信号传输方法及相关设备技术

本发明专利技术涉及信号传输方法和相关设备。一种例如用于LED光源的电力供应设备(10)，包括初级侧(12)以及次级侧(14)，设置了布置在初级侧(12)和次级侧(14)之间的光耦合器(18)，适用于发送宽带控制信号和数字信息信号。所述控制信号和信息信号在与频率调制和脉冲宽度调制或PWM结合调制(42)的矩形波信号上传输，其中所述控制信号和信息信号是用于频率调制和脉冲宽度调制的调制信号。一种例如包括电流镜的信号调节电路(44)耦接至光耦合器(18)的输出，以在不采用特殊高速组件的情况下允许调制信号的快速传输。

【技术实现步骤摘要】
信号传输方法及相关设备
本公开涉及信号传输技术。一个或多个实施方式可在用于光源的例如切换式供电单元的供电单元中得到应用。
技术介绍
用于照明设备(例如固态照明设备，诸如使用LED源作为光照射源的设备)的供应单元的各种配置可以采取切换拓扑。例如，这可以以称为电源单元(PSU)的绝缘电源配置来实现。在高端应用中，PSU的初级侧和次级侧均可以包括微控制器，需要跨越在初级侧和次级侧之间的绝缘隔障交换信息。传递信息可以涉及关键性的方面，例如如果使用性能受限的光耦合器。在各种实施方案中，除低速双向数据交换之外(适用于传递涉及慢变化参数的数字信息)，在初级侧和次级侧之间的信息交换可以包括适用于传输高速信号(用于控制功能)的宽带信道，该控制功能能够例如从次级侧输出为初级侧提供反馈信号，以便关闭校准回路。考虑作为例子的从次级侧至初级侧的传输，可能出现跨越绝缘隔障传输两种类型的信息的需求：-必须通过慢变化信号传输的准静态参数(例如各种校准点、温度、系统状态等等)，其不需要高传输速度，以及-宽带信号，需要所述宽带信号以关闭校准回路以及在PSU输出达到适当的电值。基于光耦合器的使用的各种实施方案可能遵循两个基本配置。第一配置包括模拟反馈从数字数据通信的分离。这种结构可能需要从次级侧至初级侧操作的两个不同光耦合器：一个以数字方法操作，另一个发送线性电流，从而完全地采用光耦合器的小信号带宽。这种解决方案可能既有有利的一面也有不利的一面:-双边数字数据交换可基于标准低速光耦合器，适用于通过标准UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter，通用异步收发器)外围设备驱动以及解码，所述标准UART外围设备同样在低成本微控制器上可用；-正如前面提到的，为了从次级侧传递至初级侧，可能必须使用两个光耦合器，并且这可能与采用仅一个光耦合器的解决方案相比，使在PCB(印刷电路板)上需要的成本和空间加倍；-作用于模拟信号的光耦合器可能受它的电流传动比(CRT)的显著可变性的影响。一些实施方案可能包括创建从次级侧至初级侧的高速串行信道，具有以下后果：-可以使用仅一个光耦合器(从次级侧至初级侧)；-这种快速耦合器可能是成本高的、耗电的以及外形上与标准光耦合器相比更大；其是不易作为适用于在高绝缘电压操作的快速设备用的组件；-由于标准异步协议的使用，两通信微控制器必须均配备高数据速率UART，在低成本IC内很少有高数据速率UART；此外，串行编解码过程造成显著的CPU总开销；-这种高数据速率通信通常遭受通过电源部分的交换电子设备产生的噪声。高速信号经常受电力交换附近以及自身干扰事件的影响。
技术实现思路
从以上陈述可知，需要在保持现有技术配置的优势的同时可以避免相关缺点的解决方案，例如，通过提供以下可能性：在单程通信(例如，从次级侧至初级侧)中使用仅一个光耦合器，此外，具有使用标准光耦合器(即没有专门的设计以高速操作)和/或对准静态数据和快速信号(例如，宽带反馈信号)两者均使用数字传输；同时，避免具有快速编解码进程的一个或多个微控制器过负荷，以及避免具有特定外围区块(快速UART或者特殊定时器)的微控制器的供应。一个或多个实施方式的目的在于满足这种要求。一个或多个实施方式由于具有在所附权利要求中特别阐述的特征的方法而达到该目标。一个或多个实施方式可以涉及相关设备。权利要求是关于本专利技术的在本文中提供的技术教导的完整部分。一个或多个实施方式可以包括适用新的特定调制技术以驱动光耦合器。一个或多个实施方式可以包括使用电子电路，电子电路适用于“加速”光耦合器输出，由此允许光耦合器达到足够高的数据速率以支持调制处理。一个或多个实施方式可以提供一个或多个以下优势：-通过采取特殊的调制技术，以及如必要的话，采用加速设备操作的电路(所谓的“加速器”)，可以使用单个标准(即不特别快的)光耦合器，以在同一个信道上传输模拟反馈信号和信息的数字项目(数据)；-脉冲宽度调制(PWM)数字数据传输由于它的“比率计”性质而本质上对免疫噪声和符号失真免疫；此外可以省去相互通信微控制器的时钟之间的同步；-加速设备性能的电路允许将标准光耦合器的整个小信号带宽用作数字带宽，因此允许相应的调制信号的传输；-在例如谐振类的频率受控供电拓扑中，可以使用来自绝缘次级侧的调频信号以直接地或者经由简单频率运算(除/乘)技术来驱动电力级。附图说明现在将仅通过非限制性实例，参考附图描述一个或多个实施方式，其中：图1是适于包括本专利技术实施方式的供应设备的框图，图2至图5是示出实施方式的信号的时间图，以及图6是更详细地示出可以被包括在实施方式中的电路的框图。具体实施方式在以下描述中，给出大量具体细节以提供对各种示例性实施方式的全面理解。一个或多个实施方式可以没有一个或者几个细节或者利用其它方法、组件、材料等来实现。在其他实例中，并未示出或详细地描述已知的结构、材料或操作以避免使实施方式的各方面变得模糊。贯穿本说明书，提及“一个或多个实施方式”是指结合实施方式来描述的具体的特征、结构或特性包含在至少一种实施方式中。因此，贯穿本说明书，在不同位置出现的短语“在一种实施方式中”或“在实施方式中”不一定都指代相同的实施方式。此外，在一种或多种实施方式中，具体的特征、结构或特性可以任何适当的方式相结合。本文提供的参考标记仅为方便起见而不应解释为实施方式的范围或含义。图1中的图是可以用来供应诸如LED光源的光源的电力供应设备的可能结构的示例性框图。这种光源(用L表示)可以包括单个光照射源或者根据LED串配置彼此偶联的几个光照射源。图1中的虚线突出了一个或多个实施方式可主要涉及供应设备10的事实，可以仅在使用的最终配置中将照明光源L耦接至供应设备10。照明设备10通常包括通过所谓的“电镀”绝缘隔障分开的初级侧12和次级侧14，在目前考虑的示例性实施方式中，“电镀”绝缘隔障包括变压器16(其使得设备的指定侧12和14分别作为初级侧和次级侧，因为它们分别连接至变压器16的主和次线圈)，以及适用于以如下更详细描述的方法来执行从绝缘次级侧14至初级侧12的信号传输的光耦合器18。继续图1中的示例性框图的描述，参考符号20表示适用于经由开关电路22给变压器16的初级侧馈电的电力输入，例如，开关电路22包括交替地打开和关闭的诸如MOSFET的电子开关。变压器16的次线圈给整流器24馈电，整流器24又直接或者可以通过驱动级26驱动光源L。与以上描述的区块对应的组件和电路元件在本
中是众所周知的，可广泛地组合和/或实施变化；这使得在本文中不必要提供详细说明。这同样基本上适用于对处理设备或者模块28、30的可能的供应(在初级侧12和次级侧14两侧)，处理设备或者模块28、30适用于在例如常规反馈配置内执行控制功能。这可以根据各种本身已知的控制策略进行，因此在本文中不需要详细说明。在一个或多个实施方式中，目前示出的模块中一个或几个(例如，用于初级侧的模块28、34、40和46以及用于次级侧的模块32、30、38和42，为了清楚起见目前示出为截然不同的区块(block))可以实现为微控制器的内部功能。只要涉及所呈现的考虑因素，足以想到：在一个或多个实施方式中，次级侧14上的处理模块30可以例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作电力供应设备(10)的方法，所述电力供应设备(10)具有初级侧(12)和次级侧(14)，所述方法包括利用布置在所述初级侧(12)和所述次级侧(14)之间的光耦合器(18)传输：‑宽带控制信号，‑数字信息信号，所述方法包括在与频率调制和脉冲宽度调制或PWM结合而调制(42)的矩形波信号上传输所述控制信号和所述信息信号，其中所述控制信号和所述信息信号是用于所述矩形波信号的频率调制和脉冲宽度调制的调制信号。

