电荷泵制造技术

一种用于传输能量和数据的电荷泵具有：初级侧、次级侧和至少一个耦合电容，通过所述耦合电容连接初级侧与次级侧，其中初级侧被构建为在电荷泵间隔期间周期性地将能量以电荷包形式利用第一耦合电容传输到次级侧，其中初级侧被构建为通过调制电荷泵间隔施加数据，其中次级侧被构建为通过解调电荷泵间隔接收数据，其中次级侧被构建为通过调制电荷泵间隔施加数据并且其中初级侧被构建为通过解调电荷泵间隔接收数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于传输能量和数据的电荷泵。
技术介绍
电荷泵具有在用于提供供给电压的电子装置中的另一使用领域。在除了第一供给电压还需要另外的、其供给电压范围至少部分地位于第一供给电压之外或至少部分地与第一供给电压无关的供给电压时使用电荷泵。不同的供给电压称作电压域。在不同的电压域运行的情况下，各个域的能量供给根据域的能量需求利用不同的方法——譬如电荷泵或DC/DC转换器一一来进行。在使用电荷泵的情况下，能量借助泵送电容器(Pumpkondensator)从第一域传输到第二域中。输出能量的电压域在此称作初级侧而接受能量的侧称作次级侧。在许多应用中部存在不同的电压域，在这些不同的电压域之间必须交换数据。为此存在不同的方法，譬如光学传输器、脉冲传输器或在最简单的情况下为电平移位器。在数据传输中的重要方面是为此所需的能量。一般可以说，所需的能量随升高的速度以及升高的对数据安全性的要求而提升。在电荷泵方面已知如下方法，其中除了能量之外也可以将信息和数据从初级侧传输到次级侧。这些方法借助对初级侧电荷泵级的参数的调制来工作。利用已知的方法不能通过电荷泵来传输双向数据流，因为缺少数据从次级侧至初级侧的返回路径。对于反向传输而言在已知的方法中需要分离的数据传输路线。此外，电荷泵的效率由于调制而变差，因为并非始终都能够以对于能量传输最优的参数来工作。因此必须在能量传输与数据传输之间选择折衷方案。根据数据使用的方式可以在数据传输的两个原理之间进行区分数据——例如功能的控制位——的传输，其中数据要到达确定的位置，或通过确定的参数表征，并且并不与其他数据在时间上或在功能上混合地出现。单个位传输的原理使用在要传输的数据数目小的地方，或使用在仅要传输非常少的位的地方。在传输数据流时一其中多个信息单元在时间上相继地被传输，重要的是具有时间参考，以便可以为每个单个的信息单元一如一个位或一个符号一在数据流中分配其权重。这种传输使用在传输不可被单个位传输所覆盖的数据量的地方。作为对此的示例要提及借助同步SPI、异步RS232或LIN接口的串行传输。在例如利用SPI的同步传输中，每位的长度通过传输到第二线路上的时钟脉冲来确定，使得各个位可以明确地彼此区分。为此，数据字——即时间上相互串行的信息单元一一的开始和结束可以通过第三线路来发信号通知。因此，始终明确的是何种权重对应于传输的信息单元，因为该信息、单元在数据字中的位置可以清楚地分配。由于不仅信息单元的长度而且数据字的开始和结束被发信号通知，所以两个域的时钟脉冲系统基本上不存在必要的关系，其中数据在两个域之间传输。也就是说，在次级侧上不需要时钟脉冲系统来解调数据。与此相比，存在异步RS232协议或LIN接口，其中仅分别传输一个信息单元。各个单元彼此间在时间上分离，使得不仅在发送器处而且在接收器中必须各存在一时钟脉冲， 该时钟脉冲必须具有一定的稳定性。例如，在数据字期间在时钟脉冲之间允许最大3 %的相对偏差。数据字的开始和结束通过附加的信息单元来确定，所述附加的信息单元在数据字之前或者之后被发送，例如帧开始(SOF)、停止位。该传输相对于同步传输的优点在于并行需要的传输通道的数量少，与在同步传输时两到三个传输通道相比需要一个传输通道。然而，该优点的前提为在发送器和接收器中的稳定的时钟脉冲系统。在发送器与接收器之间同步的可能性在于对电荷泵的周期数进行计数并且因此确定数据符号的长度。但在此情况下得到的缺点是，在两侧上必须各实施一个带有分析逻辑的计数器，其中带有分析逻辑的计数器必须足够快以便无误差地对所有周期计数并且相应快地检测信息内容。在此，错误或缺失的计数脉冲由于干扰——例如由于在发送器或接收器中的瞬时干扰——在电荷泵周期的分析中导致推移的计数器状态，所述推移的计数器状态可导致错误的数据解释。为了避免这种情况有必要足够频繁地使计数器同步，例如设置到预定义的值、例如0。
技术实现思路
因此，本专利技术所基于的任务是提供一种电荷泵，其中除了从初级侧到次级侧的能量传输之外还可以进行双向数据传输。该任务通过具有权利要求1所述的特征的电荷泵来解决。从属权利要求分别限定了优选的实施形式。用于传输能量和数据的电荷泵包括初级侧、次级侧和第一耦合电容，通过该第一耦合电容连接初级侧与次级侧。初级侧被构建为在电荷泵间隔期间周期性地将能量以电荷包形式利用第一耦合电容传输到次级侧，其中初级侧被构建为通过调制电荷泵间隔的参数向电荷泵间隔施加数据。电荷泵驱动器的所调制参数例如是占空比、频率、幅度或相位彼此间的相位位置。在次级侧上，所调制的参数被解调，以便获得数据内容。次级侧被构建为通过解调电荷泵间隔来接收数据。次级侧被构建为通过调制向电荷泵间隔施加数据，并且其中初级侧被构建为通过解调电荷泵间隔来接收数据。电荷泵间隔包括如下时间段，在该时间段中至少一个耦合电容的充电过程和放电过程结束。由初级侧确定的电荷泵间隔的参数例如是占空比、频率、幅度或至少两个耦合电容的相位位置。由次级侧确定的参数例如是耦合电容在停滞时间间隔期间的幅度或电势。电荷泵提供了用于电容性电荷泵的运行的装置，其中利用该装置不仅能够传输能量而且能够在两个电压域之间同时传输双向数据流。数据传输可以优化为除了从初级侧到次级侧的数据正向通道(Datenhinkanal)之外在没有显著能量开销的情况下还提供从次级侧到初级侧的数据返回通道。数据传输可以优化为在没有显著电路方面的额外开销的情况下提供从次级侧到初级侧的数据返回通道，使得在集成电路的情况下将附加面积保持得小。数据通过数据返回通道的传输在初级侧的功率驱动器的停滞时间间隔期间进行， 其中停滞时间间隔是电荷泵间隔的时间间隔，在此期间电荷泵的初级侧的功率驱动器是高阻的并且耦合电容的初级侧和次级侧的端子是高阻的(或(英语)浮置)。如下状态称作高阻的其中电路的节点具有高的电阻。例如，在该功率驱动器关断时，功率驱动器的输出节点是高阻的。与此相比功率驱动器在其输出节点上的低阻状态是“高”或“低”，例如至供给电压或地的低阻连接。术语“高阻”也表示在节点的电阻大到使得对其他电路部分或电路节点的影响可忽略不计时的状态。该状态被用于在次级侧上通过耦合电容器的端子确定耦合电容器的电势。为此，在次级侧上需要仅仅一个与初级侧的功率驱动器相比更弱的驱动器。由次级侧确定的电势可以在初级侧上被分析，其方式是初级侧的信号检测电路同步到停滞时间间隔上，检测电势并且信号分析电路通过分析获取传输的数据。在通过电荷泵的初级侧调制进行数据传输时，本专利技术从至少两个可分离表示的符号出发，根据这些符号可以确定每个信息单元、数据的长度和内容。如果可表示更多符号， 则可以每单位时间传输更多信息。例如，第三符号可以表示数据的中性状态。以下借助两相位的电荷泵利用调制到三个符号上来阐述本专利技术。占空比的调制只能理解为示例，因为电荷泵的传输形式的其他特征——譬如频率、幅度或两个或多个耦合电容的相位位置——也可以被调制。在多相位的电荷泵的情况下，相位位置可以被调制以便传输数据。所述符号也可以通过调制电荷泵的传输形式的更多特征来产生，以便由此例如提高数据安全性或其可区分性。根据本专利技术的电荷泵从数据流动来看由两个路径构成，这些路径的结构在图1中示出—方面，初级侧具有发送器，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·巴伦舍恩，M·费尔德特凯勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：