信號(hào)傳輸方法及相關(guān)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信號(hào)傳輸方法和相關(guān)設(shè)備。一種例如用于LED光源的電力供應(yīng)設(shè)備(10)，包括初級(jí)側(cè)(12)以及次級(jí)側(cè)(14)，設(shè)置了布置在初級(jí)側(cè)(12)和次級(jí)側(cè)(14)之間的光耦合器(18)，適用于發(fā)送寬帶控制信號(hào)和數(shù)字信息信號(hào)。所述控制信號(hào)和信息信號(hào)在與頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制或PWM結(jié)合調(diào)制(42)的矩形波信號(hào)上傳輸，其中所述控制信號(hào)和信息信號(hào)是用于頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)。一種例如包括電流鏡的信號(hào)調(diào)節(jié)電路(44)耦接至光耦合器(18)的輸出，以在不采用特殊高速組件的情況下允許調(diào)制信號(hào)的快速傳輸。
【專利說(shuō)明】信號(hào)傳輸方法及相關(guān)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及信號(hào)傳輸技術(shù)。
[0002]—個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可在用于光源的例如切換式供電單元的供電單元中得到應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0003]用于照明設(shè)備(例如固態(tài)照明設(shè)備，諸如使用LED源作為光照射源的設(shè)備)的供應(yīng)單元的各種配置可以采取切換拓?fù)?。例如，這可以以稱為電源單元(PSU)的絕緣電源配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004]在高端應(yīng)用中，PSU的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)均可以包括微控制器，需要跨越在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的絕緣隔障交換信息。
[0005]傳遞信息可以涉及關(guān)鍵性的方面，例如如果使用性能受限的光耦合器。
[0006]在各種實(shí)施方案中，除低速雙向數(shù)據(jù)交換之外(適用于傳遞涉及慢變化參數(shù)的數(shù)字信息)，在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的信息交換可以包括適用于傳輸高速信號(hào)(用于控制功能)的寬帶信道，該控制功能能夠例如從次級(jí)側(cè)輸出為初級(jí)側(cè)提供反饋信號(hào)，以便關(guān)閉校準(zhǔn)回路。
[0007]考慮作為例子的從次級(jí)側(cè)至初級(jí)側(cè)的傳輸，可能出現(xiàn)跨越絕緣隔障傳輸兩種類(lèi)型的息的需求:
[0008]-必須通過(guò)慢變化信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)靜態(tài)參數(shù)(例如各種校準(zhǔn)點(diǎn)、溫度、系統(tǒng)狀態(tài)等等)，其不需要高傳輸速度，以及
[0009]-寬帶信號(hào)，需要所述寬帶信號(hào)以關(guān)閉校準(zhǔn)回路以及在PSU輸出達(dá)到適當(dāng)?shù)碾娭怠?br> [0010]基于光耦合器的使用的各種實(shí)施方案可能遵循兩個(gè)基本配置。
[0011]第一配置包括模擬反饋從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的分離。這種結(jié)構(gòu)可能需要從次級(jí)側(cè)至初級(jí)側(cè)操作的兩個(gè)不同光耦合器:一個(gè)以數(shù)字方法操作，另一個(gè)發(fā)送線性電流，從而完全地采用光耦合器的小信號(hào)帶寬。
[0012]這種解決方案可能既有有利的一面也有不利的一面:
[0013]-雙邊數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換可基于標(biāo)準(zhǔn)低速光耦合器，適用于通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)UART(UniversalAsynchronous Receiver Transmitter,通用異步收發(fā)器)外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及解碼,所述標(biāo)準(zhǔn)UART外圍設(shè)備同樣在低成本微控制器上可用；
[0014]-正如前面提到的，為了從次級(jí)側(cè)傳遞至初級(jí)側(cè)，可能必須使用兩個(gè)光耦合器，并且這可能與采用僅一個(gè)光耦合器的解決方案相比，使在PCB(印刷電路板)上需要的成本和空間加倍；
[0015]-作用于模擬信號(hào)的光耦合器可能受它的電流傳動(dòng)比(CRT)的顯著可變性的影響。
[0016]一些實(shí)施方案可能包括創(chuàng)建從次級(jí)側(cè)至初級(jí)側(cè)的高速串行信道，具有以下后果:
[0017]-可以使用僅一個(gè)光耦合器(從次級(jí)側(cè)至初級(jí)側(cè))；
[0018]-這種快速耦合器可能是成本高的、耗電的以及外形上與標(biāo)準(zhǔn)光耦合器相比更大；其是不易作為適用于在高絕緣電壓操作的快速設(shè)備用的組件；
[0019]-由于標(biāo)準(zhǔn)異步協(xié)議的使用，兩通信微控制器必須均配備高數(shù)據(jù)速率UART，在低成本IC內(nèi)很少有高數(shù)據(jù)速率UART ;此外，串行編解碼過(guò)程造成顯著的CPU總開(kāi)銷(xiāo)；
