力転送効率を向上させる１つの方法は、電力チャネル内の分離媒体をデータチャネルに対応するものよりも効率的になるように設計することである。しかしながら、そうすることの欠点は、システムがより複雑になり、このため、一層高価になることである。
【０００５】
ガルヴァニック・アイソレータの感知側で電力消費量を低減させる別の方法は、ウェークアップ・パルスを送信側３０から受信側２０に送るために外部の別個の光カップラを使用することである。図２は、外部の別個の光カップラを使用してウェークアップ・パルスを受信する従来技術の回路１０を示している。受信側２０が始動されると、送信側３０から感知側２０にデータ信号を送信することができる。この方法の難点は、ウェークアップ信号を送信及び受信するために必要な追加の部品によりボード面積が増加され、かつ電気部品に対する費用が増加されることである。
【０００６】
Analog Devices社が発行したBaoxing Chenによる「iCoupler（登録商標） Products with isoPower（登録商標） Technology: Signal and Power Transfer Across Isolation Barrier Using Microtransformers」も参照されたい。この文献では、ガルヴァニック・アイソレータに関するさらに別の情報が見出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要とされるのは、低減された電力を消費し、安価に作ることができ、又はこの明細書及びその図面を読んで理解した後で明らかになるような他の利点を有するガルヴァニック・アイソレータである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
幾つかの実施形態では、ガルヴァニック・アイソレータが消費する電力量を低減させる方法が提供される。この方法には、送信機がデータ又は電力信号を送信する用意又は準備ができたとき、ウェークアップ信号を分離媒体を横切って送信機から感知回路に動作可能に接続されている受信機に送信するステップと、前記分離媒体を通るウェークアップ信号を前記感知回路で受信するステップと、前記ウェークアップ信号を受信する前記感知回路に応答して、前記受信機をスリープ・モードから動作モードに起動するステップと、前記ウェークアップ信号が送信された時から期間ｔＲＤＹが過ぎた後で、署名パターンを前記送信機から前記分離媒体を通って前記感知回路に送信するステップと、前記感知回路又は受信機で、前記署名パターンの有効性を検証するステップと、そして前記署名パターンが有効であると判断されると、前記受信機がデータ又は電力信号を受信可能にするステップと、データ又は電力信号を前記送信機から前記分離媒体を通って送信するステップと、前記受信機を用いてデータ又は電力信号を受信するステップと、が含まれている。
【０００９】
別の実施形態では、電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータが提供される。このガルヴァニック・アイソレータは、送信機と、動作可能に接続された感知回路を有する受信機と、前記送信機と前記受信機との間に配置されたガルヴァニック分離媒体と、を具備し、前記送信機がデータ又は電力信号を受信機に送信する用意又は準備ができたとき、前記送信機はウェークアップ信号を分離媒体を横切って感知回路に送信するように構成され、前記感知回路は前記ウェークアップ信号を受信するように構成されて、前記ウェークアップ信号を受信したとき、前記受信機を起動してスリープ・モードから動作モードに変化させ、前記送信機はさらに、前記ウェークアップ信号が送信された時から期間ｔＲＤＹが過ぎた後で、署名パターンを前記感知回路又は前記受信機に送信するように構成され、前記感知回路又は前記受信機は、前記署名パターンの有効性を検証するように構成され、そして前記署名パターンが有効であると判断されると、前記受信機がデータ又は電力信号を受信可能にし、前記受信機はスリープ・モードの間は動作モードに対して消費する電力量が低減するように構成される。
【００１０】
さらに別の実施形態が本願で開示されるが、明細書及びその図面を読みかつ理解すれば、当業者には明らかになるであろう。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の様々な態様は、下記の明細書、図面及び請求の範囲から明らかになるであろう。
【００１２】
これらの図面は、必ずしも縮尺通りには描かれていない。同じ番号は、特に断りのない限り、図面全体を通して同じ部品又はステップを指している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＤＣ−ＤＣコンバータが付いた従来技術のアイソレータを示す図である。
【図２】従来技術の光ウェークアップ信号を送信及び受信する回路の概略図である。
