信号传输设备和开关电源 |
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| 申请号 | CN201310422131.4 | 申请日 | 2013-09-16 | 公开(公告)号 | CN103731038A | 公开(公告)日 | 2014-04-16 |
| 申请人 | 富士电机株式会社; | 发明人 | 赤羽正志; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 信号 传输设备和 开关 电源。本发明的目的在于提供 信号传输 设备，其在通过 变压器 电隔离 地连接的主 电路 和从电路之间执行同时双向通信。本发明的信号传输设备包括连接至第一和第二变压器的初级侧的主电路、和连接至第一和第二变压器的次级侧的从电路。根据 控制信号 该主电路将第一和第二发射/接收电路中的一个设置为用于发射操作且将另一个设置为用于接收操作，且当检测到控制信号的上升沿和下降沿时，在预定时间段后发射具有变化的脉冲间隔的脉冲信号。从电路检测通过第三和第四发射/接收电路接收到的信号的脉冲间隔的变化且根据检测结果，将第三和第四发射/接收电路中的一个设置为用于接收操作且将另一个设置为用于发射操作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种信号传输设备，包括： |
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| 说明书全文 | 信号传输设备和开关电源[0001] 相关申请的交叉引用 [0003] 发明背景 [0004] 1.发明领域 [0006] 2.背景技术 [0007] 用于控制向诸如电机之类的负载提供电力的开关电源具有，例如，在图23中所示的构造，其包括串联连接的第一和第二开关元件Q1和Q2来构成半桥，该半桥交替地进行导通/截止控制以开关输入电压E。开关元件Q1和Q2可以是高压IGBT或MOSFET。在开关元件Q1和Q2之间的串联连接点处的电压VS被传递至负载，该负载在图中未示出。 [0008] 开关控制器件对构成开关电源主体的第一和第二开关元件Q1和Q2交替地进行导通/截止控制。开关控制设备被设置有微处理器（MPU）1，其生成控制信号HIN和LIN，用于交替地导通驱动开关元件Q1和Q2。基于控制信号HIN和LIN，根据来自输入缓冲器（BUF）2的信号XdrvH和XdrvL，开关控制电路3生成开关元件Q1和Q2的驱动控制信号Hdrv和Ldrv。 [0009] 高侧驱动电路4根据驱动控制信号Hdrv来导通/截止驱动第一开关元件Q1，且低侧驱动电路5根据驱动控制信号Ldrv来导通/截止驱动第一开关元件Q2。 [0010] 第二开关元件Q2在地电位GND的基准电位上进行操作，而第一开关元件Q1在第一开关元件Q1和第二开关元件Q2的串联连接点处的电压VS的基准电位上进行操作，电压VS是送至负载的输出电压。因此，用于驱动第一开关元件Q1的高侧驱动电路4也在电压VS的基准电位上进行操作。 [0011] 因此，在用于传输驱动控制信号Hdrv的路径中，设置有电平移动电路，对开关控制电路3的输出进行电平移动并传递至高侧驱动电路4。可选地，替代电平移动电路，设置隔离电路6，将高侧驱动电路4与开关控制电路3电隔离并将开关控制电路3的输出传递至高侧驱动电路4。隔离电路6可主要由无芯微变压器构成。 [0012] 这种类型的隔离电路6包括，如图24中所示，用于设置信号和重置信号的微变压器MT1和MT2、连接至微变压器MT1和MT2的初级侧的发射电路TX、和连接至微变压器MT1和MT2的次级侧的接收电路RX。如图25中的操作波形所示，在传递至发射电路TX的控制信号DATA-IN的上升沿时刻生成的设置信号SET-TX被给到用于设置信号的微变压器MT1的初级侧，且从微变压器MT1的次级侧获得设置信号SET-RX。在控制信号DATA-IN的下降沿时刻生成的重置信号RES-TX被给到重置信号的微变压器MT2的初级侧，且从微变压器MT2的次级侧获得重置信号RES-RX。从设置信号SET-RX和重置信号RES-RX中，解调控制信号DATA-IN来获得输出信号DATA-OUT。这种类型的隔离电路在专利文献1中被公开。 [0013] 可使用如图26和图28中所示的单个微变压器MT来构成隔离电路。图26的隔离电路的操作波形被图示于图27中，其中在传递至发射电路TX的控制信号DATA-IN的上升沿时刻所生成、并被给到微变压器MT的初级侧的设置信号SET-TX的脉冲的数量与在控制信号DATA-IN的下降沿时刻生成的重置信号RES-TX的脉冲数量不同。检测在微变压器MT的次级侧所获得的SET-RX和RES-RX的脉冲数量，来执行所接收到的设置信号SET-RX和重置信号RES-RX之间的区分。从被区分的设置信号SET-RX和重置信号RES-RX中，解调控制信号DATA-IN来获得输出信号DATA-OUT。这种类型的隔离电路在专利文献2中被公开。 [0014] 图28的隔离电路的操作波形被图示于图29中，其中使得在给到发射电路TX的控制信号DATA-IN的H电平时间段内被给到微变压器MT的初级侧的信号的调制频率不同于控制信号DATA-IN的L电平时间段内的调制频率。从在微变压器MT的次级侧处获得的信号的被调制的频率的区分，解调控制信号DATA-IN来获得输出信号DATA-OUT。这种类型的隔离电路在专利文献3中被公开。 [0015] [专利文献1] [0016] 美国专利No.7,692,444 [0017] [专利文献2] [0018] 美国专利No.7,920,010 [0019] [专利文献3] [0020] 美国专利No.7,719,305 [0021] 图23中所示的开关电源执行用于保护开关元件Q1和Q2的控制，其中发生在开关元件Q1或Q2中的任何异常被检测且从驱动电路4或5侧被传送至开关控制电路3。可能发生在开关元件Q1或Q2中的异常包括，例如，通过开关元件Q1或Q2的过电流、开关元件中的异常加热、和由于负载短路引起的输出电压VS的异常下降。 [0022] 然而，专利文献1、2、和3中公开的隔离电路，仅被设置为具有单向信号传输能力，仅在从开关控制电路至驱动电路4的方向中传输控制信号Hdrv（或DATA-IN）。为了从驱动电路4向开关控制电路3传递上述异常信息（警告信息），在反方向中需要设置能进行信号传输的另一个隔离电路。因此，隔离电路不可避免地变得复杂。 发明内容[0023] 本发明是考虑了这个情况而做出的，且本发明的目的在于提供一种信号传输设备，在通过变压器电隔离而连接的主电路和从电路之间（例如在开关电源中的开关控制电路和驱动电路之间）执行同时双向信号传输。 [0024] 本发明的另一个目的在于提供一种开关电源，通过对串联连接的第一开关元件和第二开关元件交替地进行导通/截止控制来开关输入功率、并从第一和第二开关元件的串联连接点向负载传递电力，其中该开关电源包括用于信号传输的隔离电路，该隔离电路在用于导通/截止驱动第一和第二开关元件的驱动电路之一与用于生成驱动控制信号的开关控制电路之间具有电隔离，且该隔离电路使用如上所述的本发明的信号传输设备。 [0025] 为了实现上述目的，本发明的信号传输设备包括：平行地设置的第一和第二变压器；主电路，连接至第一变压器的初级侧的端子和第二变压器的初级侧的端子；从电路，连接至第一变压器的次级侧的端子和第二变压器的次级侧的端子；主电路包括：第一发射/接收电路，用于通过第一变压器向/从从电路侧发射/接收信号，第二发射/接收电路，用于通过第二变压器向/从从电路侧发射/接收信号，和主控制电路，检测将向从电路发射的发射信号的上升沿和下降沿，将发射/接收电路中的一个设置为用于发射操作，将发射/接收电路中的另一个设置为接收操作，并在检测到上升沿或所述下降沿后，在经过了预定时间段时，发射具有变化的脉冲间隔的信号;所述从电路包括：第三发射/接收电路，用于通过第一变压器向/从主电路侧发射/接收信号，第四发射/接收电路，用于通过第二变压器向/从主电路侧发射/接收信号，和从控制电路，检测通过第三和第四发射/接收电路来发射/接收的信号的脉冲间隔的变化，将第三和第四发射/接收电路中的一个设置为用于接收操作，将第三和第四发射/接收电路中的另一个设置为用于发射操作，并发射与将被发射至主电路的发射信号对应的脉冲信号。 [0026] 优选地，从控制电路包括：脉冲周期检测电路，用于检测通过第三和第四发射/接收电路发射/接收的信号的脉冲间隔的变化，和锁存电路，用于对应于脉冲周期检测电路的检测结果来解调来自所述主电路的发射信号。 [0027] 该脉冲周期检测电路接收从第三和第四发射/接收电路给出通过共模输入抑制电路的信号、并检测通过共模输入抑制电路的信号的脉冲间隔的变化。 [0028] 优选地，该主控制电路包括锁存和定时器电路，锁存和定时器电路对应于通过第一和第二发射/接收电路接收到的信号的状态来对从主电路发射的信号进行解调。 [0029] 该主控制电路检测发射信号的上升沿和下降沿并在一预定时间段发射具有第一脉冲间隔的脉冲信号，且然后发射具有长于所述第一脉冲间隔的第二脉冲间隔的脉冲信号。 [0030] 优选地，第一和第二变压器中每一个都是无芯微变压器。 [0031] 根据本发明的开关电源包括：开关电源的主体，包括串联连接的第一和第二开关元件，开关元件被交替地进行导通/截止控制以开关输入功率，且所体将来自所述第一和第二开关元件的串联连接点的电力传递至负载；开关控制电路，生成控制信号来交替地导通驱动第一和第二开关元件；第一和第二驱动电路，第一驱动电路被设置为向接收控制信号的第一开关元件进行导通驱动，且第二驱动电路被设置为向接收控制信号的第二开关元件进行导通驱动；隔离电路，在第一和第二驱动电路之一与开关控制电路之间执行电隔离，并将开关控制电路生成的控制信号传输至第一和第二驱动电路之一，该隔离电路是之前所定义的信号传输设备。 [0032] 第一驱动电路在所述第一和第二开关元件的串联连接点处的电压的基准电压上进行操作，并在高侧驱动所述第一开关元件，且第二驱动电路在地电位的基准电压上进行操作，并在低侧驱动所述第二开关元件，且在在地电位的基准电压上进行操作的开关控制电路和第一驱动电路之间设置隔离电路。 [0033] 可选地，第一驱动电路在输入电压的基准电压上进行操作，并在高侧驱动第一开关元件，且第二驱动电路在第一和第二开关元件的串联连接点处的电压的基准电压上进行操作，并在低侧驱动所述第二开关元件，且在输入电压的基准电压上进行操作的开关控制电路和第二驱动电路之间设置隔离电路。 [0034] 该隔离电路向驱动电路传输控制信号、并向开关控制电路传输指示在驱动电路侧中检测到的异常的警告信号。 [0035] 优选地，该第一和第二开关元件是高压IGBT或MOSFET且构成半桥来向负载提供电力。 [0036] 在本发明的信号传输设备中，对应于将从主电路传输至从电路的发射信号，主电路侧将第一和第二变压器中的一个设置成用于发射操作且将另一个设置成用于接收操作。因此，该发射信号通过第一和第二变压器中的一个被传输至从电路侧，与此同时，主电路通过第一和第二变压器中的另一个接收到从从电路侧发射的信号。 [0037] 对应于通过第一和第二变压器接收到的信号，从电路侧将第一和第二变压器中的一个设置成用于发射操作且将另一个设置成用于接收操作。从电路侧检测从主电路通过第一和第二变压器中的一个所传输的信号的脉冲间隔，并解调所发射的信号。除了接收信号外，从电路使用没有被用于从主电路发射信号的另一个变压器来向主电路发射诸如警告信号之类的信号。 [0038] 本发明的信号传输设备，一旦检测到发射信号的上升沿就发射脉冲信号，作为用于设置指示通过第一变压器的发射信号的上升沿的时序的脉冲信号，且一旦检测到发射信号的下降沿就发射脉冲信号，作为用于重置指示通过第二变压器的发射信号的下降沿的时序的脉冲信号。具有简单构造的信号传输设备的这个操作仅需要实现发射信号的可靠传输。另外，与发射信号的这个传输同时地，使用没有被用于发射信号的传输的变压器来执行从电路向主电路的信号传输。因此，本发明的信号传输设备用简单的控制在主电路和从电路之间执行同时的双向通信。 [0039] 上述信号传输设备可被用于开关电源的隔离电路，该隔离电路被设置在用于驱动开关元件的驱动电路和开关控制电路之间。向驱动电路发射用于导通/截止控制开关元件的控制信号，开关控制电路可同时接收表示在驱动电路侧中检测到的开关元件中的异常。本发明的设备不需要准备两个反并联的、各自仅提供单向信号传输的隔离电路。因此，本发明的设备具有构造简单的优势。 [0041] 图1示出根据本发明一实施例的开关电源的示意性构造； [0042] 图2示出根据本发明一实施例的信号传输设备的示意性构造； [0043] 图3示出在图2的信号传输设备中的信号发射/接收电路的构造的示例； [0044] 图4示出在图2的信号传输设备中的主控制电路的构造的示例； [0045] 图5示出在图2的信号传输设备中的从控制电路的构造的示例； [0046] 图6是示出在图2的信号传输设备中，用于从主控制电路向从控制电路发射控制信号的基本操作模式的操作时序图； [0047] 图7是示出在图2的信号传输设备中，用于从从控制电路向主控制电路发射控制信号的操作模式、以及图6的基本操作模式的操作时序图； [0048] 图8是示出在图2的信号传输设备中，用于从主控制电路向从控制电路发射控制信号的另一个操作模式的操作时序图； [0049] 图9是示出在图2的信号传输设备中，用于从从控制电路向主控制电路发射控制信号的操作模式、以及图8的基本操作模式的操作时序图； [0050] 图10示出图4的主控制电路的特定构造的示例； [0051] 图11示出图10中所示的主控制电路的操作时序图； [0052] 图12是在图10中所示的主控制电路中的有限状态机的状态转换图； [0053] 图13示出图5中所示的脉冲周期检测电路的特定构造的示例； [0054] 图14示出图13中所示的脉冲周期检测电路的操作时序图； [0055] 图15是构建在图5所示的信号发射/接收电路的有限状态机的状态转换图； [0056] 图16示出警告锁存和脉冲发生电路33k的特定构造的示例； [0057] 图17示出根据本发明另一个实施例的从控制电路的特定构造的示例； [0058] 图18示出根据本发明另一个实施例的主控制电路的特定构造的示例； [0059] 图19是在图18所示的主控制电路中的有限状态机的状态转换图； [0060] 图20示出对应于图18的主控制电路的从控制电路的特定构造的示例； [0061] 图21是在图20的从控制电路中的信号发射/接收控制电路（即，有限状态机电路）的状态转换图； [0062] 图22是图18到21中所示实施例中的操作时序图； [0063] 图23示出开关电源的示意性构造； [0064] 图24示出专利文献1中公开的隔离电路的示意性构造； [0065] 图25示出图24的隔离电路中的操作波形； [0066] 图26示出专利文献2中公开的隔离电路的示意性构造； [0067] 图27示出图26的隔离电路中的操作波形； [0068] 图28示出专利文献3中公开的隔离电路的示意性构造； [0069] 图29示出图28的隔离电路中的操作波形； 具体实施方式[0070] 结合相应附图，下文描述了根据本发明优选实施例的信号传输设备和开关电源的示例。 [0071] 图1示出根据本发明一实施例的开关电源的示意性构造，且图2示出根据本发明一实施例的信号传输设备的示意性构造。 [0072] 这个开关电源具有与图23基本相同的构造，且类似部件给予相同标记。该开关电源特征在于，设置于开关控制电路3和高侧驱动电路4之间的隔离电路6是具有如图2中所示的构造的信号传输设备10。这个开关电源包括位于开关控制电路3和低侧驱动电路5之间的低侧控制电路7。 [0073] 该开关电源被设置为具有异常检测电路8和9，分别用于检测在高侧和低侧的第一和第二开关元件Q1和Q2中的异常。由异常检测电路8和9所检测到的警告信号ALM、信号ALM-H-IN、和信号ALM-L-IN分别通过隔离电路6和低侧控制电路7，被传输至开关控制电路3。低侧控制电路7是缓冲电路，接收来自开关控制电路3的控制信号Xdrv-L并将输出信号GATE-L传递至低侧驱动电路5，并保持来自异常检测电路9的信号ALM-L-IN并将该警告信号传输至开关控制电路3。 [0074] 被用于隔离电路6的信号传输设备10包括如图示在图2的信号传输设备的示意性构造中那样彼此平行地设置的第一变压器11和第二变压器12。各第一和第二变压器11和12的初级绕组11a和12a连接至主电路20，且各第一和第二变压器11和12的次级绕组11b和12b连接至从电路30。第一和第二变压器11和12与主电路20和从电路30电隔离，并在主电路20和从电路30之间执行信号传输。第一和第二变压器11和12各自由例如可被封装在集成电路内的无芯微变压器构成。 [0075] 主电路20具体包括连接至第一变压器11的初级绕组11a的第一发射/接收电路（TX/RX）21、和连接至第二变压器12的初级绕组12a的第二发射/接收电路（TX/RX）22。第一和第二发射/接收电路21和22被交替地用于根据来自主控制电路23的控制信号Xdrv来发射（发送）信号或接收信号。 [0076] 从电路30包括连接至第一变压器11的次级绕组11b的第三发射/接收电路（TX/RX）31、和连接至第二变压器12的次级绕组12b的第四发射/接收电路（TX/RX）32。第三和第四发射/接收电路31和32被交替地用于根据从控制电路33的控制来发射（发送）信号或接收信号。当第一发射/接收电路21被用于发射信号时，第三发射/接收电路31被专用于接收信号且不被用于发射（发送）信号。 [0077] 图3示出第一发射/接收电路21的示意性构造，作为第一到第四这四个发射/接收电路21、22、31、和32的代表性构造。第一发射接收电路21包括N-沟道MOSFET21c，其漏极端子通过第一变压器11的初级绕组11a串联至电源VCC-1且其源极端子连接至地线，且一旦在该MOSFET的栅极端子处接收到发射信号，该MOSFET导通用于发射（发送）信号。发射/接收电路21还包括P-沟道MOSFET21a，其漏极端子通过电阻器21b连接至接地线、且其源极端子连接至电源VCC-1来形成放大器电路，且一旦在该MOSFET的栅极端子处接收到出现在第一变压器11的初级绕组11a两端的信号时，该MOSFET导通用于接收信号。 [0078] 二极管21d反并联地连接在P-沟道MOSFET21a的栅极和漏极之间，且二极管21e反并联地连接在N-沟道MOSFET21c的源极和漏极之间。为了保护P-沟道MOSFET21a的栅极电位和N-沟道MOSFET21c的漏极的目的而设置了二极管21d和21e。 [0079] 第二到第四发射/接收电路22、31、和32被按照与第一发射/接收电路21相同的构造而被构造，差异仅在于：连接至发射/接收电路的第一和第二变压器11和12的初级绕组11a和12a以及次级绕组11b和12b的绕组，以及在发射/接收电路的操作中该发射/接收电路所连接至的主电路20侧的VCC-1和从电路30侧的VCC-2的电源。因此，此处省略了关于第二到第四发射/接收电路22、31、和32的描述。 [0080] 图4示出主控制电路23的示意性构造的示例。主控制电路23包括接收控制信号Xdrv并检测控制信号Xdrv的上升沿和下降沿的边缘检测电路23a、和接收边缘检测电路23a的输出并生成具有预定周期的脉冲信号的脉冲发生电路23b。脉冲生成电路23b，在检测到控制信号Xdrv的上升沿的时刻开始或在检测到下降沿的时刻开始，在第一时间段生成具有第一间隔的脉冲信号，然后在第二时间段生成具有比第一间隔更长的第二间隔的脉冲信号。在图6到9中，在第一和第二时间段内生成的脉冲的数量为三个，当然其数量并不限于特定值。 [0081] 在脉冲生成电路23b内生成的脉冲信号通过第一门电路23c（根据控制信号Xdrv有效），且被传递作为发射信号MTX-DT-S，用于对第一发射/接收电路21设置操作。在脉冲生成电路23b内生成的脉冲信号通过第二门电路23d（根据控制信号Xdrv有效）可选地通过第一门电路23c，且被传递作为发射信号MTX-DT-R，用于对第二发射/接收电路22进行重置。当控制信号Xdrv处于H电平时，第一门电路23c变得有效，且当控制信号Xdrv处于L电平时，第二门电路23d变得有效。因此，当控制信号Xdrv处于H电平时，发射信号MTX-DT-S被传递至第一发射/接收电路21，且当控制信号Xdrv处于L电平时，发射信号MTX-DT-R被传递至第二发射/接收电路22。 [0082] 主控制电路23还包括第三和第四门电路23e和23f，其根据控制信号Xdrv交替地变得有效。当控制信号Xdrv处于L电平时，第三门电路23e变得有效，且获得从第一发射/接收电路21传递来的接收信号MRX-DT-S。当控制信号Xdrv处于H电平时，第四门电路23f变得有效，且获得从第二发射/接收电路22传递来的接收信号MRX-DT-R。 [0083] 接收信号MRX-DT-S是从从电路30侧通过第一变压器11传输并由第一发射/接收电路21接收到、并从P-沟道MOSFET21a被传递，且接收信号MRX-DT-R是从从电路30侧通过第二变压器12传输并由第二发射/接收电路22接收到、并从第二发射/接收电路22中的P-沟道MOSFET被传递。 [0084] 穿过门电路23e或门电路23f的接收信号MRX-DT-S、或接收信号MRX-DT-R穿过OR（或）电路23g并被给到锁存和定时器电路23h。锁存和定时器电路23h将接收信号MRX-DT-S锁存为设置信号并将接收信号MRX-DT-R设置为重置信号，并解调由接收信号MRX-DT-S和MRX-DT-R所表示的警告信号ALM。当接收信号MRX-DT-S和MRX-DT-R的传递被中断达预定时间段时，锁存和定时器电路23h识别出警告信号的消失并停止警告输出。 [0085] 当控制信号Xdrv处于H电平来执行向/从从电路30的双向信号传输时，如此构建的主控制电路23设置第一发射/接收电路21用于发射（发送）操作并设置第二发射/接收电路22用于接收操作。因此，发射信号MTX-DT-S通过第一发射/接收电路21被发射，且接收信号MRX-DT-R通过第二发射/接收电路22被接收。当控制信号Xdrv处于L电平来执行向/从从电路30的双向信号传输时，主控制电路23设置第一发射/接收电路21用于接收操作并设置第二发射/接收电路22用于发射操作。因此，发射信号MTX-DT-R通过第二发射/接收电路22被发射，且接收信号MRX-DT-S通过第一发射/接收电路21被接收。因此，主控制电路23变换第一发射/接收电路21和第二发射/接收电路22的功能，根据控制信号，交替地用于发射操作和用于接收操作，来执行向/从从电路30的双向通信。 [0086] 图5示出从控制电路33的构造的示例。该从控制电路33包括共模输入抑制电路（共模噪声滤波器）33a，接收分别从第三和第四发射/接收电路31和32传递来的接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R。共模输入抑制电路33a包括，例如，接收并逆变接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R的NAND（与非）电路33b和受到NAND电路33b门控的两个门电路33c和33d。 [0087] 如果同时给出接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R，这意味着接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R都处于H电平，则共模输入抑制电路33a通过用NAND电路33b的输出使得门电路33c和33d无效来将接收信号MRX-DT-S和MRX-DT-R作为噪声拒绝。如果接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R中的一个处于H电平且另一个处于L电平，则分别通过门电路33c和33d来传递信号SRX-DT-S和SRX-DT-R。 [0088] 用于设置信号检测的第一脉冲周期检测电路33e和用于重置信号检测的第二脉冲周期检测电路33f分别接收到从共模输入抑制电路33a传递来的接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R。第一脉冲周期检测电路33e确定构成用于设置的接收信号SRX-DT-S的脉冲信号的周期。一旦接收到具有第一脉冲间隔（即，短周期）的脉冲信号，第一脉冲周期检测电路33e传递第一周期检测信号S-SHORT，且一旦接收到具有第二脉冲间隔（即，长周期）的脉冲信号，则传递第二周期检测信号S-LONG。 [0089] 第二脉冲周期检测电路33f确定构成用于重置的接收信号SRX-DT-R的脉冲信号的周期。类似于第一脉冲周期检测电路33e，一旦接收到具有第一脉冲间隔的脉冲信号，第二脉冲周期检测电路33f传递第一周期检测信号R-SHORT，且一旦接收到具有第二脉冲间隔的脉冲信号，则传递第二周期检测信号R-LONG。 [0090] 根据由第一和第二脉冲周期检测电路33e和33f所检测到的周期检测信号S-SHORT、S-LONG、R-SHORT、和R-LONG，发射/接收控制电路33g检测由主控制电路23所生成的发射信号MTX-DT-S和MTX-DT-R的脉冲间隔的变换点，以获得对应于发射信号MTX-DT-S和MTX-DT-R的接收信号S和R。发射/接收控制电路33g，使用信号S和R，来控制锁存电路33h的锁存操作，该锁存电路33h传递解调控制信号Xdrv的信号GATE。 [0091] 发射/接收控制电路33g，根据周期检测信号S-SHORT、S-LONG、R-SHORT、和R-LONG，确定第三和第四发射/接收电路31和32中哪一个在接收从主电路20侧传递来的信号。发射/接收控制电路33g将第三和第四发射/接收电路31和32中不在接收该信号的一个设置为用于从从电路30到主电路20的信号发射的电路。对应于这个设置，交替地使得门电路33i和33j有效。 [0092] 门电路33i和33j选择性地将用于主电路20的信号传递至第三和第四发射/接收电路31和32。例如，用于主电路20的信号由警告锁存和脉冲发生电路33k所传递，且该信号警告信号ALM。警告锁存和脉冲发生电路33k接收由异常检测电路8和9所给出的警告信号ALM-IN并生成脉冲信号STX-DT，该脉冲信号STX-DT与发射/接收控制电路33g给出的脉冲信号同步地表示该警告信号ALM-IN。脉冲信号STX-DT选择性地通过门电路33i或33j并作为信号被传递至用于发射操作的电路组（该电路组是第三发射/接收电路31和32中任一个），所述信号是发射信号STX-DT-S和STX-DT-R中任一个，前者给至电路31而后者给至电路32。 [0093] 基于分别通过第三和第四发射/接收电路31和32接收到的接收信号STX-DT-S和STX-DT-R，具有上述构造的从控制电路33解调由主电路20给至从电路30的控制信号Xdrv。与此同时，从控制电路33，使用第三和第四发射/接收电路31和32中没有被用于接收该信号的一个，向主电路20传输在从电路30侧生成的警告信号ALM。因此，从控制电路33，还有主控制电路23，通过第一和第二变压器11和12在主电路20和从电路30之间执行同时的双向信号传输。 [0094] 现在将在下文中参考图6和图7的操作时序图，来描述具有上述构造的信号传输设备中的同时双向信号传输的操作。图6示出在从主电路20到从电路30的信号传输中，信号传输设备的基本操作。此处假设，将从主电路20传输至从电路30的信号是具有预定周期的重复高H电平和低L电平的方波的控制信号Xdrv，例如，如图6中所示。 [0095] 具有如图4中所示的构造的主控制电路23，检测控制信号Xdrv的上升沿和下降沿，在预定时间段中生成具有第一脉冲间隔（短周期）的脉冲信号（在这个示例中包括三个脉冲），且然后生成具有第二脉冲间隔（长周期）的另一个脉冲信号。在控制信号Xdrv处于H电平的时间段内，用于设置的发射信号MTX-DT-S被传递来发射驱动第一发射/接收电路21。在控制信号Xdrv处于L电平的时间段内，用于重置的发射信号MTX-DT-R被传递来发射驱动第二发射/接收电路22。 [0096] 因此，在接收发射信号MTX-DT-S的时间段内，第一发射/接收电路21被设置为用于发射（TX模式）。在这个时间段内，另一个电路，第二发射/接收电路22，被设置为用于接收（RX模式）。在接收发射信号MTX-DT-R的时间段内，第二发射/接收电路22被设置用于发射（TX模式）。在该后一个时间段内，另一个电路，第一发射/接收电路21，被设置用于接收操作（RX模式）。 [0097] 换言之，在控制信号Xdrv处于H电平的时间段内，第一发射/接收电路21被设置用于发射操作（TX模式），且第二发射/接收电路22被设置用于接收操作（RX模式）。在这个时间段内，通过第一发射/接收电路21来进行发射信号MTX-DT-S的发射。在控制信号Xdrv处于L电平的时间段内，第一发射/接收电路21被设置用于接收操作（RX模式），且第二发射/接收电路22被设置用于发射操作（TX模式）。在这个时间段内，通过第二发射/接收电路22来进行发射信号MTX-DT-R的发射。 [0098] 另一方面，从控制电路33（其接收从从主电路20侧传送的信号）确定第三和第四发射/接收电路中哪一个在接收信号，如图6中所示。更具体地，基于在脉冲周期检测电路33e和33f中检测到的周期检测信号S-SHORT、S-LONG、R-SHORT、和R-LONG，发射/接收控制电路33g确定第三和第四发射/接收电路中哪一个在接收信号。 [0099] 第一脉冲周期检测电路33e确定在第三发射/接收电路31（被设置为接收操作）处接收到的接收信号SRX-DT-S的脉冲信号的周期。当脉冲信号的周期具有第一间隔时，第一脉冲周期检测电路33e检测脉冲信号作为控制信号Xdrv的上升沿，并传递该周期检测信号S-SHORT。此后，当接收信号SRX-DT-S的脉冲信号的周期变化至具有第二间隔时，第一脉冲周期检测电路33e传递该周期检测信号S-LONG。 [0100] 此时，发射/接收控制电路33g，当检测到周期检测信号S-LONG时，将第四发射/接收电路32设置用于发射操作（TX模式）。此后，发射/接收控制电路33g，当监测周期检测信号S-SHORT和S-LONG时，观察接收信号SRX-DT-S的脉冲信号的间隔是否再次改变至第一脉冲间隔。 [0101] 当接收信号SRX-DT-R的脉冲信号的间隔是第一脉冲间隔时，第二脉冲周期检测电路33f将这个信号标识为控制信号Xdrv的下降沿，并传递周期检测信号R-SHORT。当检测到周期检测信号R-SHORT时，发射/接收控制电路33g将第四发射/接收电路32设置成用于接收操作（RX模式）。 [0102] 当接收信号SRX-DT-R的脉冲信号的间隔已经被改变至第二间隔且第二脉冲周期检测电路33f传递周期检测信号R-LONG时，发射/接收控制电路33g将第三发射/接收电路31设置成用于发射操作（TX模式）。此后，发射/接收控制电路33g，监测周期检测信号R-SHORT和R-LONG，并观察接收信号SRX-DT-R的脉冲信号的间隔是否再次改变至第一脉冲间隔。 [0103] 除了上述过程外，发射/接收控制电路33g，根据分别从第三和第四脉冲周期检测电路33e和33f传递来的周期检测信号S-SHORT和R-SHORT，来设置和重设锁存电路33h。更具体地，一旦检测到周期检测信号S-SHORT，锁存电路33h被设置，且一旦检测到周期检测信号R-SHORT，则锁存电路33h被重置。作为结果，锁存电路33h传递作为经解调的控制信号Xdrv的设置输出信号GATE。这个输出信号GATE被传递至高侧驱动电路4，该高侧驱动电路4导通驱动第一开关元件Q1。 [0104] 本实施例的信号传输设备的主电路20，根据控制信号Xdrv，将指示控制信号Xdrv的上升沿的发射信号MTX-DT-S通过第一变压器11传输至从电路30侧，并将指示控制信号Xdrv的下降沿的发射信号MTX-DT-R通过第二变压器12传输至从电路30侧。信号传输设备的从电路30检测通过第一变压器11接收到的接收信号SRX-DT-S和通过第二变压器12接收到的接收信号SRX-DT-R，并将控制信号Xdrv解调为输出信号GATE。 [0105] 以图7的操作时序图所示的方式，警告信号ALM从从电路30传输至主电路20。 [0106] 当处于H电平的警告信号ALM-IN给至从电路30时，锁存和脉冲生成电路33k生成具有基本等于第一间隔的脉冲间隔的脉冲信号。在图7中用粗线指示的这个脉冲信号通过门电路33i或33j被发射至第三和第四发射/接收电路31和32中用于发射操作（TX模式）中的一个，且然后被发送至主控制电路23。一旦警告信号ALM-IN消失（变化为L电平），锁存和脉冲生成电路33k停止传递脉冲信号且向主控制电路23的脉冲信号的发射也相应停止。 [0107] 主控制电路23一直监测来自第一和第二发射/接收电路21和22的接收信号MRX-DT-S和MRX-DT-R，其中任一个被设置为用于接收操作（RX模式）。当检测到接收信号MRX-DT-S或MRX-DT-R的脉冲信号时，主控制电路23接收该信号作为警告信号ALM-IN的传递并将锁存与定时器电路23h设置为将警告输出ALM-OUT变化为H电平。当检测到来自被设置为用于接收操作（RX模式）的第一或第二发射/接收电路21或22的接收信号MRX-DT-S或MRX-DT-R的脉冲信号的消失时，主控制电路23通过锁存与定时器电路23h中的定时器来检测该信号的缺乏达预定时间段，并重置电路23h来将该警告输出ALM-OUT变化至L电平。 [0108] 因此，通过基于接收信号MRX-DT-S和MRX-DT-R来设置与重置锁存与定时器电路23h，解调了警告信号ALM-IN。警告信号ALM从从电路30传输至主电路20，同时控制信号Xdrv从主电路20被传输至从电路30，执行了双向信号发射。 [0109] 在上述基本操作中，主控制电路23检测控制信号Xdrv的上升沿和下降沿，并在特定时间段内传递具有第一间隔的脉冲信号，然后传递具有第二间隔的另一个脉冲信号。在控制信号Xdrv的上升沿时刻，第一发射/接收电路21被设置为用于发射操作，且通过第一变压器11进行信号传输；且在控制信号Xdrv的下降沿时刻，第二发射/接收电路22被设置为用于发射操作，且通过第二变压器12进行信号传输。 [0110] 然而，如图8中的操作时序图所示，所生成的发射信号可以是具有第二脉冲间隔（即，长周期）的脉冲信号。一旦检测到控制信号Xdrv的上升沿和下降沿，脉冲信号变化为具有第一脉冲间隔（即，短周期）的脉冲信号。这个操作模式，与之前所述的模式不同，一旦检测到具有第一间隔（即，短周期）的脉冲信号（特定地，在图8所示示例中的第三脉冲波），将第一和第二发射/接收电路21和22变换为用于发射操作的TX模式或用于接收操作的RX模式。 [0111] 在从控制电路33中，脉冲周期检测电路33e和33f确定构成通过第三和第四发射/接收电路31和32中任一个所接收到的信号SRX-DT-S和SRX-DT-R的脉冲信号的周期。当通过第四发射/接收电路32接收到的信号SRX-DT-R的脉冲信号的间隔变为第一脉冲间隔（即，短周期）时，从控制电路33将第三发射/接收电路31设置为用于接收操作（即，RX模式）并检测转向控制信号Xdrv的H电平。此后，发射/接收控制电路33g检测到通过第三发射/接收电路31接收到的信号SRX-DT-S的脉冲信号的间隔已经变化为第一脉冲间隔（即，短周期），并将该第四发射/接收电路32设置为用于接收操作（即，RX模式）并检测转向控制信号Xdrv的L电平。 [0112] 因此，在图8的操作模式中，从控制电路33仅需要检验通过第三和第四发射/接收电路31和32接收的信号SRX-DT-S和SRX-DT-R的脉冲信号的间隔是否已经变为第一脉冲间隔（即，短周期）从而将第三和第四发射/接收电路31和32变换为用于发射操作（即，TX模式）或用于接收操作（即，RX模式）。因此，从控制电路33易于执行其控制过程。 [0113] 在这个操作模式和之前所述的基本操作模式中的信号传输设备10的操作中，通过指示上升沿和下降沿的信号MTX-DT-S和MTX-DT-R的方式来将控制信号Xdrv从主电路20传输至从电路30，且从接收到的信号SRX-DT-S和SRX-DT-R中解调控制信号Xdrv从而获得输出信号GATE。 [0114] 在这个操作模式中，例如，以图9的操作时序图所示的方式来执行警告信号ALM从从电路30到主电路20的传输。当处于H电平的警告信号ALM-IN给至从电路30时，锁存和脉冲生成电路33k生成具有基本等于第一脉冲间隔的脉冲间隔的脉冲信号。图9中用粗线表示的这个脉冲信号通过门电路33i和33j，传递至第三和第四发射/接收电路31和32中被设置为用于发射操作（即，TX模式）的那个。从第三或第四发射/接收电路31或32，信号被转送至主控制电路23。当警告信号ALM-IN已消失（即，转为L电平）时，锁存和脉冲生成电路33k停止生成脉冲信号，且来自该锁存和脉冲生成电路33k的脉冲信号的传递也停止。 [0115] 类似于参看图7描述的基本操作模式的情况，在当前情况下，同样地，从电路30将表示警告信号ALM-IN的发射信号STX-DT-S和STX-DT-R的脉冲信号通过用于发射操作（即，TX模式）的第三和第四发射/接收电路31和32向主电路20发射，与此同时，发射信号MTX-DT-S和MTX-DT-R从主电路20发射至从电路30。 [0116] 主控制电路23，类似于前述基本实施例的情况，一直监测通过第一和第二发射/接收电路21和22的接收信号MTX-DT-S和MTX-DT-R。检测到指示接收信号MTX-DT-S和MTX-DT-R的脉冲信号时，主控制电路23将此脉冲信号标识为接收到警告信号ALM-IN并设置锁存与定时器电路23h。当通过已经被设置为用于接收操作（即，RX模式）的发射/接收电路21的接收脉冲信号不存在达预定时间段时，主控制电路23通过其内的定时器检测该不存在，并标识为警告信号ALM-IN的消失且重置锁存与定时器电路23h。根据该设置与重置，锁存与定时器电路23h传递设置输出、作为经解调的警告信号ALM-IN的警告输出ALM-OUT。因此，类似于上述基本操作模式，在图8和9中所示的操作模式中，同样地，执行从从电路30到主电路20的警告信号ALM的同时传输。 [0117] 因此，在具有如图6和7中所示的操作时序的信号传输的情况、以及具有如图8和9中所示的操作时序的信号传输的情况下，信号传输设备10在主电路20和从电路30之间执行控制信号Xdrv和警告信号ALM的同时的双向信号传输。因此，本发明的实施例的信号传输设备不需要位于对向的两个独立信号传输设备，而这正是专利文献1、2、3中公开的信号传输设备的情况。另外，主电路20仅控制通过第一和第二变压器11和12的信号传输的方向，允许了简单的控制，而不需要设备的复杂构造。 [0118] 现在下文描述用于在主电路20和从电路30之间，以图6和图7中所示的操作时序进行双向信号传输的主控制电路23和从控制电路33的特定构造的一些优选示例。 [0119] 图10示出图4中所示的主控制电路23的特定构造的示例。如图10中所示的边缘检测电路23a包括根据时钟脉冲CLK接受控制信号Xdrv的D触发器23i，和执行D触发器23i的输出与控制信号Xdrv的异或逻辑和操作的异或电路23j。在时钟脉冲CLK的上升沿时刻，D触发器23i接受控制信号Xdrv。使用D触发器23i的输出，边缘检测电路23a在异或电路23j中获得D触发器23i的输出与控制信号Xdrv的异或，并传递指示如图11中所示的控制信号Xdrv的上升和下降沿的信号STT。 [0120] 主控制电路23中的脉冲生成电路23b包括有限状态机23m，通过接收时钟信号CLK和重置信号ZRST来控制该有限状态机的操作。该有限状态机23m接收信号STT并传递用于对应于计数器23n所统计的数量来生成具有第一脉冲间隔的脉冲信号的控制信号FAST和用于生成具有第二脉冲间隔的脉冲信号的控制信号SLOW。通过接收控制信号FAST和SLOW来控制计数器23n的操作；计数器23n，接收到控制信号FAST时对应于时钟脉冲CLK来计数第一脉冲间隔，且接收到控制信号SLOW时对应于时钟脉冲CLK来计数第二脉冲间隔。 [0121] 图12是有限状态机23m的状态转换图。以默认状态IDLE接收信号STT时，有限状态机23m转换为快速计数状态FAST-ST。这个状态转换使得该有限状态机23m来传递控制信号FAST，且使得计数器23n开始从二进制值'00000'开始计数。当计数器23n的计数MCNTDT达到二进制值'01111'时，例如，状态转换为慢速计数状态SLOW-ST。 [0122] 一旦这个状态转换，有限状态机23m停止传递控制信号FAST且替代控制信号FAST开始传递控制信号SLOW。此刻，计数器23n再次从二进制值'00000'开始计数。当计数器23n的计数MCNTDT达到二进制值'11111'时，例如，有限状态机23m转换为非操作状态NOP并停止传递控制信号SLOW。然后接收下一个时钟脉冲CLK，有限状态机23m返回默认状态IDLE。 [0123] 计数器23n的计数MCNTDT被传递至AND（与）电路23o和23p。在控制信号FAST位于H电平的条件下，当计数器23n的输出的两个低位比特为'00'时，与电路23o传递信号CNT4。因此，每当计数器23n计数如图11所示的四个时钟脉冲CLK，与电路23o传递具有短周期（具有第一间隔）的信号CNT4四次，直到计数器23n的计数MCNTDT达到二进制值'01111。 [0124] 在控制信号SLOW位于H电平的条件下，当计数器23n的输出的三个低位比特为'000'时，与电路23p传递CNT8。因此，每当计数器23n计数如图11所示的八个时钟脉冲CLK，与电路23p传递具有长周期（具有第二间隔）的信号CNT8四次，直到计数器23n的计数MCNTDT达到二进制值'11111。 [0125] 分别通过与电路23o和23p传递的信号CNT4和CNT8，通过或电路23q被给至D触发器23r。这个D触发器23r对应于时钟信号CLK接受信号CNT4和CNT8，并传递具有第一脉冲间隔（具有短周期）的输出信号的四个脉冲和之后的具有第二脉冲间隔（具有长周期）的输出信号的四个脉冲。以此方式，来自D触发器23r的脉冲信号被给至门电路23c和23d，而门电路23c和23d又如上所述地传递发射信号MTX-DT-S和MTX-DT-R。 [0126] 图5中所示的从控制电路33中的脉冲周期检测电路33e和33f如图13中所示地被特定地构建。图13中所示的脉冲周期检测电路被基本构造为包括：用于设置的脉冲周期检测电路33e，和用于重置的脉冲周期检测电路33f，二者并联且结合为单体。 [0127] 脉冲周期检测电路33e包括用于设置的计数器41，其接收通过共模输入抑制电路33a给出的用于设置的接收信号SRX-DT-S2的脉冲信号，且计数时钟脉冲CLK来检测接收信号SRX-DT-S2的脉冲间隔。脉冲周期检测电路33f包括用于重置的计数器42，其接收通过共模输入抑制电路33a给出的用于重置的接收信号SRX-DT-R2的脉冲信号，且计数时钟脉冲CLK来检测接收信号SRX-DT-R2的脉冲间隔。当计数器41和42的计数值达到最大值时，计数器41和42各自保持最大计数值，直到下一个接收信号SRX-DT-S2和SRX-DT-R2给到该计数器。 [0128] 当接收信号SRX-DT-S2和SRX-DT-R2各自处于H电平时，设置在计数器41和42之后级的触发器43和44锁存计数器41和42所计数的值并保持该所计数的值。计数器41和42所计数并被保持在触发器43和44中的计数值被传递至比较器45和46，且在此处，与预先被存储在由四个设置组件47a、47b、47c、和47d构成的阈值设置设备47中的四个阈值SHORT-MIN-LIMIT、SHORT-MAX-LIMIT、LONG-MIN-LIMIT、和LONG-MAX-LIMIT进行比较。 [0129] 阈值SHORT-MIN-LIMIT调整计数器41和42的计数值且指示接收信号SRX-DT-S2和SRX-DT-R2的脉冲间隔位于第一脉冲周期（即，短周期）的最小脉冲间隔，且阈值SHORT-MAX-LIMIT在第一脉冲间隔的最大脉冲间隔处调整。阈值LONG-MIN-LIMIT调整计数器41和42的计数值且指示接收信号SRX-DT-S2和SRX-DT-R2的脉冲间隔位于第二脉冲周期（即，长周期）的最小脉冲间隔，且阈值LONG-MAX-LIMIT在第二脉冲间隔的最大脉冲间隔处调整。 [0130] 当 计 数 器 41的 计 数 的 值 S-CNT落 在 阈 值SHORT-MIN-LIMIT到 阈 值SHORT-MAX-LIMIT范围内时，比较器45传递信号S-SHORT-DT，示出接收信号SRX-DT-S2的脉冲信号的间隔是第一脉冲间隔，如图14的操作时序图中所示。当计数的值S-CNT落在阈值LONG-MIN-LIMIT到阈值LONG-MAX-LIMIT范围内时，比较器45传递信号S-LONG-DT，表明接收信号SRX-DT-S2的脉冲信号的间隔是第二脉冲间隔，如图14的操作时序图中所示。当所计数的值S-CNT超出上述范围时，比较器45传递信号S-LONG-CLR用于清除信号S-LONG-DT。 [0131] 类似地，当计数器42的计数的值R-CNT落在阈值SHORT-MIN-LIMIT到阈值SHORT-MAX-LIMIT范围内时，比较器46传递信号R-SHORT-DT，表明接收信号SRX-DT-R2的脉冲信号的间隔是第一脉冲间隔，如图14的操作时序图中所示。当计数的值R-CNT落在阈值LONG-MIN-LIMIT到阈值LONG-MAX-LIMIT范围内时，比较器46传递信号R-LONG-DT，表明接收信号SRX-DT-R2的脉冲信号的间隔是第二脉冲间隔，如图14的操作时序图中所示。当所计数的值R-CNT超出上述范围时，比较器46传递信号R-LONG-CLR用于清除信号R-LONG-DT。 [0132] 一旦接收时钟脉冲信号CLK，D触发器48和49分别接受接收信号SRX-DT-S2和SRX-DT-R2并在延迟一个时钟脉冲的时刻传递启动信号SPEN和RPEN，如图14的操作时序图中所示。一旦通过D触发器48接收到接收信号SRX-DT-S2，启动信号SPEN允许锁存电路51和52的锁存操作，用于锁存来自比较器45的输出信号S-SHORT-DT和S-LONG-DT。一旦通过D触发器49接收到接收信号SRX-DT-R2，启动信号RPEN允许锁存电路53和54的锁存操作，用于锁存来自比较器46的输出信号R-SHORT-DT和R-LONG-DT。 [0133] 除了启动信号SPEN和RPEN之外，锁存电路52和54分别通过或电路55和56从比较器45和46接收清除信号S-LONG-CLR和R-LONG-CLR。因此，当锁存电路51和53响应于输出信号S-SHORT-DT和R-SHORT-DT而被设置时，锁存电路52和54被重置。 [0134] 一旦接收到时钟脉冲信号CLK，以如图14所示的时序，锁存电路51、52、53、和54锁存比较器45和46的输出信号，并传递表示接受信号SRX-DT-S2的脉冲信号间隔的信号S-SHORT和S-LONG、且传递表示接受信号SRX-DT-R2的脉冲信号间隔的信号R-SHORT和R-LONG，。这些信号S-SHORT、S-LONG、R-SHORT、和R-LONG被传递至发射/接收控制电路33g。 [0135] 例如，发射/接收控制电路33g被实现为有限状态机，其执行如图15中所示的状态转换。发射/接收控制电路33g，作为有限状态机，对应于信号S-SHORT、S-LONG、R-SHORT、和R-LONG的组合来改变其状态。特定地，发射/接收控制电路33g在如下状态中变换：有限状态的默认状态IDLE、用于设置的具有短脉冲信号间隔的状态S-S、用于设置的具有长脉冲信号间隔S-L、用于重置的具有短脉冲信号间隔的状态R-S、用于重置的具有长脉冲信号间隔的状态R-L、以及异常检测状态—状态ERR，这并不落在上述这些状态的任意中。 [0136] 状态的变换是基于这样的事实：从主电路20传送的信号是由具有短间隔的脉冲信号和具有长间隔的脉冲信号的组合构成的脉冲序列的形式，且信号交替地在用于设置和用于重置之间变化。确定状态变换的条件从而正确地追踪脉冲序列。作为有限状态机的发射/接收电路33g，通常检测如IDLE→S-S→S-L→R-S→R-L→S-S等的这样的状态变换。因此，根据接收信号SRX-DT-S2和SRX-DT-R2来精确地解调控制信号Xdrv。 [0137] 图16示出在从控制电路33中的警告锁存和脉冲生成电路33k的构造的示例。警告锁存和脉冲生成电路33k包括计数器电路33m，其在接收到错误信号RX-ERR或警告信号ALM-IN时开始操作。当作为有限状态机的发射/接收电路33g检测到接收信号中的异常（即，状态ERR）时，接收到错误信号RX-ERR。当异常检测电路8或9检测到开关元件Q1或Q2的异常时，由异常检测电路8或9传递警告信号ALM-IN。 [0138] 计数器电路33m例如是三比特计数器，且从重置时设置的二进制值'111'开始，当接收时钟脉冲CLK时执行向下计数。当计数器电路33m的输出数据的两个低比特是二进制值'10'时，接收警告信号ALM-IN的与电路33n，传递出信号AP，用于向主电路20发射信号ALM-IN。在持续给出警告信号ALM-IN的时间段内，在向下计数操作的一个周期内传递信号AP两次。 [0139] 当计数器电路33m的输出数据的三个比特是二进制值'110'时，接收错误信号RX-ERR的与电路33o，传递出信号EP，用于向主电路20发射警告信号ALM。在持续给出错误信号RX-ERR的时间段内，在向下计数操作的一个周期内传递信号EP一次。 [0140] 分别从与电路33n和33o传递来的信号AP和EP，通过或电路33p转移至D触发器33q且在D触发器33q处根据时钟信号CLK来接受。因此，D触发器33q响应于在计数电路 33m的向下计数操作的一个周期内给出两次的信号AP和给出一次的信号EP，来传递形成警告信号ALM-IN的脉冲信号。警告信号的脉冲信号通过门电路33i和33j被传递至第三和第四发射/接收电路31和32用于发射至主电路20。 [0141] 在上述实施例中，从控制电路33检测接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R的脉冲信号间隔从第一脉冲间隔（即，短周期）变化至第二脉冲间隔（即，长周期）的时刻。在脉冲间隔变化的这个时刻，第三和第四发射/接收电路31和32中的一个被改变为用于发射操作（即，TX模式）来通过门电路33i或33j来发射警告信号ALM。然而，如图17中所示，用于改变发射/接收电路的另一个方法也是可以的。使用设置或重置锁存电路33h的发射/接收电路33g（有限状态机电路）的输出，锁存电路33r和33s选择性地设置。锁存电路33r和33s的设置输出被用于控制门电路33i和33j。 [0142] 在具有如图17所示的构造的从控制电路中，在接收信号SRX-DT-S和SRX-DT-R的脉冲信号的脉冲间隔变化至第一间隔（即，短周期）的时刻，门电路33i和33j被控制为将第三和第四发射/接收电路31和32中的一个设置为用于发射操作（即，TX模式）。相比前述实施例，图17中的这个配置允许将第三和第四发射/接收电路31和32中的一个设置为用于发射操作（即，TX模式）达更长时间段。因此，可在更长时间段上稳定地发射警告信号ALM-IN。 [0143] 主控制电路23可被构建为如图18中所示。图18的主控制电路23在控制信号Xdrv从H电平到L电平以及从L电平到H电平变化时刻生成具有第一脉冲间隔（即，短周期）的脉冲信号，且然后生成具有第二脉冲间隔（即，长周期）的脉冲信号。在脉冲信号的脉冲间隔变化的这个时刻，第一和第二发射/接收电路21和22中的一个被改变为用于发射操作且另一个被设置为用于接收操作。更具体地，使用或电路23s替代异或电路23j来通过或电路23s向有限状态机23m传递信号STT。 [0144] 根据控制信号Xdrv，门电路23t和23u交替地被启用，并向触发器23v传送有限状态机23m的输出CHANGE来控制触发器23v的设置和重置。触发器23v的设置输出交替地启动门电路23c和23d来选择性地生成发射信号SRX-DT-S用于给至第一发射/接收电路21或发射信号SRX-DT-R用于给至第二发射/接收电路22 [0145] 在这个情况下，有限状态机23m可被构造为执行如图19中所示的状态转换。当在默认状态IDLE下被给予信号STT，状态转换至快速计数状态FAST-ST，传递控制信号FAST，并触发计数器23n从二进制值00000'开始计数操作。当计数器23n的计数值MCNTDT达到二进制值'01111'时，状态转换为慢速计数状态SLOW-ST。当在慢速计数状态SLOW-ST下被给予信号STT时，状态再次变换为快速计数状态FAST-ST。此后，有限状态机在慢速计数状态SLOW-ST和快速计数状态FAST-ST之间变换。 [0146] 虽然如上所述地构建主控制电路23，但从控制电路33例如被如图20中所示地构建。除了图17中所示的构造外，图20的从控制电路20被设置有与电路33t和33u，与电路33t和33u使用来自发射/接收控制电路（即，有限状态机）33g的警告输出启动信号ALM-EN-S和ALM-EN-R来检测警告信号生成时机。与电路33t和33u的输出操作锁存电路33r和33s来锁存由脉冲周期检测电路33e和33f传递的具有第一脉冲周期（即，短周期）的脉冲信号的检测结果ST1。锁存电路33r和33s的输出控制门电路33i和33j以响应警告信号ALM来传递发射信号STX-DT-S和STX-DT-R。 [0147] 或非电路33x和33y，根据重置信号ZRST或共模输入抑制电路33a的输出信号，分别重置锁存电路33r和33s，来禁止发射信号STX-DT-S和STX-DT-R的输出。在这个情况下，发射/接收控制电路33g（即，有限状态机）例如可被构造为执行图21中所示的状态变换。这足以仅对于默认状态IDLE进行错误检测。 [0148] 图22示出在上述信号传输设备中的操作时序图。如图所示，在警告信号ALM-IN生成的时刻，不管对应于控制信号Xdrv而生成的发射信号STX-DT-S和STX-DT-R的脉冲信号的周期变化的顺序如何，代表警告信号ALM-IN的信号STX-DT-S和STX-DT-R可被发射至主电路20。因此，这个信号传输设备有利于快速地通知主电路20关于警告信号ALM-IN的生成。 [0149] 如本文至此所述，根据本发明各实施例的信号传输设备允许在主电路20和从电路30之间的同时双向通信。当本发明的信号传输设备被应用于开关电源作为如图1中所示的隔离电路6用于在开关控制电路3和高侧驱动电路4之间的信号传输时，特定地，用于驱动第一开关元件Q1的控制信号Xdrv被传输至高侧驱动电路，且同时，开关控制电路3可一直接收警告信号ALM-IN，其指示发生在第一开关元件中的异常。因此，这个设备非常有利于操作在以不同于开关控制电路3的电压电平下操作的高侧驱动电路4。 [0150] 由于在本发明的信号传输设备中，控制信号Xdrv和警告信号ALM-IN的每一个采用设置信号S和重置信号R的不同信号来传输，相比专利文献2中公开的情况（其中设置信号和重置信号用脉冲信号的不同周期来传输），该信号传输很少受到传输噪声的影响。进一步，相比专利文献3中公开的设备，本发明的设备的电路构造可被以较小尺寸和较低成本来生产。另外，本发明的设备不需要在RF带传输的信号频率，而这正是专利文献3中公开的设备的情况，本发明而是允许通过变压器11和12传输的低频脉冲信号。这提供了减少发射/接收电路21、22、31、和32中功耗的优势。 [0151] 本发明不限于上述各实施示例。例如，第一和第二脉冲间隔以及在检测控制信号Xdrv的上升沿和下降沿所生成的发射信号STX-DT-S和STX-DT-R的脉冲信号的脉冲数量可根据控制信号Xdrv的重复导通/截止周期的规范而被确定。 [0152] 该信号传输设备10可被用于与参看图1所述的开关电源不同的开关电源。例如，该信号传输设备10可被用于其中第一驱动电路驱动在输入电压的基准电压上操作的位于高侧的第一开关元件Q1且第二驱动电路驱动在第一和第二开关元件的连接点处的电压的基准电压上操作的位于低侧的第二开关元件Q2的开关电源。在这个开关电源中，隔离电路6，即信号传输设备10，被设置于在输入电压的基准电压上操作的开关控制电路和第二驱动电路之间。本发明的信号传输设备还可被应用于除了开关电源外的电子设备。应该了解的是，在不背离本发明精神和范围的情况下，可以各种变体来实现本发明。 [0153] [符号说明] [0154] 1:微处理器（MPU） [0155] 3:开关控制电路 [0156] 4:高侧驱动电路 [0157] 5:低侧驱动电路 [0158] 6:隔离电路 [0159] 8,9:异常检测电路 [0160] 10:信号传输设备 [0161] 11,12:变压器，可以是无芯微变压器 [0162] 20:主电路 [0163] 21:第一发射/接收电路 [0164] 22:第二发射/接收电路 [0165] 23:主控制电路 [0166] 23a：边缘检测电路 [0167] 23b:脉冲生成电路 [0168] 23c,23d:门电路 [0169] 23e,23f:门电路 [0170] 23g：或电路 [0171] 23h:锁存和定时器电路 [0172] 23m：有限状态机 [0173] 23n:计数器 [0174] 30:从电路 [0175] 31:第三发射/接收电路 [0176] 32:第四发射/接收电路 [0177] 33:从控制电路 [0178] 33a：共模输入抑制电路（即，共模噪声滤波器） [0179] 33e,33f:脉冲周期检测电路 [0180] 33g：发射/接收控制电路 [0181] 33h:锁存电路 [0182] 33i,33j:门电路 [0183] 33k:警告锁存和脉冲生成电路 [0184] 41,42:计数器 [0185] 45,46:比较器 |
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