[發明專利]具有先進控制特性的USB隔離器

有效

• 申請號: 201410573694.8
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN104331384B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: E·格拉斯;M·坎特瑞爾
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 金曉

本申請是優先權日(最早的)為2009年3月30日、國際申請日為2010年3月26日、申請號為201080020594.2，發明名稱為“具有先進控制特性的USB隔離器”發明專利申請的分案申請。

背景技術

隔離器是在兩個電流隔離電路系統之間交換數據信號的裝置。這些電路系統每個都以不同的電壓域進行操作，不同的電壓域可以包括不同的源電平和不同的地。隔離裝置可以穿過隔離阻擋(isolation barrier)提供數據交換，保持電流隔離。

隔離裝置已經被用于USB通信。這些裝置通常包括USB接收器，其根據USB協議從USB線纜接收數據，以及發送所接收的數據穿過隔離阻擋。盡管USB隔離器允許USB通信穿過隔離阻擋，但是已知的裝置是有限的。例如，沒有已知的USB隔離器執行可控枚舉或充分地傳達上游和下游電路系統之間的狀態。因此，在本領域中存在對具有擴展能力的USB隔離器的需求。

附圖說明

圖1是根據本發明的實施例的USB隔離系統的方塊圖。

圖2是根據本發明的另一實施例的USB隔離系統的方塊圖。

圖3示出了傳輸穿過根據本發明的實施例的隔離器的示例性信號。

圖4-5示出了適于與本發明的實施例一起使用的隔離系統的電壓調節器的示例性結構。

圖6示出了根據本發明的實施例的電壓調節控制系統。

圖7是根據本發明的另一實施例的USB隔離系統的方塊圖。

圖8是根據本發明的實施例的上游控制器的狀態圖。

圖9是根據本發明的實施例的下游控制器的狀態圖。

圖10是根據本發明的實施例的隔離發射器的方塊圖。

圖11是根據本發明的另一實施例的隔離發射器的方塊圖。

圖12示出了根據本發明的一個實施例的隔離發射器的示例性波形。

圖13是根據本發明的另一實施例的隔離發射器的方塊圖。

具體實施方式

基于USB的隔離系統在一對電流隔離電路系統之間傳送USB信號，并在上游USB信號線上支持下游裝置的受控枚舉。隔離系統提供多模式電壓調節器以支持多電壓電源配置。該隔離系統還提供用于每個隔離電路系統的控制系統，以及在各種開始狀態下提供魯棒控制。此外，隔離系統包括刷新定時器和看門狗機制，以支持持續的、省電操作，以及管理能夠在隔離電路系統之間產生的可能的通信錯誤。

圖1是根據本發明的實施例的USB隔離系統100的簡化方塊圖。該隔離系統100可以包括一對USB收發器110.1、110.2，多個隔離裝置120.1-120.4、140，一對隔離收發器130.1-130.2，以及上游終端電路150以支持通過該隔離器的運行時數據路徑。隔離裝置120.1-120.4、140提供穿過隔離阻擋、在兩個電流隔離電路子系統(分別稱作“上游”側和“下游”側)之間的數據交換。因此，USB收發器110.1、隔離收發器130.1以及上游終端電路150連接至與USB收發器110.2和隔離收發器130.2的電源和參考地分開的電源和參考地。隔離裝置120.1-120.4和140可以設置為微變壓器、光電發射器/檢測器、電容器或巨磁阻(GMR)耦合器。

如圖1所示，隔離系統100通過第一USB總線耦接至上游裝置，以及通過第二USB總線耦接至下游裝置。通常，上游裝置可以是USB集線器或USB主機，以及下游裝置可以是特定應用的外圍裝置。下游裝置還可以是USB集線器。在一個應用中，下游裝置和隔離系統100一起設置在共用殼體中的較大的單個裝置(在此被稱作“消費者裝置”中。從操作者的角度，消費者裝置可以通過設置在隔離阻擋的上游側的USB接口連接至上游裝置。在這些消費者裝置應用中，隔離系統100和下游USB接口對于操作者可能是感覺不到的。事實上，隔離系統100和下游裝置之間的USB接口可以設置在印刷電路板上或在集成電路中。