[发明专利]具有先进控制特性的USB隔离器

说明书

本申请是优先权日(最早的)为2009年3月30日、国际申请日为2010年3月26日、申请号为201080020594.2，发明名称为“具有先进控制特性的USB隔离器”发明专利申请的分案申请。

背景技术

隔离器是在两个电流隔离电路系统之间交换数据信号的装置。这些电路系统每个都以不同的电压域进行操作，不同的电压域可以包括不同的源电平和不同的地。隔离装置可以穿过隔离阻挡(isolation barrier)提供数据交换，保持电流隔离。

隔离装置已经被用于USB通信。这些装置通常包括USB接收器，其根据USB协议从USB线缆接收数据，以及发送所接收的数据穿过隔离阻挡。尽管USB隔离器允许USB通信穿过隔离阻挡，但是已知的装置是有限的。例如，没有已知的USB隔离器执行可控枚举或充分地传达上游和下游电路系统之间的状态。因此，在本领域中存在对具有扩展能力的USB隔离器的需求。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的USB隔离系统的方块图。

图2是根据本发明的另一实施例的USB隔离系统的方块图。

图3示出了传输穿过根据本发明的实施例的隔离器的示例性信号。

图4-5示出了适于与本发明的实施例一起使用的隔离系统的电压调节器的示例性结构。

图6示出了根据本发明的实施例的电压调节控制系统。

图7是根据本发明的另一实施例的USB隔离系统的方块图。

图8是根据本发明的实施例的上游控制器的状态图。

图9是根据本发明的实施例的下游控制器的状态图。

图10是根据本发明的实施例的隔离发射器的方块图。

图11是根据本发明的另一实施例的隔离发射器的方块图。

图12示出了根据本发明的一个实施例的隔离发射器的示例性波形。

图13是根据本发明的另一实施例的隔离发射器的方块图。

具体实施方式

基于USB的隔离系统在一对电流隔离电路系统之间传送USB信号，并在上游USB信号线上支持下游装置的受控枚举。隔离系统提供多模式电压调节器以支持多电压电源配置。该隔离系统还提供用于每个隔离电路系统的控制系统，以及在各种开始状态下提供鲁棒控制。此外，隔离系统包括刷新定时器和看门狗机制，以支持持续的、省电操作，以及管理能够在隔离电路系统之间产生的可能的通信错误。

图1是根据本发明的实施例的USB隔离系统100的简化方块图。该隔离系统100可以包括一对USB收发器110.1、110.2，多个隔离装置120.1-120.4、140，一对隔离收发器130.1-130.2，以及上游终端电路150以支持通过该隔离器的运行时数据路径。隔离装置120.1-120.4、140提供穿过隔离阻挡、在两个电流隔离电路子系统(分别称作“上游”侧和“下游”侧)之间的数据交换。因此，USB收发器110.1、隔离收发器130.1以及上游终端电路150连接至与USB收发器110.2和隔离收发器130.2的电源和参考地分开的电源和参考地。隔离装置120.1-120.4和140可以设置为微变压器、光电发射器/检测器、电容器或巨磁阻(GMR)耦合器。

如图1所示，隔离系统100通过第一USB总线耦接至上游装置，以及通过第二USB总线耦接至下游装置。通常，上游装置可以是USB集线器或USB主机，以及下游装置可以是特定应用的外围装置。下游装置还可以是USB集线器。在一个应用中，下游装置和隔离系统100一起设置在共用壳体中的较大的单个装置(在此被称作“消费者装置”中。从操作者的角度，消费者装置可以通过设置在隔离阻挡的上游侧的USB接口连接至上游装置。在这些消费者装置应用中，隔离系统100和下游USB接口对于操作者可能是感觉不到的。事实上，隔离系统100和下游装置之间的USB接口可以设置在印刷电路板上或在集成电路中。