【図３】一実施形態による感知及び送信のフローチャートである。
【図４】ウェークアップ回路の一実施形態を示す図である。
【図５】ウェークアップ回路の別の実施形態を示す図である。
【図６】ウェークアップ回路のさらに別の実施形態を示す図である。
【図７】ウェークアップ回路のさらに別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
下記の米国特許出願は、参照によってそれぞれの全体が本願に組み込まれるものとする。（ａ）Fun Kok Chowらに与えられた「High Voltage Isolation Semiconductor Capacitor Digital Communication Device and Corresponding Package」という名称の、２００８年２月１５日に出願された米国特許出願第１２／０３２，１６５号（以後、「１６５号特許出願」と呼ぶ）、（ｂ）Fouquetらに与えられた「Galvanic Isolators and Coil Transducers」という名称の、２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／０５９，９７９号（以後、「９７９号特許出願」と呼ぶ）、（ｃ）Fouquetらに与えられた「Coil Transducer with Reduced Arcing and Improved High Voltage Breakdown Performance Characteristics」という名称の、２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／０５９，７４７号（以後、「７４７号特許出願」と呼ぶ）、（ｄ）Fouquetらに与えられた「High Voltage Hold-off Coil Transducer」という名称の、２００９年２月１２日に出願された米国特許出願第１２／３７０，２０８号（以後、「２０８号特許出願」と呼ぶ）、（ｅ）Fouquetらに与えられた「Minimizing Electromagnetic Interference in Coil Transducers」という名称の、２００９年２月２６日に出願された米国特許出願第１２／３９３，５９６号（以後、「５９６号特許出願」と呼ぶ）、及び（ｆ）Gek Yong Ngらに与えられた「High Voltage Isolation Dual Capacitor Communication System」という名称の、２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／３９７，２５４号（以後、「２５４号特許出願」と呼ぶ）が含まれる。
【００１５】
下記の詳細な説明では、特定の詳細が提供されて、本願で開示された装置及び方法に関する種々の可能な実施形態を完全に理解できるようにする。しかしながら、この明細書、クレーム及びその図面を読みかつ理解すれば、当業者は本願に記載された特定の細部に従わなくても幾つかの実施形態を実行できることが分かるであろう。
【００１６】
図面では、全てではないが幾つかの実現可能な実施形態が例示されているが、縮尺通りに示されていないものもある。
【００１７】
１つの実施形態によれば、また図３に例示されているように、ガルヴァニック・アイソレータ１０が消費する電力量を低減させる方法２００が提供される。ステップ１１０において、送信機３０がデータ又は電力信号を受信機２０に送信する用意又は準備ができたとき、送信機３０はウェークアップ信号を分離媒体４０を横切って配置された受信機２０に送信する。この受信機２０は、感知回路５０に動作可能に接続されている。ステップ２２０において、感知回路５０は分離媒体４０を通過したウェークアップ信号を受信する。この感知回路５０は、第１の電源に動作可能に接続され、またほぼ連続的に給電されることが好ましい。ウェークアップ信号を受信する感知回路５０に応答して、受信機２０はスリープ・モード２１０から動作モードに始動される。ステップ１２０においてウェークアップ信号が送信された時から期間ｔＲＤＹが経過した後で、ステップ１３０で、署名パターンが送信機３０から分離媒体４０を通過して感知回路５０に送られる。次に、ステップ２３０において、感知回路５０又は受信機２０は、署名パターンの有効性を検証する。ステップ２３０において、署名パターンが有効であると判断されると、ステップ２５０において、受信機２０はデータ又は電力信号を送信機３０から受信可能にされる。ステップ１４０において、送信機３０はデータ又は電力信号を送信機３０から分離媒体４０を通って受信機２０に送信する。
【００１８】
図３のステップ１５０及び２６０にさらに示されているように、１つの実施形態によれば、この方法はステップ２６０において、署名パターンが受信された時から所定の期間の間にデータ又は電力信号が受信されたかどうかを判断するステップをさらに含む。データ又は電力信号が送信機３０から受信機２０に送信されない状態で所定の期間が経過すると、受信機２０への給電は動作モードからスリープ・モード２１０に変わる。さらに、署名パターンが無効であると判断された場合、所定の期間が経過した後で、受信機２０は動作モードからスリープ・モード２１０にパワー・ダウンされる。これに反して、データ又は電力信号が所定の期間内に受信されて、かつ署名パターンが有効であると判断される場合、ステップ１５０と２７０が実行される。この場合、ステップ１５０では、全てのデータ又は電力信号が受信機２０に送信された後で、送信終了コードが送信機３０から感知回路５０又は受信機２０に送られる。ステップ１５０で、送信終了コードが感知回路５０又は受信機２０によって受信されたことを受けて、ステップ２７０では、受信機２０が動作モードからスリープ・モード２１０にパワー・ダウンされる。
【００１９】
種々の方法において、分離媒体４０は容量性、磁気性又は光学性とすることができる。前述された方法は、幾つかの異なる実施形態に基づいて実行されることができるが、それに関する詳細は後述する。一般的な場合では、また分離媒体４０が容量性、磁気性又は光学性であるかどうかに関係なく、送信機３０、動作可能に接続された感知回路５０を有する受信機２０、及び送信機３０と受信機２０との間に配置されたガルヴァニック分離媒体４０を備えた電力消費量が低減されたガルヴァニック・アイソレータが提供される。送信機３０がデータ又は電力信号を受信機２０に送信する用意又は準備ができたとき、送信機３０はウェークアップ信号を分離媒体４０を横切って感知回路５０に送信するように構成される。感知回路５０は第１の電源に動作可能に接続され、かつそれによってほぼ連続的に給電される。感知回路５０はウェークアップ信号を受信するように構成されて、ウェークアップ信号を受信したとき、受信機２０を始動させてスリープ・モードから動作モードにする。送信機３０はさらに、ウェークアップ信号が送信された時から期間ｔＲＤＹが過ぎた後で、署名パターンを感知回路５０又は受信機２０に送信するように構成される。感知回路５０又は受信機２０は、署名パターンの有効性を検証するように構成され、そして署名パターンが有効であると判断されると、受信機２０が送信機３０からのデータ又は電力信号を受信可能にする。受信機２０は、スリープ・モードの間は動作モードに対して消費する電力量が低減されるように構成される。
【００２０】
そのような消費電力が低減されたガルヴァニック・アイソレータは、集積回路（ＩＣ）をさらに備えることができる。この場合、送信機３０及び受信機２０は、１つ又は分離されたＩＣに集積される。送信機及び受信機用ＩＣはカプセル化又はオーバー・モールドされて、単一パッケージを形成する。さらに、受信機２０と送信機３０は、別個のそれぞれのグラウンドに電気的に接続される。１つの実施形態では、送信機３０は差動信号を送信するように構成され、受信機２０は差動信号を受信するように構成される。受信機２０と送信機３０は、同相モード除去（ＣＭＲ）回路も備えることができる。送信機３０と受信機２０の少なくとも一部は、ＣＭＯＳプロセス、バイポーラ−ＣＭＯＳプロセス、及び組み合わされたバイポーラ−ＣＭＯＳ−ＤＭＯＳ（ＢＣＤ）プロセスの１つ以上のプロセスを用いて製造されることが望ましい。ガルヴァニック・アイソレータ１０は、少なくとも部分的にポリイミド又はプラスチックでカプセル化されることができる。
【００２１】
図３の参照を続けると、アイソレータ１０の感知側を超低電力又はスリープ・モードからウェークアップする方法が提供される。従来の分離装置では、感知又は検出側は通常の動作モードに維持されるため、感知側と送信側を分離する分離媒体の反対側に配置される送信側から送信される信号を、感知側は常に受信する用意ができている。このことは、感知側はアクティブな情報送信がない場合でも電力を消費していることを意味し、結果として望ましくない電力の浪費をもたらすことになる。本願で説明される方法は、分離された感知側が超低電力のスリープ・モードで動作できるようにし、これは次に、送信側からのウェークアップ信号により始動されて、通常の動作モードに設定される。このウェークアップ信号は、専用のチャネル又は時分割されたデータ・チャネルを通って送信されることができる。種々の方法は、ウェークアップ信号は本物であり、システム内のノイズ障害又は同相モードのグラウンド過渡事象によるものではないことを確実にする堅牢性に対するステップを含むことができる。これらの方法は、感知側をスリープ・モードに維持することができるため、アイドル状態の分離装置の電力消費を低減する。これらの方法は、使用される全ての分離媒体のタイプで使用することができ、また一例として、分離された光学性、容量性又は磁性装置の中で使用することができる。
【００２２】
