本發(fā)明大體上涉及利用電容方法和結(jié)構(gòu)的輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置和方法，以從輸入側(cè)傳遞交流電(AC)、脈沖功率或高頻信號到輸出側(cè)。更確切地說，本發(fā)明涉及AC或脈沖解耦結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)電力地和電子地從輸出連接中隔離輸入，又允許靜電電荷遷移到輸出終端，由此發(fā)生功率和信號傳遞。本發(fā)明通常還涉及數(shù)字隔離器或電容屏障，所述數(shù)字隔離器或電容屏障允許信號隔離和從連接到輸入側(cè)的電路或發(fā)射器輸送到連接到輸出側(cè)的電路或接收器的單向信號傳遞。

背景技術(shù)：
最接近本發(fā)明的先前技術(shù)是PCT檢索報告中D1(WO2199809A1)的獨(dú)立權(quán)利要求1、11，其中描述到電容裝置和使用電容裝置正向移動功率的方法。在保護(hù)器中使用的電容裝置包括第一和第二裝置，所述第一和第二裝置的一個通過第一電極和通用電極來產(chǎn)生，而第二裝置則通過第二電極和上述的通用電極來產(chǎn)生，所述電極用電介層來隔開彼此。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的裝置提供了用于將至少兩個電路彼此隔離的方法，其中一個電路在裝置的初級或輸入側(cè)上，而另一個電路在裝置的二級或輸出側(cè)上。連接到裝置的初級側(cè)的電源電路提供靜電電荷到輸入電極。輸入電極上的這些靜電電荷遷移到輸出電極，因此在裝置的輸出側(cè)上由來自輸入側(cè)的傳遞功率和電壓產(chǎn)生單向的功率和電壓。本發(fā)明提供了優(yōu)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的正向功率轉(zhuǎn)換器方法、設(shè)備技術(shù)和發(fā)明的許多優(yōu)勢。本發(fā)明的這些優(yōu)勢包括(但不限于)：(1)提供用于解耦在兩個電路之間傳遞的功率和電壓的構(gòu)件；(2)提供用于在供給共用電路的兩個AC電源之間電解耦的構(gòu)件；(3)提供用于在解耦電路內(nèi)降低瞬時短路和瞬態(tài)電流的構(gòu)件；(4)提供從輸入側(cè)電路到輸出側(cè)電路的受控制功率量的解耦傳遞的構(gòu)件；(5)提供用于在過載條件下減小從輸入側(cè)到輸出側(cè)傳遞的功率量的構(gòu)件；以及(6)提供用于從輸入側(cè)向輸出側(cè)傳遞如同指稱存在于輸入側(cè)上的等效電壓值的構(gòu)件。通過本發(fā)明實(shí)踐的輸入/輸出功率和信號傳遞隔離技術(shù)具有利用其組件的獨(dú)特的方法，即，多個輸入電極，其中至少一個電介質(zhì)層位于每一對鄰近的輸入電極之間，以及多個輸出電極，其中至少一個電介質(zhì)層位于共用結(jié)構(gòu)中的每一對鄰近的輸入和輸出電極之間，由此每一對輸入電極是彼此鄰近的并且設(shè)置在一對外部輸出電極內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置進(jìn)一步在成對的鄰近電極之間包括作為電極材料和電介質(zhì)材料的金屬膜。所述輸入側(cè)具有用于給輸入電極提供來自包含在輸入側(cè)電路內(nèi)的AC電源的電壓的構(gòu)件，并且輸出電極具有用于給連接到裝置的輸出側(cè)的電路提供輸入側(cè)電路的輸入?yún)⒖茧妷旱臉?gòu)件。所述輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置利用電容方法將AC、脈沖功率或高頻信號從輸入側(cè)傳遞到輸出側(cè)，并且輸出側(cè)上的AC、脈沖功率或高頻信號是由規(guī)定的設(shè)計(jì)特征選項(xiàng)控制和限制的。附圖說明為了更完全地理解本發(fā)明，參考結(jié)合附圖一起考慮的本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置的圖；圖2是圖1中所示的輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置的等效電路圖；圖3是包含根據(jù)本發(fā)明的多個輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置的集成系統(tǒng)的圖；圖4是作為單個裝置的包含根據(jù)本發(fā)明的多個輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置的系統(tǒng)的圖；圖5是包含圖4中所示的多個輸入/輸出功率和信號傳遞隔離裝置的系統(tǒng)的等效電路圖；圖6是本發(fā)明的一個實(shí)施例的功率傳遞的曲線圖；圖7是本發(fā)明的一個實(shí)施例的輸入/輸出電壓比較的曲線圖，其中表明了短路事件；圖8是功率傳遞和電壓監(jiān)測與控制示意圖；圖9是功率傳遞和電壓監(jiān)測與控制示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明的兩個模塊是并聯(lián)連接的；圖10A是現(xiàn)有技術(shù)的光耦合器的圖；圖10B是現(xiàn)有技術(shù)的ISOPro射頻隔離器的圖；以及圖10C是根據(jù)本發(fā)明的輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器的圖。具體實(shí)施方式在以下具體描述中，參考構(gòu)成其一部分的附圖，并且在附圖中借助于本發(fā)明的原理的說明示出了可以最佳地實(shí)踐本發(fā)明的方法的具體實(shí)施例。在附圖中，相同的標(biāo)號在實(shí)施例的各個視圖中描述了大體上類似的組件。這些實(shí)施例是通過足夠的細(xì)節(jié)描述的以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明?？梢允褂帽景l(fā)明的原理的其他實(shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍和原理的前提下對本文中所公開的實(shí)施例作出各種結(jié)構(gòu)和材料的改變。首先參看圖1和圖2，在輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置101的一個實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了在(例如)110到125VAC102下的AC-AC功率從輸入或初級側(cè)(Vl-隔離器裝置101的左側(cè))傳遞到輸出或次級側(cè)(V2-隔離器裝置101的右側(cè))，同時保持與在初級側(cè)上可用的相同或大體上相同的電壓范圍。圖1示出了隔離器裝置101的內(nèi)部構(gòu)造的側(cè)視圖，其中薄膜電容結(jié)構(gòu)的使用是明顯的。所述結(jié)構(gòu)包含兩個輸入電極103、104和兩個輸出電極105、106，其中每一對鄰近的電極103、104、105、106由電介質(zhì)膜107的一個或多個層分離。如圖所示，電介質(zhì)膜107的一個層存在于輸入電極103與104之間，電介質(zhì)膜107的另一層存在于輸入電極103與輸出電極105之間，并且電介質(zhì)膜107的又一層存在于輸入電極104與輸出電極106之間。輸入電極103和輸出電極105是解耦的，并且輸入電極104和輸出電極106是解耦的。輸入電極103、104由導(dǎo)線連接器分別連接到終端A1、A2，并且輸出電極105、106由導(dǎo)線連接器分別連接到終端Bl、B2。用于輸入電極103、104的導(dǎo)線連接器是解耦的，而用于輸出電極105、106的導(dǎo)線連接器也是解耦的。啟用了到裝置101的外部接入，其來自連接到終端A1、A2的通常表示為108的輸入電路，以及連接到終端B1、B2的通常表示為109的輸出電路。上述描述以及圖1的截面圖中的說明使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造隔離器裝置101，例如，提供殼體和適當(dāng)?shù)碾姎膺B接和隔離。當(dāng)制造時，電容式隔離器裝置101將具有類似于現(xiàn)有的電容器設(shè)計(jì)的外觀和尺寸，如同由電容器制造商歸類的并且如同所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所識別的。隔離器裝置101的獨(dú)特性在于兩個解耦輸入導(dǎo)線和兩個解耦輸出導(dǎo)線的存在，其中它們在隔離器裝置101上的定位是由客戶和制造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)指定的。可以用于構(gòu)造圖1中所示的裝置101的組件的那些材料的選擇是變化的并且可以由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員輕易地獲得。隔離器裝置101的一個示例性非限制性優(yōu)選實(shí)施例利用電極和電介質(zhì)材料，其在位置Cl處提供5uf的等效電容值并且在位置C3和C4地點(diǎn)中的每個處提供227uf的解耦電容值(參見圖2)。隨著如同先前所述在位置Cl和C3以及C4地點(diǎn)處的值下獲得等效電容，所得到的本發(fā)明的特征是在地點(diǎn)CC13和CC14處衍生等效交叉電容值的交叉電容效應(yīng)。這些由地點(diǎn)CC13和CC14表示的交叉電容值是從它們與C3和C4地點(diǎn)的關(guān)系中導(dǎo)出的，并且它們的值可以表示為：1/CC13＝1/C1+1/C3，因此CC13＝(ClxC3)/(Cl+C3)，并且1/CC14＝1/C1+1/C4，因此CC14＝(ClxC4)/(Cl+C4)，并且等效輸出電容值表示為：1/C2＝1/C1+1/C3+1/C4，因此C2＝(ClxC3xC4)/((C3xC4)+(ClxC4)+(C3xCl))因此，CC13＝CC14＝4.89uf，并且C2＝4.78uf。此優(yōu)選實(shí)施例配置被設(shè)計(jì)為要獲得的最大功率傳遞是大約550VA并且表示為：Xc-等效＝5.8歐姆∟-90°?？紤]到在最大功率傳遞下的最大電流I1是6.25安培∟75°，并且就電流而言的輸入電壓120VAC在角度上增大到90°，等效電路允許執(zhí)行以下計(jì)算：V輸出＝V輸入-I*XcV輸出＝125伏∟0°-(6.25安培∟75°*5.8歐姆∟-90°)V輸出＝125伏∟0°-36.25伏∟-25°V輸出＝88.75伏∟-25°(在附圖中Vout表示Voutput(V輸出)并且Vin表示Vinput(V輸入)。)如圖7中所示，在此優(yōu)選實(shí)施例中相對于輸入電壓701而言，電壓輸出將具有大約-25°的滯后時間。在圖7中，縱軸是單位為伏特的電勢，而橫軸是單位為秒的時間。將輸入電壓表示為虛線、120VAC，其中功率消耗等于780VA-AC。將輸出電壓表示為實(shí)線、80VAC，其中功率消耗等于520VA-AC。因此，最大功率傳遞如下計(jì)算：功率傳遞＝I*V功率傳遞＝6.25安培∟75°*88.75伏特∟-25°。功率傳遞＝554.68VA554.68VA的功率傳遞經(jīng)由等效輸出電容發(fā)生。在此實(shí)施例中，可以提供15歐姆的變阻器電阻負(fù)載。因此，總阻抗結(jié)果為：X總＝15歐姆∟0°+5.8歐姆∟-90°X總＝16.08歐姆∟-21.12°循環(huán)到輸出側(cè)的次級電流T2在大約93.85伏特下是大約是5.86安培，而將功率傳遞限制為大約550VA。圖6描繪了上述優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)計(jì)條件下的功率傳遞曲線(實(shí)線)，其中縱軸是單位為伏特的以電勢表示的功率傳遞(VA)，而橫軸是單位為安培的輸出電流。此優(yōu)選實(shí)施例設(shè)計(jì)的功率傳遞容量在過載條件下快速地降低，由實(shí)線部分805表示。因此，對于大約550VA以上的功率要求，優(yōu)選實(shí)施例提供了較低的功率傳遞，因此限制了過載條件下的功率傳遞。因此，次級側(cè)上的電壓大幅度下降；參見過載功率傳遞區(qū)域803中的虛線部分806。在過載條件期間，初級側(cè)維持相同的輸入功率到輸入/輸出電源和信號傳遞隔離器裝置101。此優(yōu)選實(shí)施例設(shè)計(jì)進(jìn)一步包括110-125VAC102的輸入電源和由可變電阻負(fù)載110組成的輸出電路109。連接到輸出側(cè)電路109的可變電阻負(fù)載110表示在輸出側(cè)上的負(fù)載條件的動態(tài)改變。如圖6中的曲線所示，在次級側(cè)上的增量負(fù)載條件或輸出電路109連接到輸出終端Bl、B2期間，次級側(cè)上的電壓持續(xù)地減小，而功率消耗增大，虛線部分801，因此具有范圍在0VA到550VA的功率傳遞輸送，參見實(shí)線部分802。隨著本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例感測大于大約550VA的較高的負(fù)載增加，本發(fā)明進(jìn)入過載功率傳遞區(qū)域803中的過載條件，由此電流循環(huán)的值并不遵循負(fù)載增量并且不再傳遞負(fù)載需求所要求的功率。因此，在過載條件下本發(fā)明限制功率傳遞，如線804所表示。在過載功率傳遞區(qū)域803中的過載條件下，連接到輸入終端A1、A2的初級電路并不經(jīng)歷在循環(huán)電流中增量的功率需求增大，所述循環(huán)電流是高于裝置設(shè)計(jì)允許輸送到輸出終端Bl、B2并且輸送到連接到其上的次級、輸出電路109的循環(huán)電流值的任一個。如圖7中所示，在短路狀態(tài)702下，經(jīng)歷在輸入終端與輸出終端之間的0歐姆范圍內(nèi)的穩(wěn)定斷開。在短路狀態(tài)702下的電流等于輸入側(cè)處存在的電壓除以短路電路狀態(tài)下的等效阻抗。然而，由于等效解耦電容值將輸入電路與輸出電路隔離，因此等效短路電流等于輸入電壓除以等效輸出阻抗。在連接到次級側(cè)的輸出終端的電路中的短路之后或瞬時條件703下，電壓降到接近大約0.2伏特的范圍并且電流達(dá)到大約11安培，因此限制輸送到輸出終端和次級側(cè)上的電路的瞬態(tài)電流。在大約120伏特下輸送到輸入終端的初級側(cè)電流是11安培，因此限制初級側(cè)電路上的瞬態(tài)電流效應(yīng)。在此優(yōu)選實(shí)施例中描述的本發(fā)明可以作為對電源的功率限制和保護(hù)裝置來使用，在電源中過載條件短路條件通常會損害其變壓器和電子零件，并且損害電源傳送所述傳遞功率的電子電路。然而，本發(fā)明防止了此類損害。本發(fā)明的特征的利用的其他實(shí)例包含作為用于服務(wù)于配送、工業(yè)、商業(yè)和住宅負(fù)載的系統(tǒng)的功率限制傳遞裝置和過電流保護(hù)裝置的應(yīng)用，因此減少電流暫態(tài)狀態(tài)并且因此減少電路中的那些保護(hù)元件(例如，保險絲和斷路器)的尺寸選擇。如圖3中所示，本發(fā)明的另一替代實(shí)施例是多個功率傳遞隔離器裝置101的配置，所述每個裝置容納在單獨(dú)的輸入/輸出功率傳遞隔離器模塊1、2...、N中或者被視作這些模塊。所述模塊111是并聯(lián)布線的，從而根據(jù)控制方案，例如如下所述的一個控制方案提供可以固定增量增大或減小的功率可用性。圖3示出了在共用總成或殼體301中并聯(lián)連接的多個功率傳遞隔離器模塊111的配置，從而提供較高容量并且因此增大功率可用性。在圖3中表示的模塊111可以利用圖1中所示的功率傳遞隔離器裝置101配置來構(gòu)造或利用圖4中所示的構(gòu)造為單個裝置的多個裝置101來構(gòu)造，如下文所述。圖3還表示本發(fā)明的配置，由此單獨(dú)的模塊111可以利用外部連接的單獨(dú)模塊互連，或者多個隔離器裝置101集成到單個單元中。因此，設(shè)想一個模塊111可以具有圖1中所示的單個隔離器裝置101，而另一模塊111可以具有作為圖4中所示的單個裝置所構(gòu)造的多個裝置101。第1、2...、n個模塊111中的每一個的功率是P1、P2...、Pn，因此總功率P總等于Pl+P2+..+Pn。每個模塊111的輸出電壓是相同的，即，Vl+V2＝...＝Vn。類似地，每個模塊111的輸出電壓是相同的，即，Il+I2＝...＝In。圖1中所示的本發(fā)明的替代實(shí)施例示于圖4中，并且其等效電路示于圖5中。在此實(shí)施例中，通過利用共享電極對多個功率傳遞隔離器裝置進(jìn)行分層，如同在類似的電極和它們的終端連接在分層格式中緊鄰彼此時可用的情況。所得的功率傳遞隔離器總成由參考標(biāo)號413表示。此構(gòu)造配置減少終端產(chǎn)品尺寸和材料使用并且因此降低成本。具體而言，圖4示出了包含多個分層功率傳遞隔離器模塊401的總成413，并且每個模塊401包含兩個輸入電極402、403以及兩個輸出電極404、405，其中每一對鄰近電極由一層或多層電介質(zhì)膜406分離。如同當(dāng)多個模塊在分層格式中緊鄰彼此放置時可用的情況，可以采用類似的電極放置作為到每個鄰近分層模塊401的共享電極。因此，輸入終端A1連接到輸入電極407，所述輸入電極407連接到三個電極402。類似地，輸入終端A2連接到輸入電極408，所述輸入電極408連接到三個輸入電極403。輸出終端Bl連接到輸出電極409，所述輸出電極409連接到兩個輸出電極404、405，并且輸出終端B2連接到輸出電極410，所述輸出電極410連接到兩個輸出電極404、405。輸入終端A1、A2和輸出終端B1、B2分別(示意性表示)提供從外部輸入電路411和輸出電路412接入總成413。在此布置中，輸入終端A1、A2與輸出終端Bl、B2解耦。此構(gòu)造配置減小終端產(chǎn)品尺寸和材料使用并且因此降低成本。圖4中所示的裝置的等效電路在圖5中示出。通過圖4的上述描述容易理解圖5中所示的等效電路。在圖8和圖9中例示的本發(fā)明的另一替代實(shí)施例中，一個或多個功率傳遞隔離器模塊的監(jiān)測和控制是通過感測輸入終端A1、A2和輸出終端Bl、B2上的電壓和/或通過感測和監(jiān)測在輸出負(fù)載側(cè)上的電流利用。感測數(shù)據(jù)被輸送到控制電路，所述控制電路含有指令并且加以利用以控制本發(fā)明的操作方面。在此實(shí)施例中，多個模塊111和它們的電路，例如，作為總成413，或單個裝置101形成組合的集成電路裝置，所述裝置提供自動化調(diào)節(jié)的可變功率和信號傳遞方法，并且還額外地提供了如上文所述的獨(dú)特的功能性。更確切地說，圖8說明了一個實(shí)施例，其中多個隔離器模塊111是與控制電路相關(guān)聯(lián)的，以便動態(tài)擴(kuò)展隔離器模塊111的容量和功能性。元件901表示多個隔離器模塊111并且將出于描述圖8的目的而被稱作隔離器總成。通過并入用于自動感測隔離器總成901的第二輸入終端A2和第二輸出終端B2上的電壓(Vref是電壓參考(Voltagereference)的縮寫)和隔離器總成901的第一輸出終端Bl上的電流的構(gòu)件，并且將該數(shù)據(jù)與可接受的預(yù)置電壓范圍進(jìn)行比較并且比較可接受的預(yù)設(shè)電流范圍的數(shù)據(jù)，并且以預(yù)先布置的方式響應(yīng)于不可接受的感測電壓和電流數(shù)據(jù)，控制器通過優(yōu)化隔離器總成901的利用進(jìn)行響應(yīng)。優(yōu)化隔離器總成901的利用的一種方式是將一個或多個隔離器模塊111并入或不并入電路。如圖8中所示，隔離器總成901的監(jiān)測和控制是通過借助于電壓比較器902在可變負(fù)載條件或動態(tài)負(fù)載條件下感測在輸入終端A2和輸出終端B2上的電壓Vref。輸入終端A2與輸出終端B2之間的電壓Vref表示功率和信號傳遞期間的電壓降百分比。此數(shù)據(jù)在輸入側(cè)發(fā)送到功率傳遞和電壓控制器904。當(dāng)功率傳遞和電壓控制器904感測到超過最大指示的電壓降的電壓值時，功率傳遞和電壓控制器904在隔離器總成901中嚙合至少一個額外的功率傳遞隔離器模塊111，因此引起功率和信號傳遞可用性的增大并且具有減小終端A2與B2之間的電壓降的能力。所表示的最大電壓降是通過(例如)隔離器總成901的最大功率傳遞來確定的。當(dāng)達(dá)到隔離器總成901的最大功率傳遞時，達(dá)到最大電壓降。最大電壓降將遵循圖6的曲線特征，其中的虛線。然而，可以通過控制器或電壓調(diào)節(jié)器來設(shè)置最大可允許的電壓降，并且因此可以將最大電壓降設(shè)置為觸發(fā)控制特征，例如，警報、斷開和/或其他特征，如同可以包含到控制器的序列中，在達(dá)到最大功率傳遞之前或之后。隔離器總成901的最大功率傳遞和最大電壓降還取決于其他因素，例如(但不限于)，用于構(gòu)造功率傳遞隔離器的電介質(zhì)的類型、層和組裝特征。考慮到促進(jìn)包含特定使用者的應(yīng)用的設(shè)計(jì)和制造規(guī)范，這些變量是優(yōu)選的。這些應(yīng)用變化可能在商業(yè)使用中表示為在50-60Hz頻率下，其中可接受的電壓降不高于大約5％，并且在電子應(yīng)用中，具體而言在信號傳遞隔離中，其中可接受的電壓降可以在大約5％到大約50％之間的任何位置。如果存在降低的負(fù)載需求，那么電流傳感器903檢測終端Bl上的降低電流，如同控制器904所感測的?？