具有电流隔离装置的收发机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于总线通信的数据收发机设备(20、30、35)，包括：第一和第二半导体区域(21，22)，电流隔离装置(24)，用于电流隔离第一和第二半导体区域，输入，用于接收要从第一半导体区域传输到第二半导体区域的信号，第一信号路径中的第一电容器(C1)和第二信号路径中的第二电容器(C2)，每个电容器具有连接到第一半导体区域的第一板和连接到第二半导体区域的第二板，并且每个电容器被布置成分别经由第一信号路径和经由第二信号路径传输接收到的信号的版本，存储装置(26)，具有能由接收到的信号的版本控制的并且被布置成从接收到的信号的版本导出的存储器状态，所述存储装置被布置成根据接收到的信号从存储器状态中获得输出信号。

Transceiver with current isolation device

【技术实现步骤摘要】
具有电流隔离装置的收发机专利
本专利技术总体上涉及收发机设备的领域，其中在不同的半导体区域之间提供电流隔离。专利技术背景近年来，在汽车领域已引入了基于双电压的供电系统。耗电系统(例如作为电涡轮增压器或发动机冷却风扇)可以由(例如48V电源电压)提供，而其他系统(例如作为窗户升降机)则由经典的12V电源提供。采用不同电源电压的原因之一涉及功率损耗，根据欧姆定律:P＝I*I*R功率损耗以2次幂来衡量。如果给定系统的电源电压从12V到48V增加4倍，则该系统的电流相应地缩小4倍。然而，经由电源线的欧姆损耗缩小了16倍，这节省了能源和燃料消耗，并减少了二氧化碳(CO2)和氮氧化物(NOx)的排放。由于现在在汽车中存在两个电压域，并且有些系统在48V域上工作而其他的在12V域上工作，所以两个域都需要允许在不同域的系统之间传输信息信号。另一方面，电压域不应相互影响。这意味着48V域中的故障不应影响12V域中的系统，反之亦然。为此，要求每个系统级别(例如发动机冷却风扇)上的两个域总是彼此电流隔离。只有在汽车内很少的专用点上，12V和48V域的接地电源连接在一起。在给定的系统级别(例如发动机冷却风扇)上，两个电源域的共同接地连接是不允许的。两个电源域必须严格地彼此分开。控制器区域网络(CAN)或本地互连网络(LIN)总线(由于它们的性质和规格)总是在12V域中被生成和处理。对于48V的这些总线的规格没有计划，因为节点将增加成本。这意味着，当48V域中的系统由CAN总线控制时，该系统需要具有电流隔离装置以实现12V域的CAN总线与系统(例如48V域中的发动机冷却风扇)之间的信号交换。电流隔离装置必须能够以(例如CAN总线)的所请求的通信速度进行信号传输。另一方面，在48V域中生成的信息可能需要被传递到12V域中的网络。这意味着在电流隔离装置上的信号交换必须是双向的。在图1中示出了现有技术的解决方案。高级控制单元10被示出为包括通信总线14，该通信总线14在本示例中是CAN总线。CAN总线及其引脚CANL、CANH被连接到传统的收发机设备15。收发机设备15经由第一连接器13上的Cl30引脚以及反极性二极管接收电源电压+12V作为信号VS。该第一连接器的引脚Cl31是与+12V电源相关的接地电源GND1。收发机设备进一步经由电压转换器12(例如低压降电压调节器)接收例如5V的电源电压V1。收发机设备15经由引脚Cl31连接到接地电源GND1。正电源V1和接地电源GND1也被提供给光耦合器16。收发机设备将信号CANL，CANH转换成通信信号RxD和TxD。收发机设备还可以具有其他控制信号，例如串行时钟(SCK)，从属设备输入(SDI)，从属设备输出(SDO)以及控制信号(例如SCSN)，以便允许收发机设备例如被配置。信号被提供给光耦合器16，光耦合器16以电流隔离的方式将这些信号传输到48V域。所传输的信号被馈送到微控制器17，微控制器17进一步处理信号，用于例如发动机冷却风扇的控制装置。应当注意，微控制器17还可以向光耦合器16发送信号，使得收发机设备15接收这些信号。换句话说，从收发机设备到光耦合器到微控制器的信号传输大多是双向的。在48V域中，+48V电源经由第二连接器18作为Cl40被提供给电压转换器11，例如，电压转换器11可以是向微控制器17提供(例如，+5V的电压V2)的DC/DC转换器。V2也被提供给光耦合器16。微控制器和光耦合器用接地电源GND2供应，接地电源GND2经由引脚CI41被提供。应当注意，光耦合器16具有两个独立的电源引脚(V1、V2)和两个独立的接地引脚(GND1、GND2)。使用光耦合器，两个电源域之间的电流隔离是可能的。光耦合器可以由例如基于电感的信号变压器代替，该信号变压器也实现电流隔离。其他的替代方案也是可用的。但是，CAN总线是一种具有数据速率高达2MBit/s的高速总线。特别是在汽车环境中，光耦合器可能太慢。由于光耦合器是附加设备，因此还涉及附加的成本和空间问题。WO2012/159168公开了一种USB驱动器，该驱动器用以全差分方式的信号传输来电流隔离。硬件工作量和因此的成本可能很高。由于噪声，在汽车线束中可能存在鲁棒性问题。WO2014/029585和US2009/206960显示了全差分方法，其中四个电容器用于一个信号的电流隔离。因此，所需的硬件工作量和因此得的成本相对较高。在US2013/279550中，提出了一种在三导体接口上通信数据值的方法。不同的数据值通过生成并发送三个相应的信号到使用三个相应的导体的接收机来发送。第一信号保持为设定电压电平。第二信号根据载波频率在高电压和低电压之间交替。第三信号在高电压和低电压之间交替，并与第二信号异相。然而，信号干扰相关的噪声，尤其是汽车线束中的噪声具有负面影响。此外，硬件工作量和因此的成本很高。在US2008/180226中发现了稍微不同范围的解决方案，其中两个CAN网络用电流隔离阻碍物分开。因此，存在改进的空间。特别地，需要一种解决方案，其中光耦合器被移除并且电流隔离装置和在其上的信号传输以不同的方式被实现。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供一种收发机设备，其中设备中的半导体区域之间的电流隔离以与光耦合器不同的方式来实现。上述目标通过根据本专利技术的解决方案来完成。在第一方面，本专利技术涉及一种用于总线通信的数据收发机设备，包括：第一半导体区域和第二半导体区域，电流隔离装置，以电流隔离所述第一半导体区域和第二半导体区域，输入，用于接收要从所述第一半导体区域传输到所述第二半导体区域的信号，第一信号路径中的第一电容器和第二信号路径中的第二电容器，每个电容器具有连接到所述第一半导体区域的第一板和连接到所述第二半导体区域的第二板，并且每个电容器被布置成分别经由所述第一信号路径和经由所述第二信号路径传输所述接收到的信号的版本，存储装置，具有可由所述接收到的信号的所述版本控制的并且被布置成从所述接收到的信号的所述版本导出的所述存储器状态，所述存储装置被布置成根据所述接收到的信号从所述存储器状态中获得输出信号。所提出的解决方案确实允许电流隔离第一半导体区域和第二半导体区域。经由电容器，接收到的信号可以从一个半导体区域传输到另一个半导体区域。所提出的解决方案提供了各种优点，例如，它需要相对较小的硅面积，使得实现是成本有效的。在优选实施例中，第一半导体区域和第二半导体区域是硅区域，电流隔离装置是SiO2沟槽隔离装置。优选地，接收到的信号是数字信号。然后，所述第一电容器和第二电容器中的一个电容器被有利地布置成向存储装置传输与从对应于逻辑0的电压电平到对应于逻辑1的电压电平的信号转换相对应的接收到的信号的版本，并且另一电容器被布置成向存储装置传输与从对应于逻辑1的电压电平到对应于逻辑0的电压电平的信号转换相对应的接收到的信号的版本。在优选实施例中，半导体区域中的一个具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于总线通信的数据收发机设备(20、30、35)，包括：/n第一半导体区域(21)和第二半导体区域(22)，/n电流隔离装置(24)，用于电流隔离所述第一半导体区域和所述第二半导体区域，/n输入，用于接收要从所述第一半导体区域传输到所述第二半导体区域的信号，/n第一信号路径中的第一电容器(C1)和第二信号路径中的第二电容器(C2)，每个电容器具有连接到所述第一半导体区域的第一板和连接到所述第二半导体区域的第二板，并且每个电容器被布置成分别经由所述第一信号路径和经由所述第二信号路径传输所述接收到的信号的版本，/n存储装置(26)，具有能由所述接收到的信号的所述版本控制的并且被布置成从所述接收到的信号的所述版本导出的所述存储器状态，所述存储装置被布置成根据所述接收到的信号从所述存储器状态中获得输出信号。/n