[0020]-這種高數(shù)據(jù)速率通信通常遭受通過(guò)電源部分的交換電子設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。高速信號(hào)經(jīng)常受電力交換附近以及自身干擾事件的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]從以上陳述可知，需要在保持現(xiàn)有技術(shù)配置的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)可以避免相關(guān)缺點(diǎn)的解決方案，例如，通過(guò)提供以下可能性:在單程通信(例如，從次級(jí)側(cè)至初級(jí)側(cè))中使用僅一個(gè)光耦合器，此外，具有使用標(biāo)準(zhǔn)光耦合器(即沒(méi)有專門(mén)的設(shè)計(jì)以高速操作)和/或?qū)?zhǔn)靜態(tài)數(shù)據(jù)和快速信號(hào)(例如，寬帶反饋信號(hào))兩者均使用數(shù)字傳輸；同時(shí)，避免具有快速編解碼進(jìn)程的一個(gè)或多個(gè)微控制器過(guò)負(fù)荷，以及避免具有特定外圍區(qū)塊(快速UART或者特殊定時(shí)器)的微控制器的供應(yīng)。
[0022]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的目的在于滿足這種要求。
[0023]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式由于具有在所附權(quán)利要求中特別闡述的特征的方法而達(dá)到該目標(biāo)。
[0024]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以涉及相關(guān)設(shè)備。
[0025]權(quán)利要求是關(guān)于本發(fā)明的在本文中提供的技術(shù)教導(dǎo)的完整部分。
[0026]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以包括適用新的特定調(diào)制技術(shù)以驅(qū)動(dòng)光耦合器。
[0027]—個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以包括使用電子電路，電子電路適用于“加速”光耦合器輸出，由此允許光耦合器達(dá)到足夠高的數(shù)據(jù)速率以支持調(diào)制處理。
[0028]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以提供一個(gè)或多個(gè)以下優(yōu)勢(shì):
[0029]-通過(guò)采取特殊的調(diào)制技術(shù)，以及如必要的話，采用加速設(shè)備操作的電路(所謂的“加速器”)，可以使用單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(即不特別快的)光耦合器，以在同一個(gè)信道上傳輸模擬反饋信號(hào)和信息的數(shù)字項(xiàng)目(數(shù)據(jù))；
[0030]-脈沖寬度調(diào)制(PWM)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸由于它的“比率計(jì)”性質(zhì)而本質(zhì)上對(duì)免疫噪聲和符號(hào)失真免疫；此外可以省去相互通信微控制器的時(shí)鐘之間的同步；
[0031]-加速設(shè)備性能的電路允許將標(biāo)準(zhǔn)光耦合器的整個(gè)小信號(hào)帶寬用作數(shù)字帶寬，因此允許相應(yīng)的調(diào)制信號(hào)的傳輸；
[0032]-在例如諧振類(lèi)的頻率受控供電拓?fù)渲?，可以使用?lái)自絕緣次級(jí)側(cè)的調(diào)頻信號(hào)以直接地或者經(jīng)由簡(jiǎn)單頻率運(yùn)算(除/乘)技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)電力級(jí)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]現(xiàn)在將僅通過(guò)非限制性實(shí)例，參考附圖描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，其中:
[0034]圖1是適于包括本發(fā)明實(shí)施方式的供應(yīng)設(shè)備的框圖，
[0035]圖2至圖5是示出實(shí)施方式的信號(hào)的時(shí)間圖，以及
[0036]圖6是更詳細(xì)地示出可以被包括在實(shí)施方式中的電路的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]在以下描述中，給出大量具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)各種示例性實(shí)施方式的全面理解。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以沒(méi)有一個(gè)或者幾個(gè)細(xì)節(jié)或者利用其它方法、組件、材料等來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其他實(shí)例中，并未示出或詳細(xì)地描述已知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使實(shí)施方式的各方面變得模糊。貫穿本說(shuō)明書(shū)，提及“一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式”是指結(jié)合實(shí)施方式來(lái)描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在至少一種實(shí)施方式中。因此，貫穿本說(shuō)明書(shū)，在不同位置出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一種實(shí)施方式中”或“在實(shí)施方式中”不一定都指代相同的實(shí)施方式。此外，在一種或多種實(shí)施方式中，具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適當(dāng)?shù)姆绞较嘟Y(jié)合。
[0038]本文提供的參考標(biāo)記僅為方便起見(jiàn)而不應(yīng)解釋為實(shí)施方式的范圍或含義。
[0039]圖1中的圖是可以用來(lái)供應(yīng)諸如120光源的光源的電力供應(yīng)設(shè)備的可能結(jié)構(gòu)的示例性框圖。
[0040]這種光源(用[表示)可以包括單個(gè)光照射源或者根據(jù)120串配置彼此偶聯(lián)的幾個(gè)光照射源。
[0041]圖1中的虛線突出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可主要涉及供應(yīng)設(shè)備10的事實(shí)，可以僅在使用的最終配置中將照明光源I耦接至供應(yīng)設(shè)備10。
[0042]照明設(shè)備10通常包括通過(guò)所謂的“電鍍”絕緣隔障分開(kāi)的初級(jí)側(cè)12和次級(jí)側(cè)14，在目前考慮的示例性實(shí)施方式中，“電鍍”絕緣隔障包括變壓器16(其使得設(shè)備的指定側(cè)12和14分別作為初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)，因?yàn)樗鼈兎謩e連接至變壓器16的主和次線圈)，以及適用于以如下更詳細(xì)描述的方法來(lái)執(zhí)行從絕緣次級(jí)側(cè)14至初級(jí)側(cè)12的信號(hào)傳輸?shù)墓怦詈掀?8。
[0043]繼續(xù)圖1中的示例性框圖的描述，參考符號(hào)20表示適用于經(jīng)由開(kāi)關(guān)電路22給變壓器16的初級(jí)側(cè)饋電的電力輸入，例如，開(kāi)關(guān)電路22包括交替地打開(kāi)和關(guān)閉的諸如10--丁的電子開(kāi)關(guān)。
[0044]變壓器16的次線圈給整流器24饋電，整流器24又直接或者可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)級(jí)26驅(qū)動(dòng)光源I。
[0045]與以上描述的區(qū)塊對(duì)應(yīng)的組件和電路元件在本【技術(shù)領(lǐng)域】中是眾所周知的，可廣泛地組合和/或?qū)嵤┳兓?；這使得在本文中不必要提供詳細(xì)說(shuō)明。
[0046]這同樣基本上適用于對(duì)處理設(shè)備或者模塊28、30的可能的供應(yīng)(在初級(jí)側(cè)12和次級(jí)側(cè)14兩側(cè))，處理設(shè)備或者模塊28、30適用于在例如常規(guī)反饋配置內(nèi)執(zhí)行控制功能。這可以根據(jù)各種本身已知的控制策略進(jìn)行，因此在本文中不需要詳細(xì)說(shuō)明。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，目前示出的模塊中一個(gè)或幾個(gè)(例如，用于初級(jí)側(cè)的模塊28、34、40和46以及用于次級(jí)側(cè)的模塊32、30、38和42，為了清楚起見(jiàn)目前示出為截然不同的區(qū)塊化匕土))可以實(shí)現(xiàn)為微控制器的內(nèi)部功能。
[0047]只要涉及所呈現(xiàn)的考慮因素，足以想到:在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，次級(jí)側(cè)14上的處理模塊30可以例如經(jīng)由模擬丨數(shù)字轉(zhuǎn)換器(或等效組件)32接收表示被發(fā)送至照明光源I的輸出信號(hào)電平的信號(hào)。
[0048]這種反饋信號(hào)的感測(cè)(分接)點(diǎn)在這里舉例為位于整流器24的下游，但其可以位于其它位置，從而得到與諸如電流或電壓的輸出值相關(guān)的信號(hào)。
[0049]由模塊30收到的反饋信號(hào)被發(fā)送至初級(jí)側(cè)12，例如，發(fā)送至初級(jí)側(cè)12上的模塊28。這樣，模塊28可以驅(qū)動(dòng)(例如，經(jīng)由模塊34和驅(qū)動(dòng)器36)開(kāi)關(guān)區(qū)塊22，開(kāi)關(guān)區(qū)塊22生成施加于變壓器16的主線圈的信號(hào)。
[0050]例如，模塊34可以通過(guò)控制包含在其中的開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)時(shí)間來(lái)作用于區(qū)塊22，從而保持至源I的供應(yīng)電平在期望值(如果需要，同時(shí)對(duì)發(fā)光強(qiáng)度執(zhí)行控制動(dòng)作，所謂的“變暗”功能)。
[0051]再一次，這可以基于本身已知的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，其在本文中不需要詳細(xì)描述。
[0052]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，從次級(jí)側(cè)14至初級(jí)側(cè)12(或者，假設(shè)，反向傳輸，然而反向傳輸可能不需要，或者可以根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)例如通過(guò)低速異步信道實(shí)現(xiàn))的信號(hào)傳輸可以包括從次級(jí)側(cè)14至初級(jí)側(cè)12的以下項(xiàng)的傳輸:
[0053]-“快速”，即寬帶反饋信號(hào)，例如，從模塊30至模塊28，
[0054]-數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸送表示“準(zhǔn)靜態(tài)”參數(shù)(例如，表示校準(zhǔn)點(diǎn)、溫度、系統(tǒng)狀態(tài)等的參數(shù))的數(shù)據(jù)，并且因此具有時(shí)間上的緩慢演變，例如，從模塊38發(fā)來(lái)以及發(fā)給模塊40用于收集(以及在用于信令/處理的情況下)。
[0055]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，快速反饋模擬信號(hào)(即大帶寬的單個(gè))和具有準(zhǔn)靜態(tài)數(shù)據(jù)或者信息的“數(shù)字(皿”信號(hào)均可以被轉(zhuǎn)發(fā)至調(diào)制器42，調(diào)制器42適用于根據(jù)在下文中更詳細(xì)描述的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生用于光耦合器18的復(fù)合驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0056]在光耦合器18的輸出，并且因此在初級(jí)側(cè)12上，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，可以設(shè)置(除了在下文中更詳細(xì)描述的加速電路或者“加速器”44外，然而其存在是可選的)解調(diào)器46，解調(diào)器46適用于解調(diào)來(lái)自光耦合器18的復(fù)合信號(hào)，以從適用于被發(fā)送至模塊40的“準(zhǔn)靜態(tài)”信號(hào)分離將被發(fā)送到處理模塊28的快速寬帶成分。
[0057]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)制器42(以及在補(bǔ)足方法中，解調(diào)器46)可以根據(jù)在圖2至圖5中示出的標(biāo)準(zhǔn)操作。
[0058]以上提及的圖舉例說(shuō)明了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，其中，鑒于發(fā)送至光耦合器18，調(diào)節(jié)器42可以產(chǎn)生包括一系列信號(hào)間隔(或者周期)的具有矩形波形的信號(hào)，其中在每個(gè)間隔或者周期中，信號(hào)呈現(xiàn):
[0059]-在間隔的第一部分上，為第一電平，例如“低”電平，以及
[0060]-在間隔的第二部分上，為第二電平，例如“高”電平。
[0061]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)制器42可能夠驅(qū)動(dòng)(根據(jù)本身已知的標(biāo)準(zhǔn))具有矩形波形的信號(hào)的兩個(gè)參數(shù)，即:
[0062]-頻率，例如，其可以定義為信號(hào)周期的倒數(shù)，即在信號(hào)呈現(xiàn)第一電平、然后呈現(xiàn)第二電平的間隔的倒數(shù)；
[0063]-占空比，例如，其可以定義為信號(hào)間隔的信號(hào)呈現(xiàn)例如“高”電平的部分與信號(hào)間隔(周期)的完整持續(xù)時(shí)間的比例。
[0064]圖2至圖5給出了示例性實(shí)施方式中，其中所述信號(hào)可以最初呈現(xiàn)“低”并且隨后變?yōu)椤案摺彪娖健?br> [0065]該示意圖僅為示例性的:實(shí)際上所述序列可以包括最初的“高”以及緊接著“低”電平，和/或通過(guò)利用對(duì)稱信號(hào)或者反極信號(hào)。
[0066]例如，圖2例示了在最小頻率值5.(所述信號(hào)間隔的最大預(yù)期持續(xù)時(shí)間)和最高頻率值(所述周期的最小持續(xù)時(shí)間)之間改變所述矩形波信號(hào)頻率的可能性。
[0067]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述矩形波信號(hào)頻率可以通過(guò)最小值？.和最大值？.之間連續(xù)的頻率的閉聯(lián)集(00111:1111111111)改變。
[0068]例如假定所述最小頻率值對(duì)應(yīng)0%的給定信號(hào)的強(qiáng)度以及所述最大電平對(duì)應(yīng)100%的給定信號(hào)的強(qiáng)度，根據(jù)先前？.和？.的定義值，調(diào)制器42可以被驅(qū)動(dòng)(根據(jù)已知的標(biāo)準(zhǔn))使得頻率可以改變，從而以“模擬”方式對(duì)應(yīng)于在0%和100%之間的任何值。
[0069]這類(lèi)傳輸(所述矩形波形信號(hào)的頻率變化)可以被用來(lái)發(fā)送通過(guò)模塊32檢測(cè)到的寬帶(即“快速”)反饋信號(hào)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，模塊30和/或32甚至可被省略，因?yàn)橹辽僭诶碚撋峡梢詾檎{(diào)制器42的相應(yīng)輸入提供在所述設(shè)備10的次級(jí)側(cè)14拾取的任何反饋信號(hào)。
[0070]圖3示出了在矩形波信號(hào)的各個(gè)信號(hào)間隔內(nèi)改變占空比(即，與例如“低”值的持續(xù)時(shí)間相比例如“高”值的持續(xù)時(shí)間或者與兩者之和相比“高”值的持續(xù)時(shí)間)的可能性。
[0071]圖3中的左半部分舉例說(shuō)明了可被識(shí)別為具有25%占空比的信號(hào)，同時(shí)同一圖中的右半部分舉例說(shuō)明了具有75%占空比的信號(hào)。
[0072]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，任一占空比值的選擇可以與二進(jìn)制信息的數(shù)值項(xiàng)相關(guān)聯(lián)(例如“0”用于25%的占空比以及“1”用于75%的占空比
[0073]本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)理解:上述實(shí)質(zhì)上與脈沖寬度調(diào)制⑴麗)相似的調(diào)制，本質(zhì)上不限于對(duì)于特定的信號(hào)間隔傳輸單個(gè)信息位(等于“0”或者“廠’)。
[0074]例如，假定占空比的四個(gè)可能值，可以將這四個(gè)值中的每一個(gè)與數(shù)字值對(duì)“00”、“ 01 ”、“ 10 ”和“ 11 ”相關(guān)聯(lián)，這使得每個(gè)信號(hào)間隔能夠傳輸兩個(gè)信息位。
[0075]這可以在實(shí)質(zhì)上被定義為異步串行處理的處理內(nèi)進(jìn)行，異步串行處理可適于例如傳輸?shù)摹皽?zhǔn)靜態(tài)”信號(hào)，“準(zhǔn)靜態(tài)”信號(hào)適用于從圖1中的模塊38傳遞到模塊40。
[0076]如上所述，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)最低頻率對(duì)應(yīng)反饋信號(hào)的最小值以及最高頻率對(duì)應(yīng)反饋信號(hào)的最大值的方式，可以在兩個(gè)預(yù)定的極限值之間改變矩形波信號(hào)的頻率。
[0077]根本上作為一種頻率調(diào)制，傳輸本質(zhì)上對(duì)于噪聲具有魯棒性并且不受例如由所述 '的時(shí)間上的變化導(dǎo)致的信號(hào)的寬度波動(dòng)的影響。此外，連續(xù)的頻率變化的可能性完美地適應(yīng)模擬原點(diǎn)仏的108的信號(hào)的傳輸。當(dāng)該信號(hào)是來(lái)自反饋處理的誤差信號(hào)時(shí)，
兩個(gè)微控制器的時(shí)鐘頻率不需具有預(yù)先知道的比率，調(diào)節(jié)器被適用于調(diào)整所述信號(hào)直至誤差被消除，并且因此補(bǔ)償所述整個(gè)傳輸鏈。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，用于頻率計(jì)數(shù)的參考可以在特定的上升或者下降沿獲得，使得所述占空比變化本身對(duì)所述反饋信號(hào)的傳輸沒(méi)有影響。
[0078]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述矩形波形信號(hào)的各個(gè)周期或者間隔可以包含關(guān)于反饋信號(hào)的整項(xiàng)信息，這意味著數(shù)據(jù)速率可以根據(jù)頻率本身變化。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，因此，可以選擇最小頻率以滿足最小帶寬要求，同時(shí)只要涉及光耦合器10，重要的方面可能是用于周期確定的參考緣的識(shí)別的可重復(fù)性，即當(dāng)周?chē)鷧?shù)和疊加？麗調(diào)制改變時(shí)它的穩(wěn)定性。
[0079]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述頻率調(diào)制信號(hào)可以來(lái)自作為調(diào)節(jié)功能回路的一部分的次級(jí)側(cè)14，并且可以被直接用來(lái)調(diào)整在一些頻率受控拓?fù)渲械墓ぷ鼽c(diǎn)，諸如諧振式電源。在這種情況下，區(qū)塊34可以被省略，并且區(qū)塊28可以被簡(jiǎn)化為進(jìn)行簡(jiǎn)單的頻率縮放或者加倍。
[0080]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)制器42可以因此執(zhí)行在圖2和3中舉例說(shuō)明的兩種調(diào)制(頻率和占空比調(diào)制)的一種疊加，起源信號(hào)81卿1)在圖4和5中舉例說(shuō)明，其中，在相同的被發(fā)送的數(shù)字信息111^01-11181:1011)(從圖1的示例中的模塊38到模塊40)的情況下，例如通過(guò)在所提及的圖的下半部分的序列1001101示出，可以產(chǎn)生具有可變頻率的信號(hào)，以便表達(dá)反饋信號(hào)的(快速)變化。
[0081]在這點(diǎn)上，可以指出一些有趣的方面。
[0082]盡管可以使用更高的基數(shù)字母汕60，簡(jiǎn)單的“0”和“1”字母適宜于用于準(zhǔn)靜態(tài)信號(hào)的寬范圍的可能的傳輸要求。在這種情況下，解調(diào)器46可以借助占空比的單次讀取閾值用于符號(hào)識(shí)別。
[0083]例如，假定閾值固定在50 %，如果所接收的脈沖具有0-50 %的占空比，該脈沖可以被解碼為“0”，而在另一個(gè)情形(占空比高于閾值)中可以被解碼為符號(hào)“1”。
[0084]在圖3中描述了這種解決方案，其中示出了 25%和75%占空比的脈沖。
[0085]如上所述，也可以，例如根據(jù)重建信號(hào)的信噪比以及由光耦合器18和相關(guān)電子組件引入的失真，每一信號(hào)間隔編碼多于一個(gè)的信息位。
[0086]我們先前提到了編碼四個(gè)符號(hào)的可能性(“00”、“01”、“10”以及“11”〉。反之，通過(guò)固定兩個(gè)占空比閾值為例如33%和66%，可以在每一信號(hào)周期發(fā)送三個(gè)不同的值。
[0087]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)使用二進(jìn)制字母表，例如“0”和“ 1 ”，可以通過(guò)將所述“標(biāo)記”和“空間”符號(hào)關(guān)聯(lián)到兩個(gè)字母表二進(jìn)制值來(lái)執(zhí)行準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)異步通信。這使得能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)以奶外圍設(shè)備和？麗計(jì)時(shí)器實(shí)施。
[0088]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)非常穩(wěn)定的傳輸模式進(jìn)行，特別是當(dāng)使用有限數(shù)量的符號(hào)時(shí)。
[0089]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)光耦合器18實(shí)現(xiàn)的物理通道可以在例如通過(guò)快速反饋調(diào)制設(shè)定的各種頻率下確保信號(hào)沿的良好可重復(fù)性以及？麗調(diào)制的低邊緣失真。
[0090]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在“數(shù)字”信號(hào)的重建中，可以使用辨別原則(例如50%閾值)，使得可通過(guò)確保足夠?qū)挼淖帜副矸?hào)的“分配范圍”來(lái)解決可能的占空比失真。
[0091]這樣，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，例如使用具有“0”和“ 1 ”的二進(jìn)制字母表，即使在具有相當(dāng)高脈沖失真的情況下也可實(shí)現(xiàn)本質(zhì)上穩(wěn)定的傳輸模式。
[0092]然而，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)抑制由于失真導(dǎo)致的誤差“模擬”信號(hào)未被重建，但是直接在任一沿上測(cè)量的，因?yàn)楫?dāng)占空比變化時(shí)或者在其它攝動(dòng)因素的情況下沿本身顯示出了良好的可重復(fù)性(在形狀和延遲上)。
[0093]在數(shù)據(jù)速率方面的傳輸速度可以取決于疊加的頻率調(diào)制，因?yàn)槔缑恳恍盘?hào)周期或者間隔發(fā)送一個(gè)符號(hào)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)制過(guò)程可以實(shí)際上產(chǎn)生如在圖5中舉例說(shuō)明的具有變化的頻率和占空比的矩形波形，其中示例的數(shù)字與相關(guān)的信號(hào)間隔(周期)的持續(xù)時(shí)間成反比。
[0094]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以包括用于模擬信號(hào)的頻率調(diào)制以及用于數(shù)字信號(hào)的？麗調(diào)制。然而這種互補(bǔ)選擇并沒(méi)有從其它實(shí)施方式中排除。
[0095]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，物理通道(主要是光耦合器18)可能顯示低于理想性能，因?yàn)榘ㄔ谕ㄐ判诺乐械牟考捎谌Q于工作狀況移動(dòng)上升沿和下降沿而傾向于使信號(hào)失真。該事實(shí)可被認(rèn)為是兩個(gè)信號(hào)的一種交叉調(diào)制，使得各個(gè)信號(hào)可被看作被另一個(gè)信號(hào)干擾。觀察到，通過(guò)變化的而不是相反，特別是如果使用在下文中詳細(xì)說(shuō)明的信號(hào)調(diào)節(jié)電路44，能夠更容易地保護(hù)頻率。
[0096]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在解調(diào)器46的？麗信號(hào)的重建可基于離散量子化，使得通過(guò)采用寬范圍的符號(hào)識(shí)別，可以進(jìn)行有效的交叉調(diào)制抑制。
[0097]此外，占空比本質(zhì)上是兩個(gè)時(shí)間值的比率，并且因此與信號(hào)周期或者間隔的絕對(duì)度量無(wú)關(guān)；因此相關(guān)的異步通信可以當(dāng)不存在先前已知的發(fā)射器和接收器(模塊42和49)的兩個(gè)時(shí)基之間的比率時(shí)進(jìn)行。
[0098]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)在絕緣的次級(jí)側(cè)14(在圖1中示出的示例中，通過(guò)變換器32和處理模塊30)上獲得的反饋信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)動(dòng)作可以利用具有頻率匕。和其値達(dá)數(shù)十紐2的的矩形信號(hào)(見(jiàn)圖5)實(shí)現(xiàn)。
[0099]具有利用低速率標(biāo)準(zhǔn)晶體管的輸出、在飽和狀態(tài)下操作的光耦合器18可能很難達(dá)到上述的高數(shù)據(jù)速率。該情形可以通過(guò)使用在上文中提及的頻率范圍內(nèi)的特定高速設(shè)備作為光稱合器來(lái)解決。
[0100]—個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以在以飽和模式(開(kāi)關(guān)時(shí)間3到10微秒)操作的標(biāo)準(zhǔn)光耦合器操作的情況下通過(guò)適于被插入在光耦合器18的輸出和解調(diào)器46之間的信號(hào)調(diào)節(jié)電路(“加速器144處理數(shù)據(jù)速率方面。
[0101]圖6是關(guān)于上述電路44的可能示例性實(shí)施方式的電路圖。
[0102]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，這樣的電路可以利用光耦合器的小信號(hào)帶寬(其傾向于相當(dāng)寬)以便實(shí)現(xiàn)確保足夠大的帶寬以令人滿意地處理在圖1的環(huán)境下傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)的模塊。
[0103]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，電路44可以連接至光耦合器18的輸出側(cè)(即，在目前考慮的實(shí)施例中，位于電源裝置10的初級(jí)側(cè)12)。
[0104]在目前描述的實(shí)施例中，電路44包括數(shù)量減少的部件并且適用于克服在飽和模式中的限制以及能夠恢復(fù)矩形波形直至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)100紐2 (其是也能用標(biāo)準(zhǔn)光耦合器實(shí)現(xiàn)的典型的小信號(hào)帶寬
[0105]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，電路44實(shí)質(zhì)上可以被看做頻率均衡的電流鏡，其適用于:
[0106]計(jì)算光耦合器18的輸出晶體管的飽和度；
[0107]充當(dāng)具有電壓矩形輸出011^111:)的電流放大器；
[0108]充當(dāng)頻率均衡器，其適當(dāng)?shù)幕謴?fù)耦合器輸入信號(hào)。
[0109]在目前示出的實(shí)例中，電流鏡結(jié)構(gòu)是圍繞兩個(gè)晶體管(例如雙極性8了1晶體管)01和02建造的。
[0110]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，晶體管01的基極和集電極可以與光I禹合器18的輸出連接，例如連接到光耦合器18的輸出晶體管的發(fā)射極。
[0111]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，晶體管可以充當(dāng)用于光耦合器18的輸出晶體管的有源負(fù)載，以通過(guò)在接收元件的發(fā)射極和集電極之間強(qiáng)制施加幾乎固定的電壓來(lái)防止其飽和。在集電極-基極結(jié)強(qiáng)制施加幾乎恒定的電壓也會(huì)大幅減少鏡像效應(yīng)。
[0112]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，圖6的初級(jí)偏壓V？的最小值可以近似等于，預(yù)飽和電壓加上晶體管的基極-發(fā)射極電壓之和，再加上插入晶體管的發(fā)射極和接地之間的電阻器06上的壓降，其在在數(shù)十毫伏之間的范圍。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，上限由光耦合器的功率損耗設(shè)定。可能的值可以為3.37、57或者12乂。
[0113]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，晶體管的輸出(例如在目前考慮的實(shí)施方式中的集電極)可以連接至由電容器￠6(1和電阻器1^(1組成并適用于修改由晶體管02形成的輸出放大器的頻率響應(yīng)的高通網(wǎng)絡(luò)該目的在于均衡頻譜，以便在輸出恢復(fù)光耦合器18的輸入信號(hào)。
[0114]此外，能理解的是，電阻器1^(1可以通過(guò)限制其靜態(tài)基極電流來(lái)防止晶體管02經(jīng)歷硬飽和881:111-81:1011)。
[0115]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，因此高通網(wǎng)絡(luò)0(1、1^(1可以完成所需的數(shù)據(jù)速率，主要由于由電容器￠6(1在晶體管02上所引起的放電效應(yīng):注入的負(fù)電流脈沖能夠非常迅速地?cái)嚅_(kāi)晶體管02，在短時(shí)間內(nèi)從部分飽和恢復(fù)。
[0116]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在高通網(wǎng)絡(luò)￠6(136(1的輸出(例如晶體管02的基極和接地之間)，可以插入電阻器此以充當(dāng)用于光耦合器接收側(cè)的最小負(fù)載，以便在防止其截止電流接通晶體管收，同時(shí)幫助在正常操作中斷開(kāi)開(kāi)關(guān)晶體管02。
[0117]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，上拉電阻器肋即被連接至初級(jí)偏壓8？并與晶體管02的集電極連接(適用于實(shí)現(xiàn)電路44的輸出，同時(shí)相同晶體管02的發(fā)射極可以被連接至接地
[0118]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，電路44的輸出信號(hào)是由光耦合器18收到的輸入信號(hào)的延遲版本。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，延遲為約1微秒。
[0119]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，晶體管和02可以被選擇為匹配對(duì)，以便優(yōu)化電流鏡的性能。
[0120]本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)理解，在圖6中示出的電路僅是示例性的。
[0121]例如在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，可以顛倒晶體管01、02的極性，同時(shí)相應(yīng)的顛倒在光耦合器18的輸出處的連接。
[0122]為了完整地圖示，圖6中的圖還例示了調(diào)制器42的存在，調(diào)制器42主要由開(kāi)關(guān)的符號(hào)表不，以便表明基于上述的標(biāo)準(zhǔn)的多種實(shí)施方案(本身已知)。
[0123]為了進(jìn)一步完整圖示，圖6中的圖同樣例示了經(jīng)偏置電阻如提供次級(jí)偏壓％到光率禹合器18的輸入側(cè)(120)。
[0124]當(dāng)然在不違背本發(fā)明的根本原理的前提下，可以不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，相對(duì)于本文中描述的僅作為非限制性示例改變(甚至是相當(dāng)大地改變)細(xì)節(jié)和實(shí)施方式，所述范圍由所附權(quán)利要求書(shū)定義。
【權(quán)利要求】
1.一種操作電力供應(yīng)設(shè)備(10)的方法，所述電力供應(yīng)設(shè)備(10)具有初級(jí)側(cè)(12)和次級(jí)側(cè)(14)，所述方法包括利用布置在所述初級(jí)側(cè)(12)和所述次級(jí)側(cè)(14)之間的光耦合器(18)傳輸: -寬帶控制信號(hào)， -數(shù)字?目息?目號(hào)， 所述方法包括在與頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制或PWM結(jié)合而調(diào)制(42)的矩形波信號(hào)上傳輸所述控制信號(hào)和所述信息信號(hào)，其中所述控制信號(hào)和所述信息信號(hào)是用于所述矩形波信號(hào)的頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制信號(hào)是用于所述矩形波信號(hào)的頻率調(diào)制的調(diào)制信號(hào)，以及所述信息信號(hào)是用于所述矩形波信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述矩形波信號(hào)是包括信號(hào)間隔的雙電平信號(hào)，其中，所述信號(hào)在所述間隔的第一部分呈現(xiàn)第一電平以及在所述間隔的第二部分呈現(xiàn)第二電平，并且頻率調(diào)制借助于根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)改變所述信號(hào)間隔的持續(xù)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括在最小頻率(Fmin)和最大頻率(Fmax)之間，優(yōu)選地，在所述最小頻率(Fmin)和所述最大頻率(Fmax)之間的頻率的閉聯(lián)集內(nèi)改變所述頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述矩形波信號(hào)是包括信號(hào)間隔的雙電平信號(hào)，其中，所述信號(hào)在所述間隔的第一部分呈現(xiàn)第一電平以及在所述間隔的第二部分呈現(xiàn)第二電平，并且所述脈沖寬度調(diào)制借助于根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)改變所述信號(hào)間隔的所述第一部分和所述第二部分的相對(duì)持續(xù)時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述脈沖寬度調(diào)制包括使用: -用于所述第一部分和所述第二部分的所述相對(duì)持續(xù)時(shí)間的兩個(gè)不同的值，由此對(duì)于每個(gè)信號(hào)間隔傳輸一個(gè)位的信息，或者 -用于所述第一部分和所述第二部分的所述相對(duì)持續(xù)時(shí)間的多于兩個(gè)的不同的值，由此對(duì)于每個(gè)信號(hào)間隔傳輸多于一個(gè)位的信息。
7.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的方法，所述方法具有以下特征中的至少一個(gè): -所述控制信號(hào)是從所述電力供應(yīng)設(shè)備(10)的所述次級(jí)側(cè)(14)至所述初級(jí)側(cè)(12)的反饋信號(hào)， -所述信息信號(hào)表示所述電力供應(yīng)設(shè)備(10)的準(zhǔn)靜態(tài)操作參數(shù)， -所述電力供應(yīng)設(shè)備(10)是用于優(yōu)選為L(zhǎng)ED光源的固態(tài)光源的電力供應(yīng)設(shè)備。
8.一種電力供應(yīng)設(shè)備，所述電力供應(yīng)設(shè)備具有初級(jí)側(cè)(12)和次級(jí)側(cè)(14)以及布置在所述初級(jí)側(cè)(12)和所述次級(jí)側(cè)(14)之間的光耦合器(18)，其中，所述設(shè)備包括調(diào)制器(42)/解調(diào)器(44)對(duì)，所述的調(diào)制器(42)/解調(diào)器(44)對(duì)被配置為根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法傳輸和接收與頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制結(jié)合而調(diào)制的所述矩形波信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力供應(yīng)設(shè)備，包括耦接至所述光耦合器(18)的輸出的信號(hào)調(diào)節(jié)電路(44)，并且包括具有第一晶體管(Ql)和第二晶體管(Q2)的電流鏡，其中: -所述第一晶體管(Ql)是用于所述光耦合器(18)的輸出的有源負(fù)載以防止所述光耦合器的飽和， -所述第二晶體管(Q2)提供用于所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路(44)的輸出，用于所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路(44)的輸出復(fù)制所述光耦合器(18)的輸出，以及 -高通均衡器(Ceq，Req)被布置在所述電流鏡的所述第一晶體管(Ql)和所述第二晶體管(Q2)之間。
【文檔編號(hào)】H04B10/11GK104283619SQ201410329483
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】弗朗切斯科·安格林, 菲利波·布蘭凱蒂 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司