刂破?04通過在隔離器總成901中脫嚙至少一個隔離器模塊111進(jìn)行響應(yīng)。在短路或瞬態(tài)條件期間，電流傳感器903、電壓比較器902以及功率傳遞和電壓控制裝置或控制器904是隔離開來以免受損害的，因?yàn)楦綦x器總成901限制短路和瞬態(tài)條件，因此允許功率傳遞和電壓控制器904通過中斷功率和信號傳遞做出響應(yīng)，而未有對負(fù)載側(cè)電路和控制電路造成損害的事件。圖9說明了一個實(shí)施例，其中控制電路與多個功率傳遞隔離器總成901A、901B組合以動態(tài)擴(kuò)展隔離器總成901A、901B的容量和功能性。通過并入用于自動感測隔離器總成901A、901B的輸入終端A2和輸出終端Bl、B2上的電壓(Vref)并且用于感測上述隔離器總成的相對輸出終端上的電流的構(gòu)件，并且將該數(shù)據(jù)與可接受的預(yù)置電壓范圍進(jìn)行比較并且比較可接受的預(yù)設(shè)電流范圍的數(shù)據(jù)，并且以預(yù)先布置的方式響應(yīng)于不可接受的感測電壓和電流數(shù)據(jù)，控制器通過在隔離器總成901中并入或不并入一個或多個隔離器模塊111的利用進(jìn)行響應(yīng)。以與圖8中所示的實(shí)施例類似的方式，在圖9中所示的實(shí)施例中，隔離器總成901A、901B的監(jiān)測和控制是通過在可變負(fù)載或動態(tài)負(fù)載條件下借助電壓比較器902在一個隔離器總成901A的輸入終端A2和輸出終端B2上以及另一隔離器總成901B的輸出終端Bl上感測電壓Vref。A2與Bl、B2之間的電壓Vref表示功率和信號傳遞期間的電壓降百分比。此數(shù)據(jù)被發(fā)送到功率傳遞和電壓控制器904A、904B。當(dāng)功率傳遞和電壓控制器904A感測到超過最大指示的電壓降的電壓值時，功率傳遞和電壓控制器904A在隔離器總成901A中嚙合至少一個額外的功率傳遞隔離器模塊，因此引起功率和信號傳遞可用性的增大并且具有減小終端A2與Bl、B2之間的電壓降的能力。當(dāng)功率傳遞和電壓控制器904B感測到超過最大指示的電壓降的電壓值時，功率傳遞和電壓控制器904B在隔離器總成901B中嚙合至少一個額外的功率傳遞隔離器模塊，因此引起功率和信號傳遞可用性的增大并且具有減小終端A2與Bl、B2之間的電壓降的能力。如果存在降低的負(fù)載需求，那么電流傳感器903檢測終端Bl和B2上的降低電流，如同控制器904A所感測的。控制器904A通過脫嚙至少一個隔離器總成901B進(jìn)行響應(yīng)。在短路或瞬態(tài)條件期間，電流傳感器903、電壓比較器902以及功率傳遞和電壓控制裝置或控制器904A、904B是隔離開來免受損害的，因?yàn)楦綦x器總成901A、901B限制短路和瞬態(tài)條件，因此允許功率傳遞和電壓控制器904A、904B通過中斷功率和信號傳遞做出響應(yīng)，而未有引起對負(fù)載側(cè)電路和控制電路的損害的事件。在本發(fā)明的另一替代實(shí)施例中，多個功率傳遞隔離器模塊分層布置并且連接到選擇開關(guān)裝置，由此使用者可在實(shí)時工作環(huán)境中選擇輸入功率和輸出功率的規(guī)定設(shè)計(jì)范圍。在裝置的輸出側(cè)處的電壓降的增加優(yōu)選地與功率傳遞的增加成比例，直到達(dá)到最大功率傳遞點(diǎn)為止，由此電壓降近似為應(yīng)用于裝置的輸入電壓的10％到25％。通過如同在本發(fā)明的替代實(shí)施例中的控制電路的附加益處，并且如圖8中所描繪，可以通過控制電路感測裝置的輸入側(cè)與輸出側(cè)之間的電壓差，由此控制電路可以嚙合經(jīng)并聯(lián)布線的其他可用模塊，如圖9中所描繪，以補(bǔ)償最多達(dá)到設(shè)計(jì)限制的電壓降并且遵循輸出側(cè)的功率消耗變化同時將電壓降保持在一定的預(yù)定范圍內(nèi)。連接在輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的控制電路，例如,功率傳遞和電壓控制901，還可在過載條件、電壓瞬變或短路條件下在本發(fā)明的輸出側(cè)處暫時或永久地中斷功率傳遞。此控制電路，例如，功率傳遞和電壓控制901，可經(jīng)配置以感測等效于電壓降百分比的直流電壓，并且將信號與正常操作下可允許的電壓降預(yù)設(shè)范圍進(jìn)行比較，并且與電壓降的預(yù)設(shè)設(shè)置點(diǎn)或過載條件的閾值進(jìn)行比較。由于功率傳遞是連續(xù)地發(fā)生的，因此電壓控制電路連續(xù)地控制輸出側(cè)的電壓。在高頻應(yīng)用中，或者作為數(shù)字隔離器，或者作為電容屏障，根據(jù)本發(fā)明的裝置提供用于將至少兩個電路彼此隔離所需或至少優(yōu)選的構(gòu)件，允許從發(fā)射器到接收器電路的單向信號傳遞，或更通常從輸入側(cè)到輸出側(cè)的單向信號傳遞。這可基于輸入電容與輸出電容之間的等效差分電容獲得。輸入電容的等效差分電容可至少是輸出電容的值的兩倍。在高頻應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的裝置可用作數(shù)字隔離器或電容屏障，其中信號是跨越電容屏障單方向傳遞的。本發(fā)明優(yōu)于先前設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于電容器屏障結(jié)構(gòu)，例如，由電介質(zhì)膜隔開的電極(參見圖1和圖4)，提供單向功率和信號傳遞及受到控制的功率和信號傳遞，因此消除在現(xiàn)今使用的電流隔離收發(fā)器-接收器電路技術(shù)中所需的許多組件。本發(fā)明的一個或多個特征可在以下應(yīng)用中采用：-在以下項(xiàng)中的數(shù)字隔離器，例如，(a)混合動力和電動車輛，(b)替代光耦合器，(c)CMOS驅(qū)動器，(d)等離子顯示器驅(qū)動器，(e)工業(yè)現(xiàn)場總線：例如，Modbus'、Profibus'、DeviceNetTM數(shù)據(jù)總線、智慧分布式系統(tǒng)(SDSTM)，(f)計(jì)算機(jī)外圍接口，(g)伺服控制接口，以及(h)數(shù)據(jù)獲取電路。-在以下項(xiàng)中的電容式功率傳遞電路，例如，(a)太陽能發(fā)電廠，(b)多來源功率控制器，和(c)蜂窩式的和利用射頻低功率充電器裝置的其他裝置。本質(zhì)上，可以將本發(fā)明視為高級數(shù)字隔離器和電容式絕緣屏障。此類裝置的其他形式是目前采用的并且在所屬領(lǐng)域中是眾所周知的，并且在許多應(yīng)用中執(zhí)行，上文描述了所述應(yīng)用中的一些。以下是本發(fā)明可以在商業(yè)上采用的領(lǐng)域和方式的特定實(shí)例。作為在正向功率轉(zhuǎn)換器中使用的實(shí)例，參考授予Jacques等人的第7,830,130號美國專利申請案，其描述了用于控制共振不連續(xù)正向轉(zhuǎn)換器(RDFC)的方法和設(shè)備。所述設(shè)備包含變壓器、為變壓器的初級繞組供電的周期性開關(guān)DC、耦接到二級變壓器的DC的轉(zhuǎn)換器以及基于初級繞組電流用閾值控制開關(guān)響應(yīng)的控制電路。所述方法和電路據(jù)說能夠保護(hù)變壓器免受過載條件的影響并且具有控制的輸出電壓，其中的優(yōu)選實(shí)施方案被配置成用于AC-DC電源轉(zhuǎn)化。此正向轉(zhuǎn)換器的主要缺點(diǎn)在于它并不具有固有的良好功率和電流限制，造成中斷條件下的高電流，從而損害控制器和暴露于瞬態(tài)電流的其它相關(guān)聯(lián)組件。相比之下，根據(jù)本發(fā)明不需要正向功率的控制器，因?yàn)榈刃Ы徊骐娙莺徒怦畹刃щ娙菘纱_定可以傳遞的功率的最大量。具有負(fù)載增量的電壓-電流曲線實(shí)際上是平坦的，具有在大約2.5％的范圍內(nèi)的電壓變化，直到達(dá)到本發(fā)明的特定設(shè)計(jì)的最大負(fù)載為止。當(dāng)出現(xiàn)過載條件時，電壓隨著電流的增加而降低，直到達(dá)到根據(jù)本發(fā)明提供的受到限制的電流為止。在中斷(短路)和瞬態(tài)條件下，根據(jù)本發(fā)明的裝置固有地限制瞬態(tài)電流并且因此裝置的初級側(cè)不會受到中斷和瞬態(tài)條件的影響。無論如何，所述裝置同時具有對功率和電流限制的極好響應(yīng)。另外參考授予Eckroad的第7,518,266號美國專利，其描述用于隔離局部AC傳輸網(wǎng)絡(luò)與周圍的AC系統(tǒng)的電功率傳輸系統(tǒng)的方法和設(shè)備。局部AC負(fù)載中心具有多個局部AC負(fù)載和為所述多個局部AC負(fù)載服務(wù)的配送饋線，以及至少一個遠(yuǎn)程發(fā)電站或用于將AC功率供應(yīng)到局部AC負(fù)載中心的其他電源。完全或局部DC傳輸環(huán)插入在局部AC負(fù)載中心與遠(yuǎn)程發(fā)電站之間，以用于通過將AC功率轉(zhuǎn)化為DC功率來隔離從遠(yuǎn)程發(fā)電站接收到的AC功率與局部AC負(fù)載中心。DC功率是基于負(fù)載要求重新轉(zhuǎn)化為AC功率的。配送饋線供應(yīng)AC功率，而所有的局部AC負(fù)載與遠(yuǎn)程發(fā)電站隔離。雖然此系統(tǒng)通過具有AC-DC-AC功率輸送網(wǎng)絡(luò)提供隔離方法以實(shí)施此系統(tǒng)，但是它需要構(gòu)造和安裝DC環(huán)以形成子配送間相。所有這些很可能是極其昂貴的。此外，DC環(huán)和功率轉(zhuǎn)換器AC-DC-AC中心，以及現(xiàn)有的AC傳輸和配送系統(tǒng)容易發(fā)生短路和系統(tǒng)故障。因此，DC子分配系統(tǒng)將很可能失去Eckroad所公開的技術(shù)中探求的隔離原理。Eckroad的發(fā)明的另一缺點(diǎn)在于以下事實(shí)：為將DC轉(zhuǎn)換為AC，需要至少一個轉(zhuǎn)化基底中心經(jīng)構(gòu)造和操作，而顯著增加該系統(tǒng)的操作成本。相比之下，通過將根據(jù)本發(fā)明的裝置安裝在現(xiàn)有的變電所、傳輸和配送站以及子配送站中以及插入在傳輸線和變壓器之間的中心以及在二級變壓器側(cè)，根據(jù)本發(fā)明提供的顯著隔離特征不僅隔離傳輸、配送和負(fù)載中心的兩側(cè)，而且還限制短路劇增的電流，通過所述電流過載和短路保護(hù)可用于下限的計(jì)算。這節(jié)省傳輸、配送和負(fù)載中心的設(shè)計(jì)、構(gòu)造和操作的總成本。本發(fā)明的另一重要特征在于當(dāng)它用于傳輸、配送和負(fù)載中心時，網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)將得到顯著的改進(jìn)。最后，參考標(biāo)題為“當(dāng)使用數(shù)字隔離器對光耦合器時開發(fā)可靠的隔離電路”的文章，硅實(shí)驗(yàn)室公司，奧斯丁，美國得克薩斯州。雖然光耦合器(在圖10A中示出示意圖)已經(jīng)作為主要信號隔離裝置而被采用許多年，但圖10B中所示的ISOpro射頻隔離器的到來為設(shè)計(jì)者提供較小、更加集成、更快和較低的功率利用替代物，而不具有光耦合器的不穩(wěn)定性或有限的預(yù)期壽命機(jī)制。ISOpro隔離器的當(dāng)前技術(shù)是同類中最佳的射頻隔離器，并使設(shè)計(jì)者能夠在容易用作CMOS邏輯門的單個封裝中存取世界級的隔離器技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的裝置和ISOpro隔離器的共同的益處包含：-更高的集成：多通道版本上的每個通道的較小的尺寸和較低的成本。-更高的性能：更快、更緊密的計(jì)時和大體上較低的功率利用。-更長的使用壽命：不具有像在光耦合器中那樣的磨損機(jī)制。-更高的可靠性：操作參數(shù)隨著VDD、溫度和裝置使用年限保持穩(wěn)定。-高CMTI：全差分隔離信號路徑和針對CMTI的大于25kV/μs的高接收器選擇性。-低EMI：滿足FCC級別B部分15。-高電場抗擾性：>20V/m，由獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室測量的。-業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的ESD公差：在所有裝置上都是4kVHBM。-較低的外部材料成本：如在ISOpro中僅需要兩個便宜的VDD旁路電容器，在本發(fā)明中不需要任何所述電容器。-易于使用：單個芯片的完全隔離方案。然而，本發(fā)明提供了在ISOpro上的改進(jìn)技術(shù)。本發(fā)明優(yōu)于ISOpro技術(shù)的益處包含：-ISOpro需要收發(fā)器-接收器電路以獲得單向功率傳遞穿過電容器屏障；而根據(jù)本發(fā)明的裝置無需一定要XMTR-RCVR電路和VDD旁路電容器就可實(shí)現(xiàn)單向功率傳遞。-較低的外部材料成本。-受到控制的功率傳遞。半導(dǎo)體工業(yè)的歷史是隨每種工藝的生成不斷提高裝置性能和成本效益的歷史。單片裝置始終能夠取代它們的雜合對應(yīng)物，并且射頻隔離相較于雜化光耦合器也是如此。如圖10C中所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以作為附加到并且集成到射頻電源和數(shù)字隔離器中的功率限制和保護(hù)裝置來采用。插入在射頻電路32與射頻-直流轉(zhuǎn)換單元34之間的裝置30將保護(hù)電源對抗可能損害其變壓器和電子零件的過載條件和短路條件，并且保護(hù)對抗給電源輸送傳遞功率的電子電路造成的損害。存在RF隔離器和具有信號隔離器的電源的其他有效實(shí)例，例如，由MAXIM制造的MAX256。MAX256是用于隔離的供電電路的集成的初級側(cè)控制器和H橋驅(qū)動器。MAXIM裝置含有機(jī)載振蕩器、保護(hù)電路和內(nèi)部FET驅(qū)動器以向變壓器的初級繞組提供最多大約3W的功率。MAX256可使用內(nèi)部可編程的振蕩器來操作或者可由外部時鐘來驅(qū)動以改進(jìn)EMI性能。無論使用的時鐘源如何，內(nèi)部觸發(fā)器的級確保固定50％的工作周期以防止變壓器中的DC電流流動。根據(jù)本文所述任何實(shí)施例的功率和信號傳遞及功率和信號隔離器裝置可替代MAX256的變壓器和電阻器而放置，如同存在于隔離電路中并且具體在MAX256的輸出側(cè)上。通過使本發(fā)明處于該位置，集成的初級側(cè)控制器和H橋驅(qū)動器以及隔離電源是對抗短路條件、瞬變、DC電流流動得到保護(hù)的，并且還能夠確保單向功率傳遞以供應(yīng)集成的初級側(cè)控制器和H橋驅(qū)動器可傳遞的3瓦的功率。在上述任何實(shí)施例中本發(fā)明提供了大量的優(yōu)勢。舉例來說，本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置，所述裝置利用電容方法將AC、脈沖功率或高頻信號從輸入側(cè)傳遞到輸出側(cè)，并且AC、脈沖功率或高頻信號傳遞到輸出側(cè)是由多種規(guī)定的設(shè)計(jì)特征選項(xiàng)進(jìn)行控制和限制。另外，本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中電容布置的輸入側(cè)是與輸出側(cè)電力地隔離的，并且反之亦然。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中起始于輸出側(cè)上的瞬態(tài)、短路和過載條件是與輸入側(cè)隔離的并且在影響輸入側(cè)的量值上是有限的，并且在輸入側(cè)上發(fā)生的由類似事件條件提供的相同隔離特征也是如此，并且對裝置和電路不具有從輸出側(cè)繼續(xù)下去的災(zāi)難性影響。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中來自電容布置的輸入側(cè)的AC、脈沖功率或高頻信號傳遞是單向到輸出側(cè)的，并且其中輸入等效電容值與輸出等效電容值相比是至少三倍的等效電容值，因此形成能量從輸出側(cè)行進(jìn)到輸入側(cè)的潛在屏障。