本願で開示された様々な方法及び装置は、感知側を常にパワーアップ・モードに保ち、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて感知側に電力を転送する、又は外部の離散形の光カップラを用いるような、従来技術の方法に対して幾つかの重要な利点を提供する。信号が送信機３０から受信機２０に送信されない時はスリープ・モードに感知側が維持される場合は、感知側の電力消費はゼロ又は極めて少ない。スリープ・モードでは、受信機回路は感知側の電源を完全に切断せずに、パワー・ダウンされる（すなわち、受信機２０がスリープ・モードに入るとき、電力は感知回路５０に引き続き送られる）。感知回路５０に対する電源は、一般にほとんど常時使用できる外部の電源によって提供される。署名パターン、この署名パターンの検証、及び送信終了コードは、ノイズ障害又は同相モードのグラウンド過渡事象に対してシステムの堅牢性を確実にするため、本物のウェークアップ・コールは確実にかつ効果的に検出されることができる。ウェークアップ信号及びデータ又は電力信号は、１つのチャネルを、例えば時分割して送信されるか、又は２つ以上の別個のチャネルを通って別々に送信される。
【００２３】
好ましい実施形態では、ウェークアップ・チャネルは、データ信号チャネルと同じ信号転送特性を有する同じ分離媒体４０を使用するため、通常のデータ信号チャネルよりも高い周波数を有する別個の分離チャネルを必要としない。受信機を始動するために使用する署名パターンは、固定の又は予め決められたパターンを有する信号とすることができ、またあらかじめ設定された時間枠内に発生する必要がある。周波数及び／又は時間をベースにした信号も、署名パターンを形成するために使用できる。
【００２４】
本願に示されている種々の実施形態は、電力を節約するために超低電力のスリープ・モードで動作しているガルヴァニック・アイソレータの感知側を始動させるための独特な解決策を提供する。好ましい実施形態では、送信側及び感知側は、分離媒体４０によってガルヴァニック的に分離された２つの異なるＩＣダイ上に搭載される。好適な分離媒体は、本質的に容量性又は磁気性であることが好ましいが、光アイソレータも考えられる。ウェークアップ信号は専用のチャネルを通って、又は時分割されたデータ・チャネルを通って送信されることができる。スリープ・モードで動作している感知側は、最初のウェークアップ信号を送信機３０から受信して、次に、受信機２０を始動する動作に進むことができなければならない。
【００２５】
容量性分離媒体の場合の、感知側でウェークアップ機能を実行する回路の１つの実施形態が、図４に示されている。装置が分離媒体４０を横切って信号の送信が行われていないアイドル状態の場合は、感知側はスリープ・モードにある。スリープ・モードでは、電圧Ｖｓｅｎｓｅがゼロであるため、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１はオフの状態にある。ＰＭＯＳ電流源ＭＰ１はコンデンサＣ１を充電し、シュミット・トリガの入力部をハイに引いている。このシュミット・トリガの出力部とその相補信号（complement）は、ＳＲフリップフロップのＲｅｓｅｔ及びＳｅｔ入力部をそれぞれ駆動する。ＳＲフリップフロップは、アクティブ・ハイのパワーアップ信号を受信機２０の関連する回路に出力する。スリープ・モードでは、フリップフロップはリセット状態にあるため、パワーアップ信号はローである。これにより、感知回路５０を除いて、感知側の受信機２０内の全ての回路はパワー・ダウンされる。この感知回路５０は動作を続けて、低減された電力を消費する。感知側がパワー・ダウンされた後では、受信機２０では電力は消費されない。ディジタル論理ブロックは、静止状態では電流を消費しない。このため、スリープ・モードでは、感知側はゼロ又は超低電力状態が維持される。送信側がデータ又は電力信号を感知側に送ることを希望する場合、送信側は最初にウェークアップ信号を発生する。このウェークアップ信号は、１つの実施形態では、分離チャネル４０を横切る持続時間ｔＷＡＫＥの連続した電圧パルスの列である。抵抗Ｒ１を横切って発生した電圧Ｖｓｅｎｓｅは、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のゲートを駆動するために使用され、そのしきい値電圧を超えると、トランジスタＭＮ１をオンに切り換える。シュミット・トリガの入力部はこのようにＭＮ１によってローに引かれて、Ｓｅｔ入力部を駆動するその出力部はハイになる。このＳＲフリップフロップはこのときセットされ、ハイ信号をパワーアップ信号に送る。このことは次に、感知側の受信機２０内の回路を始動し、これで次に、署名パターンとそれに続くデータ又は電力信号を受け取る準備ができる。信号転送の終了時に、ウェークアップ・パルスが消えて、Ｖｓｅｎｓｅノードは抵抗Ｒ１を通ってゼロに自然に放電する。フリップフロップは再度リセットし、受信機２０はスリープ・モードに戻る。フィルタ・コンデンサＣ１及びシュミット・トリガは、ノイズ障害又は同相モードのグラウンド過渡事象により間違ったトリガが生じないようにすることによって、システムに対してノイズ排除性を与える。