【技术特征摘要】
2013.07.10 IT TO2013A0005791.一种操作电力供应设备(10)的方法，所述电力供应设备(10)具有初级侧(12)和次级侧(14)，所述方法包括利用布置在所述初级侧(12)和所述次级侧(14)之间的光耦合器(18)传输：-宽带控制信号，-数字信息信号，所述方法包括在与频率调制和脉冲宽度调制结合而调制(42)的矩形波信号上传输所述控制信号和所述信息信号，其中所述控制信号和所述信息信号是用于所述矩形波信号的频率调制和脉冲宽度调制的调制信号，其中，所述控制信号是用于所述矩形波信号的频率调制的调制信号，以及所述信息信号是用于所述矩形波信号的脉冲宽度调制的调制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述矩形波信号是包括信号间隔的双电平信号，其中，所述信号在所述间隔的第一部分呈现第一电平以及在所述间隔的第二部分呈现第二电平，并且频率调制借助于根据所述调制信号改变所述信号间隔的持续时间。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述矩形波信号是包括信号间隔的双电平信号，其中，所述信号在所述间隔的第一部分呈现第一电平以及在所述间隔的第二部分呈现第二电平，并且频率调制借助于根据所述调制信号改变所述信号间隔的持续时间。4.根据权利要求2所述的方法，包括在最小频率Fmin和最大频率Fmax之间改变所述频率。5.根据权利要求4所述的方法，包括在所述最小频率Fmin和所述最大频率Fmax之间的频率的闭联集内改变所述频率。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述矩形波信号是包括信号间隔的双电平信号，其中，所述信号在所述间隔的第一部分呈现第一电平以及在所述间隔的第二部分呈现第二电平，并且所述脉冲宽度调制借助于根据所述调制信号改变所述信号间隔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗切斯科·安格林，菲利波·布兰凯蒂，
申请(专利权)人：欧司朗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE