变压器通信系统的制作方法

本发明总体涉及用于在开关模式功率转换器(SMPC)的初级侧和次级侧之间传输信息的方法，SMPC具有用于从SMPC的初级侧到次级侧的功率传输的隔离变压器，并且具有用于在初级侧和次级侧之间的数据通信的通信电路，并且本发明更具体地涉及一种在不连续电流模式下运行的逆向转换器或者正向转换器。

背景技术：

在开关模式电源(SMPS)中，广泛地讲，磁能存储装置例如变压器或者电感器用于将功率从SMPS的输入侧传输到输出侧。功率开关将功率转接到能量存储装置的初级侧，在此期间电流和磁场线性地建立。在开关断开时，由于功率被输出侧的负载吸收(draw)，磁场(和次级侧电流)大体上线性地降低。

SMPS可以在不连续导通模式(DCM)或者在连续导通模式(CCM)或者在临界导通模式下在二者的边界处运行。本说明书中我们总体关注DCM运行模式，在DCM运行模式下，在关断开关装置时，变压器的次级侧的电流稳定地但是逐渐地下降直到达到大体上零输出电流流动并且电感器或者变压器开始振铃(ring)的点，从而进入所谓的振荡阶段或者空闲(idle)振铃阶段。振铃的时间(period)由电路的电感和寄生电容来确定。

现在参考图1，该图示出了具有仅例如初级侧感测的SMPS电路的实施例。电源包括耦接到桥式整流器14的交流(AC)干线(mains)输入，从而给电源的输入侧提供直流(DC)供电(supply)。通过功率开关20——在该实施例中是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)——将该直流供电转接到变压器18的初级绕组16上。变压器18的次级绕组22提供交流输出电压，该交流输出电压被整流以提供直流输出24，并且辅助绕组26提供与次级绕组22上的电压成比例的反馈信号电压。该反馈信号为控制系统28提供输入，该控制系统由输入电压(例如VDD)供电。控制系统为功率开关装置20提供驱动输出30，从而调制脉冲宽度和/或脉冲频率以调节通过变压器18的功率的传输，并且因此调节直流输出24的电压。在实施方案中，功率开关20和控制器28可以结合在单个功率集成电路上。如可以看到的，图1的初级侧受控的SMPS利用辅助绕组从变压器的初级侧得到反馈信息，以避免高电压信号，该电压通过变压器的匝数比降低。然而，也可以使用用于感测的替代技术，例如，次级侧感测或者其他形式的初级侧感测(例如，感测初级绕组(优选为耦接的电容器)的电压，以便该电压能够以控制器的地为参考并且使用分压器降低，如与初级绕组16用虚线连接的图1的插入实施例电路所示出的)，并且因此可以省略图1的辅助绕组。

可能期望的是，通过控制环路中对应的参考量(reference)设置SMPS上的输出量——电压、电流或功率。这些参考量可以是固定的或者是可编程的。在某些应用中，可能进一步期望的是，当SMPS在运行中时改变这些参考量而不干扰单元的运行。对于包括隔离功率变压器的SMPS，在变压器的次级(隔离)侧可以产生对改变控制参考量(电压、电流或功率)的需求。如果这样的SMPS的控制环路使用初级侧感测控制器(PSSC)来控制功率(即，初级)开关，到PSSC的单独的隔离的接口可以传达对改变控制参考量的需求。此外，可能期望的是，将“内务(housekeeping)”数据(例如装置温度、装置识别和/或功率水平等)从SMPS的初级侧(干线侧)传达到次级侧。更进一步地，可能期望的是在任一方向上越过SMPS的隔离屏障(barrier)传达信息。通信可以是模拟形式的或者数字形式的。

典型地，使用通信变压器或者光隔离器提供SMPS的通信接口中的隔离。然而，使用这样的隔离装置和相关联的部件通常导致部件数量的增加和SMPS的整体增加的费用。这在例如设计目标是有成本效益的和/或可编程输出的、干线隔离式SMPS的情况下会变成劣势。

我们将描述用于使用各种类型的SMPS(例如，逆向或者正向的，使用初级侧和/或次级侧感测的，单端的和/或使用不连续模式运行的)的主功率变压器提供串行通信的技术，例如用于以更低的成本、减少的部件数量和/或电路复杂性、增加的可靠性等在电隔离的初级侧和次级侧之间提供通信。

为了用于理解本发明，参考了下面的公开文献：

-美国专利US5,798,913，Tiesinga Jan等，Philips Corp，专利日期：1998年8月25日；

-美国专利申请US2005/0270001A1，Jitaru lonel D，Det International Holding Limited，公开日：2005年12月8日；

-美国专利申请US2013/0251140A1，Ransin Johannes G等，Agere Systems LLC，公开日：2013年9月26日；

-国际专利申请，公开号WO2007/005825A2，Hershbarger Russell，Teridian Semiconductor Corp，公开日：2007年1月11日；

-DE102012201640，Zelder Thomas等，PANASONIC CORP，公开日：2013年8月8日。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种开关模式功率转换器(SMPC)，该SMPC具有隔离变压器，隔离变压器用于从SMPC的初级侧到次级侧的功率传输，并且该SMPC具有通信电路，通信电路用于在初级侧和次级侧之间的数据通信，SMPC包括：具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级侧包括初级绕组，初级绕组被耦接以从所述SMPC的输入接收功率，并且次级侧包括次级绕组，次级绕组被耦接以为包括负载的输出电路提供功率；初级开关，初级开关与初级绕组串联地耦接；以及初级开关控制器，初级开关控制器被配置成通过如下方式来控制SMPC的第一功率传输周期和一随后的功率传输周期中的每一个：控制将初级开关接通一接通时间段(period)以允许从输入到变压器的第一能量传输，并且然后控制将初级开关断开一断开时间段使得能量从变压器传输到输出电路，其中该随后的功率传输周期的接通时间期间在第一功率传输周期的从变压器到输出电路的能量传输结束后以一时间延迟开始，其中通信电路包括：发送绕组和与发送绕组磁耦接的接收绕组，其中发送绕组和接收绕组中的一个包括变压器的次级绕组，并且发送绕组和接收绕组中的另一个在SMPC的初级侧；通信开关，通信开关与发送绕组串联地耦接；通信控制器，通信控制器用于控制通信开关以在时间延迟的至少一部分期间允许通过发送绕组的电荷流；以及检测器，检测器被耦接以从接收绕组接收信号从而检测从发送绕组发送的数据，所述信号指示通过发送绕组的电荷流。

(我们注意到，术语SMPS(开关模式电源)和SMPC(开关模式功率转换器)在整个说明书中可互换使用)。

除了变压器的主要功能——例如提供电气隔离和在变压器的绕组之间传输功率——之外，一实施方案的SMPC中的主功率变压器因此也可被用作通信介质。这可以消除对专用于通信信道的额外的隔离部件的需要，从而减少实施方案中系统的部件数量。例如使用光耦合器或者专用的通信变压器的单独的通信路径对于初级侧和次级侧之间的通信可以不是必要的。实施方案中使用主变压器提供的串行通信信道可以用作SMPC的控制环路的一部分，和/或用于将命令和/或转换器状态信息传输到外部装置或系统和/或传输来自外部装置或系统的命令和/或转换器状态信息。在这样的实施方案中可以实施各种调制和检测技术用于单向通信或双向通信。

由于变压器以及功率转换过程的性质，通信优选为数字形式的。数据可以产生于SMPC，或者可以通过外部接口诸如USB端口或者用户接口来提供。因此，例如一实施方案可以允许被供应以功率的电子产品或用户将期望的参数(例如SMPS的期望的输出电压)传达到次级侧，并且允许将其通过干线变压器传达到初级侧用于例如初级侧开关的相应的控制。

一优选的实施方案提供了一种串行通信系统，该串行通信系统将优选为单端的SMPC中的主功率变压器用作通信介质，例如，其中初级开关控制器在达到期望的初级绕组峰值电流时终止接通时段。SMPC可以在不连续电流模式下运行，使得在初级开关的每个接通时段之前的空载时段(idle period)可以对应于时间延迟。在逆向转换器中，由于变压器的电感和寄生电容(通常是初级开关和/或次级侧的整流器(例如二极管)上的寄生电容)空载时段一般会包括谐振振铃。然而，在正向转换器中空载时段可以没有任何振铃。在具有不连续运行的正向或逆向情况下，通常会出现空载时段，以允许在以大致固定的频率传输能量时对输出功率进行调整，例如，以给定的频率但以变化的占空比切换初级开关。在SMPC在连续电流模式下运行的情况下，连续导通模式可以被中断使得SMPC临时在不连续导通模式下运行并且可以在CCM运行被恢复之前的时间延迟期间发生通信。

优选地，SMPC被配置成通常阻塞从输出电路到次级绕组的电流流动，例如，通过与次级绕组和输出电路串联地耦接的整流器。这样的整流器可以是同步整流器(例如，包括开关，诸如MOSFET)或者二极管。然而，在实施方案的通信开关的控制下可以临时允许这样的电流流动以用于将数据发送到初级侧。

可以进一步设置SMPC，其中通信控制器被配置成控制通信开关以调制变压器的空载振铃从而传达所述数据，空载振铃发生在第一功率传输周期的断开时段之后并且在随后的传输周期的接通时段之前。在从次级绕组到输出电路的电流被阻塞而同时初级开关断开时，在变压器中可以激发这样的变压器“空载振铃”，这至少部分地由于SMPC的寄生电容和变压器的电感而导致谐振。

在这样的SMPC中，调制可以包括相位调制，并且检测器被配置成检测空载振荡的延迟，或者检测空载振铃瞬态的中断，从而检测所述数据。附加地或者可替换地，调制可以包括振幅调制，并且检测器被配置成检测空载振铃的振幅的变化从而检测所述数据。

可以从输出电路(例如，从图3和图5中的电容器Co)得到流过通信开关的电流。然而，应当注意到，与断开时段相比，通信开关接通的时间段通常非常短。通信开关中的平均电流相应地低，并且因此通信电路的运行对通过SMPC的功率传输不产生显著的影响。通信开关优选地具有不超过5mA、10mA或20mA的平均额定电流。类似地，可以保证通信开关在不超过100mA的最大峰值电流下运行。进一步在这方面，通信开关的接通持续时间通常是非常短的，例如，小于或者等于10nS、50nS或100nS。这可以取决于SMPC的寄生效应，并且因此取决于空载振铃频率(例如，500kHz到1.5MHz)以及初级开关切换频率(例如，40到100kHz)。

次级侧的通信开关可以不是专用开关，并且可以也被设置用于同步整流的开关的形式来提供(代替使用二极管作为次级侧整流器)。

可以进一步设置SMPC使其具有所述通信电路，所述通信电路用于从次级侧到初级侧的通信，其中发送绕组包括次级绕组，并且接收绕组在初级侧。接收绕组可以是被设置成获取来自发送绕组的通信信号的额外的绕组，或者可以是被设置用于另一目的的绕组。例如，SMPC可以包括辅助电源电路，辅助电源电路被耦接到SMPC的输入，辅助电源电路包括辅助绕组，辅助绕组被耦接以为初级开关控制器供电，其中用于从次级侧到初级侧的通信的所述通信电路的接收绕组包括所述辅助绕组。接收绕组被磁耦接到变压器。

可以进一步设置SMPC使其具有用于从初级侧到次级侧的通信的所述通信电路，其中发送绕组在初级侧，并且接收绕组包括次级绕组。从初级侧发送的数据可以产生于初级侧，和/或表明以下至少一项：初级侧温度、到SMPC的输入功率(例如有助于次级侧的故障识别，如果功率输出远小于输入功率的话)、SMPC的识别码(例如序列号，例如，以允许负载知道它被纠正到适当的电源并相应地运行或停止运行)和安全码(例如密码，用于允许使用带有SMPC的负载设备，例如制造商的密码)。发送绕组可以是被设置成将通信信号发送到接收绕组的额外的绕组，或可以是被设置用于另一目的的绕组。例如，SMPC可包括耦接到SMPC的输入的辅助电源电路，辅助电源电路包括被耦接以为初级开关控制器供电的辅助绕组，其中用于从初级侧到次级侧的通信的所述通信电路的发送绕组包括所述辅助绕组。发送绕组被磁耦接到变压器。

还可以设置SMPC使其具有如上所述的用于从次级侧到初级侧的通信的通信电路和如上所述的用于从初级侧到次级侧的通信的通信电路二者。这些通信电路可以包括公共的部件，也就是说，不是分开的电路。

还可以设置SMPC使其包括用于从初级侧到次级侧的通信的电路，所述电路被配置成根据待发送的数据调制所述接通时间段，SMPC包括检测器以估计次级绕组上的信号的持续时间(例如，测量该持续时间和/或将其与阈值比较)从而检测所述数据，其中次级绕组上的信号包括下列至少一项：次级绕组的导通时间段，该导通时间段在初级绕组停止导通时(即，在初级导通间隔结束(这可以与次级绕组上的电压极性变化相一致)时)开始，并且延续至变压器的空载振铃的开始；次级绕组上的反向电压的时间段(注意，变压器绕组被布置以在次级绕组上提供符号与初级绕组上的电压相反的电压)，该反向电压的时间段从变压器的空载振铃的结束延续到次级绕组上的电压的极性改变。估计可以通过如下方式来执行：检测空载振铃中的最小量、最大量和/或零交叉点中的至少一个，从而对振铃的至少半个周期的持续时间计时，并且比较计时持续时间和阈值，和/或从而相对于参考计时持续时间判断该持续时间。阈值或参考计时持续时间可以是存储的参数，或者可取决于对空载振铃的至少半个周期的持续时间的在前的估计。

SMPC可以是逆向变换器或正向变换器。优选地，SMPC在不连续电流模式下运行，或者至少被控制成具有用于数据通信的时间窗，即时间延迟。

SMPC可以被包含在用于固态发光装置诸如发光二极管(LED)或OLED的电源中，或者形成用于固态发光装置诸如发光二极管(LED)或OLED的电源，电源包括该SMPC，该SMPC具有用于从次级侧到初级侧的通信的通信电路，优选地其中SMPC的次级侧包括亮度控制输入，例如，用户输入，SMPC的通信控制器被配置成执行所述通信开关控制从而根据亮度控制输入将数据发送到初级侧，初级开关控制器被配置成依据从接收绕组检测的数据改变至少一个所述接通时间段。因此，在初级侧具有基本上所有的控制的固态照明电源仍然可以在次级侧接收终端设备或用户请求，并根据终端设备或用户请求采取行动，以改变至少一个光照水平(light level)。

SMPC可以被包含在用于通过USB接口为装置(例如，移动电话、平板电脑)充电的充电器中，或者形成该充电器，该充电器具有用于从次级侧到初级侧的通信的通信电路，优选地其中SMPC的次级侧包括电压控制输入(例如，并行或串行数字输入，以允许装置将最佳的装置供电电压传达到充电器)，SMPC的通信控制器被配置成执行所述通信开关控制从而根据电压控制输入将数据发送到初级侧，初级开关控制器被配置为依据从接收绕组检测的数据改变至少一个所述接通时间段。因此，例如终端设备可以与充电器次级侧通信，这需要仅5V的内部供电电压(而不是，例如，12V)，并且在初级侧具有所有控制的充电器可以相应地调整充电器的输出电压。这可以允许充电器适应不同类型的装置。

SMPC可以是具有可编程输出的转换器，例如，为包络跟踪功率转换器的形式，该包络跟踪功率转换器包括具有用于从次级侧到初级侧的通信的通信电路的SMPC，优选地其中SMPC的次级侧包括波形控制输入，SMPC的通信控制器被配置成执行所述通信开关控制从而根据波形控制输入将数据发送到初级侧，初级开关控制器被配置成依据从接收绕组检测的数据改变至少一个所述接通时间段。这样的转换器可以遵从输入波形，从而提供提高的功率效率。

类似地，SMPC可以被包括在用于家用电器(例如，电视、洗衣机、冰箱等)的电源中，或者形成该电源，该电源包括具有用于从次级侧到初级侧的通信的通信电路的SMPC。

鉴于以上所述，实施方案的优势可在于，SMPC具有例如通过次级侧感测或更优选地通过初级侧感测的初级侧控制。因此，初级开关控制器可以依赖于来自隔离变压器的初级侧辅助绕组的输入控制接通时段开始和/或持续时间。实施方案可以有利地用于实现具有可编程输出的SMPC，根据编程输入通过初级开关控制器调整该输出，甚至在初级开关控制器使用初级侧感测的情况下。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在开关模式功率转换器(SMPC)的初级侧和次级侧之间传输信息的方法，SMPC具有用于从初级侧到次级侧的功率传输的隔离变压器，并且具有用于初级侧和次级侧之间的数据通信的通信电路，SMPC包括：具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级侧包括初级绕组，初级绕组被耦接以接收来自所述SMPC的输入的功率，次级侧包括次级绕组，次级绕组被耦接以为包括负载的输出电路提供功率；初级开关，初级开关与初级绕组串联地耦接；以及初级开关控制器，初级开关控制器被配置成控制初级开关的切换从而控制SMPC的功率传输周期；其中该方法包括：通过如下方式来控制SMPC的第一功率传输周期和一随后的功率传输周期中的每一个：控制将初级开关接通一接通时间段以允许从输入到变压器的第一能量传输，并且然后控制将初级开关断开一断开时间段使得能量从变压器传输到输出电路，所述控制使得该随后的功率传输周期的接通时间段在第一功率传输周期的从变压器到输出电路的能量传输结束后以一时间延迟开始；在时间延迟的至少一部分期间转接通过发送绕组的电流，所述转接根据待发送的数据；在接收绕组处接收来自发送绕组的信号；以及解调接收的信号从而检测从发送绕组发送的数据，其中发送绕组和接收绕组中的一个包括变压器的次级绕组，并且发送绕组和接收绕组中的另一个在SMPC的初级侧。

可进一步设置该方法，其中通信控制器控制通信开关以调制变压器的空载振铃从而传达所述数据，空载振铃发生在第一功率传输周期的断开时段之后并且在随后的传输周期的接通时段之前。

在该方法中，调制可以是相位调制，并且检测器检测空载振荡的延迟，或者检测空载振铃瞬态的中断，从而检测所述数据。附加地或者可替换地，调制可以是振幅调制，并且检测器检测空载振铃的振幅的变化从而检测所述数据。

可进一步设置该方法，其中发送绕组包括次级绕组，并且接收绕组在初级侧，该方法包括通过所述转接、接收和解调步骤将所述数据从次级侧传达到初级侧。这样的实施方案可以利用耦接到SMPC的输入的辅助电源电路的辅助绕组来为初级开关控制器供电，其中接收绕组包括辅助绕组。

可进一步设置该方法，其中接收绕组包括次级绕组，并且发送绕组在初级侧，该方法包括通过所述转接、接收和解调步骤将所述数据从初级侧传达到次级侧。这样的实施方案可以利用耦接到SMPC的输入的辅助电源电路的辅助绕组来为初级开关控制器供电，其中发送绕组包括辅助绕组。

可进一步设置该方法使其包括，上文限定的将数据从次级侧传达到初级侧和上文限定的将数据从初级侧传达到次级侧二者。

可进一步设置该方法使其包括，将数据从初级侧传达到次级侧，所述传达包括根据待发送的数据调制所述接通时间段，估计次级绕组上的信号的持续时间从而检测所述数据，其中次级绕组上的信号包括下列至少一项：次级绕组的导通时间段，所述导通时间段在初级绕组停止导通时(即，在初级导通间隔结束时)开始并且延续至变压器的空载振铃的开始；次级绕组上的反向电压的时间段，反向电压的时间段从变压器的空载振铃的结束延续到次级绕组上的电压的极性改变。

优选地，SMPC在不连续电流模式下运行。

根据本发明的第三方面，提供了一种开关模式功率转换器(SMPC)，其具有用于从SMPC的初级侧到次级侧的功率传输的隔离变压器，并且具有用于初级侧和次级侧之间的数据通信的通信电路，SMPC包括：具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级侧包括初级绕组，初级绕组被耦接以从所述SMPC的输入接收功率，并且次级侧包括次级绕组，次级绕组被耦接以为包括负载的输出电路提供功率；初级开关，初级开关与初级绕组串联地耦接；以及初级开关控制器，被配置成通过如下方式来控制SMPC的第一功率传输周期和一随后的功率传输周期中的每一个：控制将初级开关接通一接通时间段以允许从输入到变压器的第一能量传输，并且然后控制将初级开关断开一断开时间段使得能量从变压器传输到输出电路，其中初级开关控制器被配置成控制该随后的功率传输周期的接通时间段在第一功率传输周期的断开时间段结束后以一时间延迟开始，其中通信电路包括：用于通过如下方式来控制SMPC的第一功率传输周期和一随后的功率传输周期中的每一个的装置：控制将初级开关接通一接通时间段以允许从输入到变压器的第一能量传输，并且然后控制将初级开关断开一断开时间段使得能量从变压器传输到输出电路，所述控制使得该随后的功率传输周期的接通时间段在第一功率传输周期的从变压器到输出电路的能量传输结束后以一时间延迟开始；用于在时间延迟的至少一部分期间转接通过发送绕组的电流的装置，所述转接根据待发送的数据；用于在接收绕组处接收来自发送绕组的信号的装置；以及用于解调接收的信号从而检测从发送绕组发送的数据的装置，其中发送绕组和接收绕组中的一个包括变压器的次级绕组，并且发送绕组和接收绕组中的另一个在SMPC的初级侧。

所附的从属权利要求中限定了优选的实施方案。

可以以任何排列方式将上述方面中的任意一个或多个和/或优选实施方案的上述可选特征中的任意一个或多个相组合。

附图说明

为了更好地理解本发明，以及为了示出可以如何实施本发明，现在将通过示例的方式参照所附附图，附图中：

图1示出了包括初级侧感测的SMPS的实施例；

图2示出了一实施方案的空载振铃振荡调制；

图3示出了具有采用空载振铃(IR)调制的变压器串行通信系统的逆向转换器实施方案；

图4示出了一实施方案的12V/1A逆向转换器的基本的LTSPICE模型和次级侧电路(SSC)；

图5示出了用于通过主变压器双向串行通信的实施方案；

图6示出了初级接通时间调制波形的实施例；

图7示出了具有串行变压器通信的逆向转换器的波形；

图8示出了分别传输逻辑1和逻辑0的两个连续切换周期的波形；以及

图9示出了表明用于调制的能量被部分地恢复的波形。

具体实施方式

下面总体就例如逆向转换器的特征描述实施方案。然而，如此处描述的实施方案的原理适用于各种转换器拓扑，优选地可用在任何如下拓扑中：其中，隔离转换器的切换周期中有空载间隔使得主隔离变压器可以被用于通信。因此，例如，可以实现经由单端正向转换器中的主变压器的串行通信。

优选的实施方案适用于在不连续电流模式(DCM)下运行的单端SMPC，其中，在通过功率变压器的能量传输的工作间隔后，空载间隔(II)(或间歇(pause))优选地存在于SMPC的每个切换周期中。SMPC的控制系统可以包括基于初级侧感测执行控制的初级开关控制器(即，初级侧感测控制器(PSSC))以及次级侧电路(SSC)。有利地，PSSC和SSC二者都能够编码、解码数字信息以及通过变压器发送和接收数字信息，从而有助于半双工通信。SSC和PSSC中的发送器和接收器以及隔离变压器将进一步被称为通信系统(CS)。CS使用每个切换周期的空载间隔优选地以二进制(例如，一个或多个比特)的信息的形式发送和接收数据。

在数字CS的一个实施方案中，仅在一个方向——从SSC到PSSC——发送信息。SSC包括发送器，发送器能够将信息编码并且通过变压器发送信息。PSSC包括接收器，接收器能够接收和解译变压器的初级侧的信息。理论上，为了发送比特“一或者高”，SSC在变压器中调制空载振铃(IR)。可替换地，如果对于一切换周期IR被保留为未被调制，则说成在该周期中已经发送了比特“零或者低”。适当的话可以部署通信协议以有助于数据或者指令的传输。图2a)示出了逆向转换器的一绕组上(例如，M1(图3、5)的漏极节点上)的电压的两个随后的周期。第一周期中的空载振铃振荡没有被调制，而在第二周期中空载振铃振荡被调制。图2b)示出了具有更多细节的已调制的空载振铃。明显的是，两个周期中的第一个周期中的空载振铃的衰减的正弦波在第二周期中已经经历了相位调制。显著地，图2b)中已调制的波形的第一个正向的半周期与该波形的在前的负向的半周期(T/2)相比具有更长的持续时间(T/2+dT)。如果不施加调制，空载振铃波形的正向的半周期和负向的半周期将具有相同的持续时间(T/2)。在变压器的一侧可以调制空载振铃振荡，并且在相对的一侧能够检测到该调制。

关于示例实现方式，图3示出了逆向转换器，其中变压器次级侧的开关M2用于调制变压器的空载振铃。通过U2(SSC)驱动M2，U2检测空载振铃的存在和相位并且根据在USB端口上接收的数据调制空载振铃。U1(PSSC)包括检测并且解码由U2通过变压器发送的串行数据所需的电路。在M1断开并且整流器(二极管Daux2)已经进入阻塞状态时可能发生空载振铃，这是由于包括变压器和寄生电容的谐振电路中的能量耗尽了。可以通过临时地接通通信开关M2来中断这样的空载振铃。

图3更详细地示出了具有隔离变压器TX的SMPC，隔离变压器TX具有初级绕组L3和次级绕组L2，初级侧包括在——一方面——SMPC的输入端+-Vin和——另一方面——初级绕组、初级开关M1及阻抗Rcs 1之间的部件，包括SMPC的输入端+-Vin、初级绕组、初级开关M1及阻抗Rcs 1在内。次级侧包括在SMPC的输出端+-Vo和次级绕组之间的部件，包括SMPC的输出端+-Vo和次级绕组在内，在这种情况下SMPC的输出端+-Vo被包含在USB端口内。初级侧包括初级开关控制器U1。从SMPC外部(例如，在如图3所示的USB端口上)接收的数据可以通过SMPC利用如此处描述的串行变压器通信技术发送，在图3的实施例中该数据被从次级侧传达到初级侧。这可以通过通信电路实现，在图3中，该通信电路包括为L2形式的发送绕组、为Laux l形式的接收绕组、通信开关M2(其可以是SMPC的同步整流器的一部分)、通信控制器U2以及检测器，在这种情况下该检测器可以设置在与Laux l耦接的U1中，但是该检测器可以与U1分开。Laux l可以是用于给初级开关控制器U1提供辅助功率的电路的辅助绕组。

类似地，图4示出了12V/1A逆向转换器的LTSPICE模型和SSC。

关于可替换的实施方案，从图2b)的示例性波形中明显的是，已相位调制的空载振铃波形可以显示振幅调制作为副产物。第二负向半周期具有幅度Vm+dV，而在前的负向半周期具有更低的幅度(Vm)。在未受干扰的(未调制的)空载振铃中，幅度每周期或每半周期以指数方式减小。因此，振幅调制可以部署在变压器的接收器侧以接收和解码通过变压器发送的串行信息。

例如可以如图5所示实现双向通信，图5示出了逆向转换器，其中开关M2和M3分别用于在变压器的次级侧和初级侧调制变压器的空载振铃。通过U1(PSSC)控制M1，并且通过U2(SSC)控制M2。PSSC和SSC二者能够调制和解调空载振铃振荡，也能按照预定的协议编码、发送、接收和解码信息。这样，在转换器的控制系统的初级部分和次级部分之间建立了通过主变压器的双向串行通信信道。除了与PSSC通信外，SSC还能与外部装置(例如，使用USB接口的线D+和D-)通信，接收使能/禁用命令、功率参考水平等，以及将转换器状态信息提供给外部装置或系统。次级到初级的通信可以在图5中以如关于图3所讨论的方式类似的方式来实现。初级到次级的通信可以在图5中通过接通M3来实现，从而使Caux l放电到Laux l，并且从而将信号传送到次级侧。

可替换地，初级到次级的通信可以通过调制初级导通时间来实现。换言之，初级到次级的通信可以通过调制开关M1(图5)的接通时间来实现。图6示出对应的波形。电路诸如U2可以检测调制和解码信息。如图6中的波形表明的，这可以通过测量次级导通时间T2和/或通过测量次级绕组上的反向电压脉冲的持续时间而在次级侧实现。虽然调制初级侧的主开关的接通时间可能影响转换器的功率传输运行，但是由于初级确定了开关的接通时间，该技术仍然可能是有利的，因为在初级侧不需要另外的开关专用于通信并且因此可以例如降低费用。

在一个实施方案中，初级导通时间调制技术用于从初级到次级的通信，并且在双向通信系统中该技术与用于从次级到初级的通信信道的空载振铃通信相结合。

考虑到上面对实施方案的具体描述和相关的附图，一个有利的实施方案可以提供隔离式SMPS，其中主隔离功率变压器(逆向、正向等)用于串行数字通信及用于传输电功率。附加地或者可替换地，隔离式SMPS可以在不连续电流模式(DCM)下运行并且包含通信系统，其中通信系统在开关模式功率转换器的切换周期中的空载间隔(间歇)期间发送一个比特的信息。附加地或者可替换地，运行在DCM下的隔离式SMPS可以包括通信系统，其中通信系统通过在变压器中调制空载振铃振荡发送串行数据。

对实施方案的进一步的理论认识可以从图7中的波形得到，图7示出了在图2中描述的逆向转换器的DCM运行，其中在每个转换周期中的间歇期间将一个比特的信息从转换器的次级侧发送到次级侧。主变压器用作通信介质，也就是期间间歇被调制的IR。具体地，假设已调制的IR对应于高逻辑电平(1)并且未调制表示低逻辑电平(0)。还假设在转换器的每四个连续的切换周期上都顺序地发送相同字节的数据(1110)。

图8更详细地示出了相同的一组波形。示出了发送1和0的两个连续的周期。在发送逻辑1时，施加至M2的短的栅极驱动脉冲导致已调制的IR。在下一个切换周期缺少这样的脉冲使IR保留不被调制从而表示逻辑0。

图9中示出了例示在逻辑1的通信期间的IR的相位调制的更详细的波形，分别表示发送逻辑1和逻辑0的两个连续的切换周期。明显的是，调制导致IR中能量的增加。然而该能量的大部分在转换器的输出滤波电容器中被恢复。

毫无疑问，本领域技术人员将想到很多其他的有效的替换方式。将理解的是，本发明不限于描述的实施方案并且包括对本领域技术人员来说显而易见的处于所附的权利要求的思想和范围内的修改。