[发明专利]电荷泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于传输能量和数据的电荷泵。

背景技术

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——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——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——如一个位或一个符号——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——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。

发明内容

因此，本发明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。