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中電容布置的輸出側(cè)中的AC、脈沖電壓或高頻信號是與電容布置的輸入電壓或高頻信號參考成比例的。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的再一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中參看輸出側(cè)中的AC、脈沖電流或高頻電流信號，輸出側(cè)中的AC、脈沖電壓或高頻電壓信號是雙相負(fù)90度的。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中AC、脈沖功率或高頻信號是從輸入側(cè)傳播的，其中輸入電極在朝向電極的輸出側(cè)的相對方向上傳播AC、脈沖或高頻信號穿過電介質(zhì)。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的進(jìn)一步優(yōu)勢包含：提供一種裝置，其既提供性能特征，而在結(jié)構(gòu)上與起到等效作用的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員目前采用的結(jié)構(gòu)相比又是緊湊并且不太復(fù)雜；提供用以傳遞多種功能性的單個裝置；提供，可以作為單元化的嵌入產(chǎn)品以及模塊化的組裝產(chǎn)品構(gòu)造的裝置設(shè)計(jì)選項(xiàng)；并且提供可以通過將所選擇的電容器集成到復(fù)制電容關(guān)聯(lián)的電容電路中來構(gòu)造的裝置設(shè)計(jì)選項(xiàng)。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其能夠確保功率傳遞控制、電壓控制和監(jiān)測它們的方法，這些是通過感測在輸入側(cè)與輸出側(cè)之間存在的電壓，通過感測在輸出側(cè)當(dāng)連接到負(fù)載時存在的電流，或者在于具有可調(diào)節(jié)的設(shè)置點(diǎn)和操作范圍。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其能夠確保功率傳遞控制、電壓控制和監(jiān)測它們的方法，并且通過感測輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置的輸出側(cè)處的功率傳遞限制和電壓降限制來檢測過載條件。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中監(jiān)測電壓和監(jiān)測電流提供信號輸入到控制電路，以控制到負(fù)載的功率傳遞并且將輸出電壓維持在預(yù)定范圍內(nèi)。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在提供了輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中多個所述裝置中可以并聯(lián)連接，并且功率傳遞控制、電壓控制和每個裝置的監(jiān)測作為控制方法依次嚙合。舉例來說，多個模塊的利用是連續(xù)地遵循負(fù)載的功率需求的增加，其通過將感測電壓的增量作為監(jiān)測方法。也就是說，可使來自多個可用功率傳遞和隔離器模塊的一個額外的功率傳遞和隔離器模塊聯(lián)機(jī)或者針對每個功率增量將其功能性并入到所述裝置中，其中增量的評估和伴隨額外的功率傳遞和隔離器模塊的需求是基于感測電壓的。多個模塊的利用是額外地或替代地連續(xù)地遵循負(fù)載中的功率的縮減或減小，其通過(例如)感測輸出電流的改變并且依次脫嚙多個隔離器模塊，所述隔離器模塊的功能性是先前并入到裝置中的。也就是說，功率傳遞和隔離器模塊的功能性是針對每個功率縮減而從裝置中移除的，其中縮減的評估和伴隨用于功率傳遞和隔離器模塊的移除的需求是基于感測電流的。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于提供輸入/輸出功率和信號傳遞隔離器裝置以及方法，其中多個裝置和功率傳遞控制、電壓控制和監(jiān)測選項(xiàng)是作為單元化的嵌入裝置以及組裝的單獨(dú)模塊所構(gòu)造的。關(guān)于本發(fā)明的領(lǐng)域的額外的背景信息由FrankForster在2010年10月6日發(fā)表在automotive-eetimes.com網(wǎng)站上的標(biāo)題為“混合動力和電動車輛中的數(shù)字隔離”的文章以及美國得克薩斯州的奧斯丁市的硅實(shí)驗(yàn)室公司的標(biāo)題為“當(dāng)使用數(shù)字隔離器對光耦合器時開發(fā)可靠的隔離電路”的出版物提供，這兩者以引用方式并入本文中。鑒于本文中揭示的內(nèi)容，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以構(gòu)想出本發(fā)明的許多其他有效的替代方案。將理解本發(fā)明并不局限于所描述的實(shí)施例并且涵蓋對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的存在于所附的權(quán)利要求的精神和范疇內(nèi)的此類替代方案和修改。