【００２６】
誘導性分離媒体の場合では、感知側でウェークアップ機能を実行する回路実装に関する１つの実施形態が、図５に示されている。この場合、分離媒体はインダクタであり、ウェークアップ信号パルス列は、スイッチＳ１を駆動するために使用され、電流ＩＷＡＫＥを１次コイルに注入する。スイッチＳ１がオンに切り替わると、１次コイル内の電流が２次コイルと結合して、抵抗Ｒ１の両端にＶｓｅｎｓｅ電圧を発生する。この回路は、図４に例示された回路と同じ方法で機能する。
【００２７】
図６は、データとウェークアップ信号の両方を１つの分離チャネルを通って送信するためのブロック図を示している。図６では、ウェークアップ信号とデータ又は電力信号が同じ分離チャネルを通って、送信側から感知／受信側に転送される。ＰＯＲは、パワーオン・リセット信号である。感知／受信側で電源がオンになり動作可能になると、ＰＯＲはＤ型フリップフロップをリセットするためにパルス信号を送る。これにより論理信号Ｖｗａｋｅ及びＶｗａｋｅ＿Ｂａｒに対する初期状態が設定され、かつスイッチＡがオンに、スイッチＢがオフに切り換えられる。これはまた、受信機２０をスリープ・モードにする。スイッチＡがオンの間、それは信号が感知回路５０に通過できるようにする。ウェークアップ信号が感知されると、クロック信号が発生されてＤ型フリップフロップに送られる。これによりＶｗａｋｅ及びＶｗａｋｅ＿Ｂａｒの論理が反転され、スイッチＡがオフにスイッチＢがオンに切り換えられる。その後、信号はスイッチＡを通過できず、信号Ｖｗａｋｅ及びＶｗａｋｅ＿Ｂａｒは現在の状態を維持する。同時に、Ｖｗａｋｅは受信機２０を始動する。スイッチＢがオンに変化すると、データ又は電力信号は受信機２０に向かって通過することができる。受信機２０は次に、受信された信号パターンが有効な署名パターンであるかどうかを確認する。署名パターンが有効であり、かつあらかじめ設定された時間ウィンドウの中で示される場合、受信機２０はパワーアップの状態を維持する。受信された信号パターンが間違ったトリガを発生するノイズ又は不適切な信号である場合、スリープ・パルスがＤ型フリップフロップに送られて、Ｖｗａｋｅ及びＶｗａｋｅ＿Ｂａｒをリセットする。この場合、Ｖｗａｋｅは受信機２０をシャットダウンし、またスイッチＢをオフに切り換える。同時に、Ｖｗａｋｅ＿ＢａｒはスイッチＡをオンに変化させる。これにより、データ又は電力信号がスイッチＡを通って感知回路５０に送られることができる。有効なパターン署名を確認するプロセスは、繰り返される。
【００２８】
図７は、データ又は電力信号及びウェークアップ信号を複数の分離チャネルを通って送信側から感知／受信側に転送するためのブロック図を示している。図７に示されているように、感知／受信側で電源がオンになり動作可能になると、ＰＯＲはパルス信号をＤ型フリップフロップに送る。これにより、論理信号Ｖｗａｋｅに対する初期状態が設定される。このＶｗａｋｅ信号は、受信機２０を最初スリープ状態にする。ウェークアップ信号が感知されると、信号が発生されＤ型フリップフロップに送られて、Ｖｗａｋｅの論理を反転する。同時に、Ｖｗａｋｅは受信機２０を始動させる。受信機２０が始動されると、それは送信された署名パターンを確認する。この署名パターンが有効で、かつあらかじめ設定された時間ウィンドウ内に現れる場合、受信機２０は動作状態が維持され、その通常の機能を実行する。受信された署名パターンが無効である場合、スリープ・パルスがＤ型フリップフロップに送られて、Ｖｗａｋｅを初期状態にリセットする。Ｖｗａｋｅがリセットされると、受信機２０はシャットダウンされてスリープ・モードに戻される。次に、感知回路５０は、受信機２０を再度始動させるためにウェークアップ信号をさがす。有効な署名パターンを確認する工程は、このように繰り返される。
【００２９】
受信機２０を起動するために、有効な署名パターンを受信機２０及び／又は感知回路５０が受け取る必要がある。有効な署名パターンは特定のパーティション信号を含むことができ、かつ好ましくは、予め決められた時間ウィンドウ内に送られる必要がある。周波数及び／又は時間ベースの信号は、有効な署名パターンを構成するために使用されることができる。受信機２０が有効な署名パターンを検出すると、受信機２０はスリープ命令が受信されるまで、動作を継続する。同様に、スリープ命令も、受信機２０の電力消費量を下げる指示として、受信機２０及び／又は感知回路５０が認識する署名パターンとすることができる。データ又は電力信号の末尾に、送信機３０はスリープ・モード署名パターンを付けて、受信機をスリープ状態に戻すことができる。
【００３０】
ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号は、手元の特定のアプリケーションや設計に基づいて、１つのチャネル又は２つ以上のチャネルを使用して、アイソレータ１０の中で送信及び受信されることに注意されたい。さらに、ウェークアップ信号、署名パターン、及びデータ及び電力信号は、１つのチャネル又は２つ以上のチャネルによって、当業者に周知の時分割技術を用いてアイソレータ１０の中で送信及び受信される。
【００３１】
さらに、好ましい実施形態では、アイソレータ１０は、ＣＭＯＳ、バイポーラ−ＣＭＯＳ及び／又は組み合わされたバイポーラ−ＣＭＯＳ−ＤＭＯＳ（ＢＣＤ）又は他の適当なチップ製造工程を用いて実現されて、送信機３０、分離媒体４０、受信機２０及び感知回路５０の全てを含む１つのチップ、集積された回路、パッケージ又はハイブリッドが形成される。
【００３２】
さらに、第１の電源は、感知回路５０に連続的又はほぼ連続的に給電するように構成することができる。別の方法では、送信機３０によるウェークアップ信号の送信に同期される感知回路５０に対するパワーオンスケジュールに基づいて、第１の電源が感知回路５０を断続的に給電するように構成することができることが最も好ましく、この場合、感知回路５０がパワーアップされていることが知られてそのようなウェークアップ信号を感知する用意ができているときに、ウェークアップ信号が送信機３０によって送信される。
【００３３】
本願で開示された装置及び方法の種々の実施形態に関する応用例には、ガルヴァニック・アイソレータ、磁気ガルヴァニック・アイソレータ、容量性ガルヴァニック・アイソレータ、コイル式トランスジューサ、マイクロ・トランス、ミニ・トランス、通信装置、高速通信装置、高電圧通信装置、トランスデューサ、トランスデューサ組立体、半導体装置及びハイブリッド装置が含まれるが、これらに限定されることはない。
【００３４】
本願で開示された発明の種々の実施形態により、これらに限定されることはないが、改良された回路の性能、より小型のパッケージ又はチップ、低い消費電力、及びより高速のデータ転送速度を含む幾つかの利点が提供されることが、当業者にはここで明らかになるであろう。
【００３５】
本願で説明された種々の構成要素、装置及びシステムを作る方法は、本願で開示された本発明の種々の実施形態の範囲の中に含まれることにさらに注意されたい。
【００３６】
前述された実施形態は、本願で開示された種々の発明の範囲を限定するものではなく、実施例として考えるべきである。前述の実施形態に加えて、詳細な説明及び添付した図面を見直すと、別の実施形態が考えられることが分かるであろう。従って、明示的に本願に記載されていない前述した実施形態の多くの組合せ、置き換え、変更及び修正は、本願で開示された様々な発明の範囲の中に含まれるであろう。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ガルヴァニック・アイソレータ
２０  受信機
３０  送信機
４０  分離媒体
５０  感知回路
【図１】
2011061761.tif 000003
【図２】
2011061761.tif 000004
【図３】
2011061761.tif 000005
【図４】
2011061761.tif 000006
【図５】
2011061761.tif 000007
【図６】
2011061761.tif 000008
【図７】
2011061761.tif 000009
【外国語明細書】
2011061761.tif 000010
2011061761.tif 000011
2011061761.tif 000012
2011061761.tif 000013
2011061761.tif 000014
2011061761.tif 000015
2011061761.tif 000016
2011061761.tif 000017
2011061761.tif 000018
2011061761.tif 000019
2011061761.tif 000020
2011061761.tif 000021
2011061761.tif 000022
2011061761.tif 000023
2011061761.tif 000024
2011061761.tif 000025
2011061761.tif 000026
2011061761.tif 000027
2011061761.tif 000028
2011061761.tif 000029
2011061761.tif 000030
2011061761.tif 000031
2011061761.tif 000032
2011061761.tif 000033
2011061761.tif 000034
2011061761.tif 000035
2011061761.tif 000036
2011061761.tif 000037
2011061761.tif 000038
2011061761.tif 000039
2011061761.tif 000040
2011061761.tif 000041