【技术特征摘要】
20180716 EP 18183669.31.一种用于总线通信的数据收发机设备(20、30、35)，包括：
第一半导体区域(21)和第二半导体区域(22)，
电流隔离装置(24)，用于电流隔离所述第一半导体区域和所述第二半导体区域，
输入，用于接收要从所述第一半导体区域传输到所述第二半导体区域的信号，
第一信号路径中的第一电容器(C1)和第二信号路径中的第二电容器(C2)，每个电容器具有连接到所述第一半导体区域的第一板和连接到所述第二半导体区域的第二板，并且每个电容器被布置成分别经由所述第一信号路径和经由所述第二信号路径传输所述接收到的信号的版本，
存储装置(26)，具有能由所述接收到的信号的所述版本控制的并且被布置成从所述接收到的信号的所述版本导出的所述存储器状态，所述存储装置被布置成根据所述接收到的信号从所述存储器状态中获得输出信号。


2.如权利要求1所述的数据收发机设备，其特征在于，所述第一半导体区域和所述第二半导体区域是硅区域，并且其中所述电流隔离装置是SiO2沟槽隔离装置。


3.如权利要求1或2所述的数据收发机设备，其特征在于，所述接收到的信号是数字信号。


4.如权利要求3所述的数据收发机设备，其特征在于，所述第一电容器和所述第二电容器中的一个电容器被布置成用于向所述存储装置传输与从对应于逻辑0的电压电平到对应于逻辑1的电压电平的信号转换相对应的所述接收到的信号的版本，并且另一电容器被布置成用于向所述存储装置传输与从对应于所述逻辑1的所述电压电平到对应于所述逻辑0的所述电压电平的信号转换相对应的所述接收到的信号的版本。


5.如前述权利要求中任一项所述的数据收发机设备，其特征在于，所述半导体区域一个具有电压电平移位级，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·弗雷，T·弗赖塔格，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE