具有电流隔离保护的数据和电力通信电缆的制作方法

1.本公开的方面总体上涉及数据和电力通信电缆，并且具体地涉及具有电流隔离保护的数据和电力通信电缆。


背景技术：

2.电流隔离是指分离电路以使得在电路之间不发生杂散电流的技术。当存在与单独的电路相关的接地电势差时，发生杂散电流，由此杂散电流可能已经被接地回路感应。电流隔离在各种应用中是有用的，包括电噪声和浪涌抗扰度、存在高电压的人身安全、电源的浮动接地、或不同电势的电信号的测量。


技术实现要素：

3.以下呈现了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对这些实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的广泛综述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
4.本公开的一个方面涉及一种数据和电力通信电缆，包括：第一连接器，其被配置为与第一装置的对应连接器配合，其中，所述第一连接器被配置为从所述第一装置接收数据信号和电力信号；第一电流隔离装置，其被配置为基于所述数据信号，生成电流隔离的数据信号；第二电流隔离装置，其被配置为基于所述电力信号，生成电流隔离的电力信号；第二连接器，其被配置为与第二装置的对应连接器配合，其中，所述第二连接器被配置为向所述第二装置提供所述电流隔离的数据信号和所述电流隔离的电力信号；第一组一个或多个通信介质，其被配置为将所述数据信号或所述电流隔离的数据信号从所述第一连接器发送到所述第二连接器；以及第二组一个或多个通信介质，其被配置为将所述电力信号或所述电流隔离的电力信号从所述第一连接器发送到所述第二连接器。
5.本公开的另一方面涉及一种数据和电力通信电缆，包括：第一连接器，其被配置为与第一装置的对应连接器配合，其中，所述第一连接器被配置为从所述第一装置接收数据信号和第一电力信号；电流隔离装置，其被配置为基于所述数据信号，生成电流隔离的数据信号；第二连接器，其被配置为与第二装置的对应连接器配合，其中，所述第二连接器被配置为向所述第二装置提供所述电流隔离的数据信号且从所述第二装置接收第二电力信号；以及一组一个或多个通信介质，其被配置为将所述数据信号或所述电流隔离的数据信号从所述第一连接器发送到所述第二连接器。
6.本公开的另一方面涉及一种数据和电力通信电缆，包括：第一连接器，其被配置为与第一装置的对应连接器配合，其中，所述第一连接器被配置为从所述第一装置接收数据信号和电力信号；电流隔离装置，其被配置为基于所述电力信号，生成电流隔离的电力信号；第二连接器，其被配置为与第二装置的对应连接器配合，其中，所述第二连接器被配置为向所述第二装置提供所述数据信号和所述电流隔离的电力信号；第一组一个或多个通信
介质，其被配置为将所述数据信号从所述第一连接器发送到所述第二连接器；以及第二组一个或多个通信介质，其被配置为将所述电力信号或所述电流隔离的电力信号从所述第一连接器发送到所述第二连接器。
7.为了实现前述和相关目的，一个或多个实施例包括以下充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可采用各种实施例的原理的各种方式中的少数几种，且描述实施例旨在包括所有此类方面及其等效。
附图说明
8.图1示出了根据本公开的一个方面的具有电流隔离保护的一个示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
9.图2示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
10.图3示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
11.图4示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
12.图5a示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
13.图5b示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
14.图6示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆的框图/示意图。
具体实施方式
15.下文结合附图所陈述的具体实施方式旨在作为对各种配置的描述，且不旨在表示可实践本文所描述的概念的仅有配置。具体实施方式包括用于提供对各种概念的透彻理解的特定细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和组件以便避免混淆此类概念。
16.图1示出了根据本公开的一个方面的具有电流隔离保护的示例性数据和电力通信电缆100的框图/示意图。通信电缆100包括第一连接器110、一组通信介质190和第二连接器170。
17.第一连接器110被配置为与第一装置(未示出)的连接器配合。第一连接器110向第一装置提供数据信号和/或从第一装置接收数据信号。例如，如果以单向方式传输数据信号，则第一连接器110向第一装置提供数据信号或从第一装置接收数据信号。如果以双向方式传输数据信号，则第一连接器110向第一装置提供数据信号并从第一装置接收数据信号。第一连接器110还从第一装置接收电力信号(例如， v和gnd)。
18.类似地，第二连接器170被配置为与第二装置(未示出)的连接器配合。第二连接器
170从第二装置接收数据信号和/或向第二装置提供数据信号。例如，如果以单向方式传输数据信号，则第二连接器170从第二装置接收数据信号或向第二装置提供数据信号。如果以双向方式传输数据信号，则第二连接器170从第二装置接收数据信号并向第二装置提供数据信号。第二连接器170还向第二装置提供电流保护的电力信号(例如， v_iso和gnd_iso)。
19.一组通信介质190包括分别机械地耦接到第一连接器110和第二连接器170的相对端。一组通信介质190包括用于在第一连接器110和第二连接器170之间发送数据信号的通信介质120a和/或120b的第一子集。如果数据信号具有可以符合各种标准(例如通用串行总线(usb)、高清晰度多媒体接口(hdmi)、显示端口、数字视频接口(dvi)等)的相对高的比特率(例如类似于多媒体数据(例如，视频和/或音频)的比特率)，则通信介质120a和/或120b的第一子集可以是一个或多个光纤。
20.如果数据信号具有相对低的比特率(例如类似于控制信令(例如在hdmi中使用的消费电子控制(cec)、串行时钟线(scl)、串行数据线(sda)和热插拔检测(hpf)，或者在显示端口中使用的辅助信道和hpd，或者在数字视频接口(dvi)中使用的显示数据信道(ddc)数据和时钟等)的比特率)，则通信介质120a和/或120b的第一子集可以是一个或多个电线。
21.类似地，一组通信介质190包括通信介质130a和/或130b的第二子集，用于将电力信号(例如， v和gnd)从第一连接器110发送到第二连接器170。由于电力信号本质上是恒定直流(dc)信号，所以通信介质130a和/或130b的第二子集是电线。
22.如本文先前所讨论的，可能需要对位于连接到第一连接器110的第一装置中的电路与位于连接到第二连接器170的第二装置中的电路进行电流隔离。为此，数据和电力通信电缆100包括电流隔离装置。电流隔离装置的形式取决于是否向用于数据信号的发送和接收、或者电力信号的发送和接收的电路提供电流隔离。另外，电流隔离装置可以位于通信电缆100上的任何位置，如以下更详细地例示的。
23.特别地，数据和电力通信电缆100可以包括位于第一连接器110的外壳内的数据信号电流隔离装置112和电力信号电流隔离装置114。数据信号电流隔离装置112提供分别连接到第一连接器110和第二连接器170的第一装置和第二装置中的数据信号相关电路之间的电流隔离。类似地，电力信号电流隔离装置114提供分别连接到第一连接器110和第二连接器170的第一装置和第二装置中的电力信号相关电路之间的电流隔离。
24.数据信号电流隔离装置112可以采取不同的形式。例如，如果数据信号具有相对高的比特率，如前所述，则电流隔离装置112可以是电光转换器和/或光电转换器。作为示例，如果数据信号从第一装置传输到第二装置，则电流隔离装置112接收电数据信号并且将其转换为光数据信号，以用于经由一个或多个光纤120a传输到第二连接器170。如果数据信号从第二装置传输到第一装置，则电流隔离装置112经由一个或多个光纤120a从第二连接器170接收光数据信号，并且将其转换为电数据信号以提供给第一装置。
25.由于第一连接器110和第二连接器170之间的数据信号的传输是在光域中，所以在第一装置和第二装置之间没有经由电流隔离装置的电流流动；由此，分别在第一装置和第二装置内的数据相关电路之间提供电流隔离。
26.如果数据信号具有相对低的比特率，如前所述，则电流隔离装置112可以采用其它形式的电流隔离。例如，电流隔离装置112可以被配置为光耦合器或光隔离器，其中电数据信号被转换为光数据信号，并且然后被重新转换回电数据信号。作为另一个示例，电流隔离
装置可以被配置为隔直电容器，其允许与数据信号的比特率相关联的高频电流通过，同时阻断由于例如电势差或接地回路而导致的dc或非常低频率的杂散电流。电流隔离装置112的其它配置包括磁通量隔离变压器、霍尔效应传感器等。
27.电力信号电流隔离装置114可以被配置为dc-dc转换器，诸如磁型或变压器型dc-dc转换器、电容型dc-dc转换器等。例如，在变压器型dc-dc转换器中，输入电力信号(例如， v和gnd)最初被转换成输入ac信号，输入ac信号被施加到变压器的初级绕组两端，初级和次级绕组的磁耦合产生次级绕组两端的输出ac信号，并且整流器将输出ac信号转换回输出电力信号(例如， v_iso和gnd_iso)。变压器提供在dc-dc转换器的输入和输出之间的电流隔离。
28.在电容型dc-dc转换器中，电荷泵基于输入电力信号(例如， v和gnd)对分流电容器充电，分流电容器被重新布置为串联连接在输入和输出之间，该重新布置产生输出电力信号(例如， v_iso和gnd_iso)。电容器提供在dc-dc转换器的输入和输出之间的电流隔离。
29.数据信号电流隔离装置112和电力信号电流隔离装置114可以位于通信电缆100内的任何位置。例如，电流隔离装置112和114可以位于第一连接器110中(可选位置1)。它们也可以位于第二连接器170中(可选位置2)。或者，通信电缆100还可以包括中间外壳150，电流隔离装置112和114可位于中间外壳150处(可选位置3)。在该替代实现中，数据信号隔离装置112可以经由通信介质120a或120b接收数据信号，并且产生电流隔离的数据信号以分别经由通信介质120b或120a传输。类似地，电力信号隔离装置114可以经由通信介质130a接收电力信号(例如， v和gnd)，并且产生电流隔离的电力信号(例如， v_iso和gnd_iso)以经由通信介质130b传输。此外，应当理解，数据信号电流隔离装置112不需要与电力信号电流隔离装置114位于同一位置。
30.在数据信号电流隔离装置112包括电光转换器的情况下，如在数据信号可以具有如先前所讨论的相对高的比特率的情况下，可以优选的是，电光转换器112紧邻数据信号源。例如，如果高比特率数据信号源是第一装置，则可以优选的是，电光转换器112位于第一连接器110的外壳内。类似地，如果高比特率数据信号源是第二装置，则可以优选的是，电光转换器112位于第二连接器170的外壳内。这样，光信号沿着第一连接器110和第二连接器170之间的一个或多个光纤120a传输。
31.以此方式，数据信号电流隔离装置112的相应光电转换器可以优选地位于数据信号的接收器附近。例如，如果高比特率数据信号源是第一装置，则可以优选的是，光电转换器112位于第二连接器170的外壳内。类似地，如果高比特率数据信号源是第二装置，则可以优选的是，光电转换器112位于第一连接器110的外壳内。
32.图2示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆200的框图/示意图。数据和电力通信电缆200类似于数据和电力通信电缆100，但是替代地包括两种类型的数据信号(高速(hs)数据信号和低速(ls)数据信号)，以及相关联的电流隔离装置，如以下进一步讨论的。高速(hs)对低速(ls)意味着hs数据信号的比特率比ls数据信号的比特率更高。
33.数据和电力通信电缆200包括第一连接器210、第二连接器270、以及一组通信介质290，其具有分别机械地耦接到第一连接器210和第二连接器270的相对端。第一连接器210被配置为连接到第一装置(未示出)，在该示例中，第一装置用作电力信号源(例如， v和
gnd)。第一装置还可以用作hs数据信号源，以及用作ls数据信号源和接收器。第二连接器270被配置成连接到第二装置(未示出)，在该示例中，第二装置用作电流隔离的电力信号(例如， v_iso和gnd_iso)的接收器。第二装置还可以用作hs数据信号的接收器，以及ls数据信号的接收器和源。
34.通信电缆200包括hs数据信号电流隔离装置212、ls数据信号电流隔离装置214和电力信号电流隔离装置216。hs数据信号隔离装置212将第一装置和第二装置中的hs数据信号相关电子电路彼此电流隔离。ls数据信号隔离装置214将第一装置和第二装置中的ls数据信号相关电子电路彼此电流隔离。并且，电力数据信号隔离装置216将第一装置和第二装置中的电力信号相关电子电路彼此电流隔离。
35.如参考数据和电力通信电缆100所讨论的，hs数据信号隔离装置212可以被配置为电光转换器和光电转换器，电光转换器用于从第一装置或第二装置之一接收电hs数据信号并将其转换为光信号，光电转换器用于将光信号转换回电hs数据信号。在这种情况下，光信号经由一个或多个光纤在第一连接器210和第二连接器270之间传输。
36.而且，如参考数据和电力通信电缆100所讨论的，ls数据信号隔离装置214可以被配置为光耦合器或光隔离器、隔直电容器、磁通量隔离变压器或霍尔效应传感器。电力信号隔离装置216可被配置为dc-dc转换器，例如变压器型dc-dc转换器或电容型dc-dc转换器。
37.hs数据信号电流隔离装置212、ls数据信号电流隔离装置214和电力信号电流隔离装置216可以位于通信电缆200内的任何位置。例如，电流隔离装置212、214和216可以位于第一连接器210中(可选位置1)。它们也可以位于第二连接器270中(可选位置2)。或者，通信电缆200可以进一步包括中间外壳250，电流隔离装置212、214和216可以位于该中间外壳处(可选位置3)。在这个可选的实施方式中，hs数据信号隔离装置212和ls数据信号隔离装置214可以通过通信介质220a/230a或220b/230b接收hs和ls数据信号，并产生电流隔离的hs和ls数据信号，以分别通过通信介质220b/230b或220a/230a传输。类似地，电力信号隔离装置216可以经由通信介质240a接收电力信号(例如， v和gnd)，并且产生电流隔离的电力信号(例如， v_iso和gnd_iso)以经由通信介质240b传输。此外，应当理解，电流隔离装置212、214和216不需要共同位于通信电缆200的同一区域内。
38.在hs数据信号电流隔离装置212包括电光转换器和光电转换器的情况下，优选地，电光转换器接近hs数据信号源。例如，如果hs数据信号源是第一装置，则可能优选的是，电光转换器位于第一连接器210的外壳内。类似地，如果hs数据信号源是第二装置，则可能优选的是，电光转换器位于第二连接器270的外壳内。这样，光信号沿着一个或多个光纤在第一连接器210和第二连接器270之间传输。
39.以此方式，hs数据信号电流隔离装置212的相应光电转换器可以优选地位于数据信号的接收器附近。例如，如果hs数据信号源是第一装置，则可能优选的是，光电转换器位于第二连接器270的外壳内。类似地，如果hs数据信号源是第二装置，则可能优选的是，光电转换器位于第一连接器210的外壳内。
40.图3示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆300的框图/示意图。数据和电力通信电缆300可以是先前讨论的数据和电力通信电缆100的示例性更详细的实现方式。作为示例，数据和电力通信电缆300可以被配置为usb电缆，该usb电缆具有用于电缆的数据侧和电源侧的电流隔离保护。
41.数据和电力通信电缆300包括第一连接器310、第二连接器370和一组通信介质390，该组通信介质的相对端分别机械地耦接到第一连接器310和第二连接器370。第一连接器310被配置为与第一装置(未示出)的连接器配合。由于usb电缆在数据传送时是双向的，所以第一连接器310被配置为从第一装置接收数据信号(d /d-)以及向第一装置提供数据信号(d /d-)。此外，在该示例中，第一装置用作电力信号(vbus和gnd)的源。因此，第一连接器310被配置为从第一装置接收电力信号(vbus和gnd)。
42.第二连接器370被配置为与第二装置(未示出)的连接器配合。如所讨论的，由于usb电缆在数据传送时是双向的，所以第二连接器370被配置为向第二装置提供数据信号(d /d-)和从第二装置接收数据信号(d /d-)。此外，在该示例中，第二装置用作电流隔离的电力信号(vbus_iso和gnd_iso)的接收器。因此，第二连接器370被配置为向第二装置提供电流隔离的电力信号(vbus_iso和gnd_iso)。
43.为了为第一装置和第二装置中的数据相关电子电路提供电流隔离，第一连接器310包括半到全双工转换器(half-to-full duplex converter)312、激光二极管驱动器(ldd)314、垂直腔面发射激光器(vcsel)316、光电检测器318和跨阻抗放大器(tia)320。半到全双工转换器312允许双向数据信号(d /d-)以半双工(不同时，例如以时分复用方式)或全双工(同时)方式从第一装置接收并发送到第一装置。
44.半到全双工转换器312将从第一装置接收的电数据信号提供给ldd 314。ldd 314和vcsel 316作为电光转换器工作。也就是说，ldd 314将电数据信号升压到足以驱动vcsel 316。vcsel 316基于来自ldd 314的驱动信号产生光信号。光信号经由作为一组通信介质390的一部分的光纤330从第一连接器310传输到第二连接器370。
45.光电检测器318经由作为一组通信介质390的一部分的另一光纤332从第二连接器370接收光信号。光电检测器318和tia 320作为光电转换器操作。也就是说，光电检测器318将光数据信号转换成电流数据信号。tia 320将电流数据信号转换为电压数据信号。如前所述，半到全双工转换器312以半双工或全双工方式向第一装置提供电压数据信号。
46.第二连接器370包括半到全双工转换器358、光电检测器350、互阻抗放大器(tia)352、激光二极管驱动器(ldd)354和垂直腔面发射激光器(vcsel)356。类似地，半到全双工转换器358允许双向数据信号(d /d-)以半双工或全双工方式发送到第二装置以及从第二装置接收。
47.光电检测器350经由光纤330从第一连接器310接收光数据信号。光电检测器350和tia 352作为光电转换器操作。也就是说，光电检测器350将光数据信号转换为电流数据信号。tia 352将电流数据信号转换为电压数据信号。如前所述，半到全双工转换器358以半双工或全双工方式向第二装置提供电压数据信号。
48.半到全双工转换器358将从第二装置接收的电数据信号提供给ldd 354。ldd 354和vcsel 356作为电光转换器操作。也就是说，ldd 354将电数据信号升压到足以驱动vcsel 356。vcsel 356基于来自ldd 354的驱动信号生成光数据信号。光数据信号经由光纤332从第二连接器370传输到第一连接器310。
49.由于第一装置和第二装置之间的数据信号(d /d-)的传输发生在沿着通信电缆300的光域中，因此实现了第一装置和第二装置中的数据相关电路之间的电流隔离。
50.关于电力信号，第一连接器310被配置为从第一装置接收电力信号(vbus/gnd)。如
箭头所示，电力信号vbus/gnd向第一连接器310内的电路/装置(例如ldd 314和/或tia 320)提供电力。电力信号vbus和gnd分别耦接到一组通信介质390的有线介质340和342，以用于从第一连接器310传输到第二连接器370。第二连接器370包括dc-dc转换器360，其被配置为经由有线介质340和342接收电力信号vbus和gnd，并且分别生成电流隔离的电力信号vbus_iso和gnd_iso。如箭头所示，电力信号vbus_iso/gnd_iso向第二连接器370内的电路/装置(例如tia 352和/或ldd 354)提供电力。第二连接器370向第二装置提供电流隔离的电力信号vbus_iso和gnd_iso。
51.因此，通过使用dc-dc转换器360，实现了第一装置和第二装置中的电力信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中，dc-dc转换器360位于第二转换器370中，但是应当理解，dc-dc转换器360可以位于第一连接器310内或者沿着通信电缆300的其它位置。
52.图4示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆400的框图/示意图。数据和电力通信电缆400可以是先前讨论的数据和电力通信电缆200的示例性更详细的实现方式。作为示例，数据和电力通信电缆400可以被配置为hdmi兼容的电缆，其具有用于电缆的数据侧和电源侧的电流隔离保护。
53.数据和电力通信电缆400包括第一连接器410、第二连接器470和一组通信介质490，该组通信介质具有分别机械地耦接到第一连接器410和第二连接器470的相对端。第一连接器410被配置为与第一装置(未示出)的连接器配合。在此示例中，hdmi兼容的通信电缆400的第一连接器410耦接到高速(多媒体)数据信号源(即，第一装置)。在这点上，第一连接器410被配置为从第一装置接收传输最小化差分信令(tdms)数据(data)0 /0-到tdms数据2 /2-和tdms clk /clk-。
54.第一连接器410还被配置为向第一装置发送低速控制数据信号以及从第一装置接收低速控制数据信号。对于hdmi应用，这些控制数据信号包括cec、scl、sda和hpd。另外，第一连接器410被配置为从第一装置接收电力信号( 5v和gnd)。
55.为了为第一装置和第二装置中的高速数据相关电子电路提供电流隔离(除了其它原因之外)，第一连接器410包括电光转换器，该电光转换器包括一组激光二极管驱动器(ldd)412-0至412-2和412-clk，以及一组垂直腔面发射激光器(vcsel)414-0至414-2和414-clk。ldd 412-0至412-2和412-clk以足够的功率来升压电tdms数据信号0 /0-至2 /2-和clk /clk-，以分别驱动一组vcsel 414-0至414-2和414-clk。该组vcsel 414-0至414-2和414-clk分别基于来自ldd 412-0至412-2和412-clk的驱动信号，来生成光数据信号。光数据信号经由作为一组通信介质490的一部分的一组光纤420-0至420-2和420-clk从第一连接器410传输到第二连接器470。应当理解，第一连接器410可以包括复用器，以将光纤的数量减少到一个或多个。
56.第二连接器470被配置为与第二装置(未示出)的连接器配合。在此示例中，hdmi兼容的通信电缆400的第二连接器470耦接至高速(多媒体)数据信号的接收器(即，第二装置)。在这点上，第二连接器470被配置为向第二装置提供传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-到tdms数据2 /2-和tdms clk /clk-。
57.第二连接器470还被配置为向第二装置发送低速控制数据信号和从第二装置接收低速控制数据信号。如所讨论的，对于hdmi应用，这些控制数据信号包括cec、scl、sda和hpd。另外，第二连接器470配置成将电流隔离的电力信号( 5v_iso和gnd_iso)发送到第二
装置。
58.为了为第一装置和第二装置中的高速数据相关电子电路提供电流隔离(除了其它原因之外)，第二连接器470包括光电转换器，该光电转换器包括一组光电检测器(pd)472-0至472-2和472-clk，以及一组跨阻抗放大器(tia)474-0至474-2和474-clk。该组光电检测器(pd)472-0至472-2和472-clk分别经由光纤420-0至420-2和420-clk从第一连接器410接收光数据信号。光电检测器(pd)472-0至472-2和472-clk将光数据信号转换成相应的电流数据信号。该组tia 474-0至474-2和474-clk将电流数据信号转换为电压数据信号，其可以是传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-至tdms数据2 /2-和tdms clk /clk-。第二连接器470提供传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-至tdms数据2 /2-以及tdms clk /clk-至第二装置。应当理解，第二连接器470可以包括相应的解复用器，以减少光纤的数量，如前所述。
59.当tdms数据信号在第一装置和第二装置之间的传输沿着通信电缆400发生在光域中时，实现了在第一装置和第二装置中的高速数据相关电路之间的电流隔离。
60.关于低速控制信号(cec、scl、sda和hpd)，第二连接器470包括线控数据(data-by-wire)电流隔离装置476、478、480和482。电流隔离装置476、478、480和482中的每一个可以被配置为光耦合器或光隔离器、隔直电容器、磁通量隔离变压器或霍尔效应传感器。电流隔离装置476、478、480和482经由有线介质430、432、434和436从第二装置接收cec、scl、sda和hpd，并且分别经由有线介质430、432、434和436向第二装置或者第一装置提供电流隔离的cec、scl、sda和hpd信号。有线介质430、432、434和436是一组通信介质490的一部分。
61.因此，通过使用电流隔离装置476、478、480和482，实现了第一装置和第二装置中的低速控制数据信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中，电流隔离装置476、478、480和482位于第二转换器470中，但是应当理解，电流隔离装置476、478、480和482可以位于第一连接器410内或者沿着通信电缆400的其它位置。还应当理解，电流隔离装置476、478、480和482不需要共同位于通信电缆400的同一外壳内。
62.关于电力信号，第一连接器410被配置为从第一装置接收电力信号( 5v/gnd)。如箭头所示，电源信号 5v/gnd向第一连接器410内的电路/装置(如ldd 412-0至412-2和412-clk)提供电力。电力信号 5v和gnd分别耦接到一组通信介质490的有线介质440和442，以从第一连接器410传输到第二连接器470。第二连接器470包括dc-dc转换器484，其被配置为经由有线介质440和442接收电力信号 5v和gnd，并且分别生成电流隔离的电力信号 5v_iso和gnd_iso。如箭头所示，电流隔离的电力信号 5v_iso/gnd_iso向第二连接器470内的电路/装置(如tia 474-0至474-2和474-clk)提供电力。第二连接器470将电流隔离的电力信号 5v_iso和gnd_iso提供给第二装置。
63.因此，通过使用dc-dc转换器484，实现了第一装置和第二装置中的电力信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中，dc-dc转换器484位于第二转换器470中，但是应当理解，dc-dc转换器470可以位于第一连接器410内或者沿着通信电缆400的其它位置。
64.图5a示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆500的框图/示意图。数据和电力通信电缆500可以是先前讨论的数据和电力通信电缆200的示例性更详细的实现方式。作为示例，数据和电力通信电缆500可以被配置为具有用于电缆的数据侧和电源侧的电流隔离保护的显示端口兼容的电缆。在该示例中，通
信电缆500是仅从高速数据源接收电力信号的版本。
65.特别地，数据和电力通信电缆500包括第一连接器510、第二连接器570和一组通信介质590，该组通信介质具有分别机械地耦接到第一连接器510和第二连接器570的相对端。第一连接器510被配置为与第一装置(未示出)的连接器配合。在此实例中，显示端口兼容的通信电缆500的第一连接器510耦接至高速(多媒体)数据信号源(即，第一装置)。在此方面，第一连接器510被配置成从第一装置接收高速(多媒体)电数据信号ml_lane 0 /0-至ml_lane 3 /3-。
66.第一连接器510还被配置为向第一装置发送低速控制数据信号以及从第一装置接收低速控制数据信号。对于显示端口应用，这些控制数据信号包括辅助通道aux ch /ch-和热插拔检测(hpd)。另外，第一连接器510被配置为从第一装置接收电力信号(dp_pwr和return)。
67.为了给第一装置和第二装置中的高速数据相关电子电路提供电流隔离(除了其它原因之外)，第一连接器510包括电光转换器，该电光转换器包括一组激光二极管驱动器(ldd)512-0至512-3，以及一组垂直腔面发射激光器(vcsel)514-0至514-3。ldd 512-0至512-3分别以足够的功率来升压电数据信号ml_lane 0 /0-至ml_lane 3 /3-，以驱动该组vcsel 514-0至514-3。该组vcsel514-0至514-3分别基于来自ldd 512-0至512-3的驱动信号生成光数据信号。光数据信号经由作为一组通信介质590的一部分的一组光纤520-0到520-3从第一连接器510传输到第二连接器570。应当理解，第一连接器510可以包括复用器，以将光纤的数量减少到一个或多个。
68.第二连接器570被配置成与第二装置(未示出)的连接器配合。在此实例中，显示端口兼容的通信电缆500的第二连接器570被配置为与高速(多媒体)数据信号的接收器(即，第二装置)耦接。在此方面，第二连接器570被配置为将高速电数据信号ml_lane 0 /0-到ml_lane 3 /3-提供到第二装置。
69.第二连接器570还被配置成向第二装置发送低速控制数据信号以及从第二装置接收低速控制数据信号。如所讨论的，对于显示端口应用，这些控制数据信号包括aux ch /-和hpd。另外，第二连接器570被配置成向第二装置发送电流隔离的电力信号( 5v_iso和gnd_iso)。
70.为了为第一装置和第二装置中的高速数据相关电子电路提供电流隔离(以及其它原因)，第二连接器570包括光电转换器，该光电转换器包括一组光电检测器(pd)572-0至572-3以及一组跨阻抗放大器(tia)574-0至574-3。该组光电检测器(pd)572-0至572-3分别经由光纤520-0至520-3从第一连接器510接收光数据信号。光电检测器(pd)572-0到572-3将光数据信号转换成相应的电流数据信号。该组tia 574-0至574-3将电流数据信号转换为电压数据信号，其可以是高速电数据信号ml_lane 0 /0-至ml_lane 3 /3-。第二连接器570将高速电数据信号ml_lane 0 /0-至ml_lane 3 /3-提供给第二装置。应当理解，第二连接器570可以包括相应的解复用器，以减少光纤的数量，如前所述。
71.当高速数据信号在第一装置和第二装置之间的传输沿着通信电缆500发生在光域中时，实现了第一装置和第二装置中的高速数据相关电路之间的电流隔离。
72.关于低速控制信号(aux ch /ch-和hpd)，第二连接器570包括线控数据电流隔离装置576、578和580。电流隔离装置576、578和580中的每一个可以被配置为光耦合器或光隔
离器、隔直电容器、磁通量隔离变压器或霍尔效应传感器。电流隔离装置576、578和580经由有线介质530、532和534从第二装置接收aux ch /-和hpd，并且经由有线介质530、532和534向第二装置或第一装置提供电流隔离的aux ch /-和hpd信号。有线介质530、532和534是一组通信介质590的一部分。
73.因此，通过使用电流隔离装置576、578和580，实现了第一装置和第二装置中的低速控制数据信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中电流隔离装置576、578和580位于第二转换器570中，但是应当理解电流隔离装置576、578和580可以位于第一连接器510内或者沿着通信电缆500的其它位置。还应当理解，电流隔离装置576、578和580不需要共同位于通信电缆500的同一外壳内。
74.关于电力信号，第一连接器510被配置为从第一装置接收电力信号(dp_pwr/return)。如箭头所示，电力信号(dp_pwr/return)向第一连接器510内的电路/装置(例如ldd512-0至512-3)提供电力。电力信号dp_pwr和return分别耦接到一组通信介质590的有线介质540和542，以用于从第一连接器510传输到第二连接器570。第二连接器570包括dc-dc转换器582，其被配置成经由有线介质540和542接收电力信号dp_pwr和return，并且分别生成电流隔离的电力信号dp_pwr_iso和return_iso。如箭头所示，电流隔离的电力信号dp_pwr_iso/gnd_iso向第二连接器570内的电路/装置(如tia574-0至574-3)提供电力。第二连接器570向第二装置提供电流隔离的电力信号dp_pwr_iso和return_iso。
75.因此，通过使用dc-dc转换器582，实现第一装置和第二装置中的电力信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中，dc-dc转换器582位于第二转换器570中，但是应当理解，dc-dc转换器582可以位于第一连接器510内或者沿着通信电缆500的其它位置。
76.图5b示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆505的框图/示意图。通信电缆505是先前讨论的通信电缆500的变型，并且包括分别由相同参考标号指示的许多相同元件。通信电缆505与通信电缆500的不同之处在于，电缆从高速数据源和高速数据接收器两者接收电力。
77.在这点上，电力信号dp_pwr和return不需要从第一连接器510传送到第二连接器570，反之亦然。如上所述，第一连接器510从第一装置接收的电力信号dp_pwr和return将电力提供至第一连接器510内部的电路，例如ldd 512-0至512-3。类似地，第二连接器570从第二装置接收的电力信号dp_pwr和return将电力提供至第二连接器570内部的电路，例如tia 574-0至574-3。
78.图6示出了根据本公开的另一方面的具有电流隔离保护的另一示例性数据和电力通信电缆600的框图/示意图。数据和电力通信电缆600可以是先前讨论的数据和电力通信电缆200的示例性更详细的实现方式。作为示例，数据和电力通信电缆600可以被配置为dvi兼容的电缆，其具有用于电缆的数据侧和电源侧的电流隔离保护。
79.数据和电力通信电缆600包括第一连接器610、第二连接器670和一组通信介质690，该组通信介质具有分别机械地耦接到第一连接器610和第二连接器670的相对端。第一连接器610被配置为与第一装置(未示出)的连接器配合。在此实例中，dvi兼容的通信电缆600的第一连接器610被配置为与高速(多媒体)数据信号源(即，第一装置)配合。在这点上，第一连接器610被配置为从第一装置接收传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-至tdms数据5 /5-以及tdms clk /clk-。
80.第一连接器610还被配置为向第一装置发送低速控制数据信号以及从第一装置接收低速控制数据信号。对于dvi应用，这些控制数据信号包括ddc data、ddc clk和hpd。另外，第一连接器610被配置为从第一装置接收电力信号( 5v和gnd)。
81.为了为第一装置和第二装置中的高速数据相关电子电路提供电流隔离(除了其它原因之外)，第一连接器610包括电光转换器，该电光转换器包括一组激光二极管驱动器(ldd)612-0至612-5和612-clk，以及一组垂直腔面发射激光器(vcsel)614-0至614-5和614-clk。ldd 612-0至612-5及612-clk以足够的功率来升压电tdms数据信号0 /0-至5 /5-及clk /clk-，以分别驱动该组vcsel 614-0至614-5及614-clk。该组vcsel 614-0至614-5和614-clk分别基于来自ldd 612-0至612-5和612-clk的驱动信号产生光数据信号。光数据信号经由作为一组通信介质690的一部分的一组光纤620-0到620-5和620-clk从第一连接器610传输到第二连接器670。应当理解，第一连接器610可以包括复用器，以将光纤的数量减少到一个或多个。
82.第二连接器670被配置为与第二装置(未示出)的连接器配合。在此例中，dvi兼容的通信电缆600的第二连接器670配置成与高速(多媒体)数据信号的接收器(即，第二装置)配合。在这点上，第二连接器670被配置为向第二装置提供传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-到tdms数据5 /5-以及tdms clk /clk-。
83.第二连接器670还被配置为向第二装置发送低速控制数据信号以及从第二装置接收低速控制数据信号。如所讨论的，对于dvi应用，这些控制数据信号包括ddc data、ddc clk和hpd。另外，第二连接器670被配置为向第二装置和/或通信电缆600内部的电路提供电流隔离的电力信号( 5v_iso和gnd_iso)。
84.为了为第一装置和第二装置中的高速数据相关电子电路提供电流隔离(除了其它原因之外)，第二连接器670包括光电转换器，该光电转换器包括一组光电检测器(pd)672-0至672-5和672-clk，以及一组跨阻抗放大器(tia)674-0至674-5和674-clk。该组光电检测器(pd)672-0到672-5和672-clk分别经由光纤620-0到620-5和620-clk从第一连接器610接收光数据信号。光电检测器(pd)672-0到672-5和672-clk将光数据信号转换成对应的电流数据信号。该组tia 674-0至674-5和674-clk将电流数据信号转换为电压数据信号，其可以是传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-至tdms数据5 /5-和tdms clk /clk-。第二连接器670将传输最小化差分信令(tdms)数据0 /0-至tdms数据5 /5-以及tdms clk /clk-提供至第二装置。应当理解，第二连接器670可以包括相应的解复用器，以减少光纤的数量，如前所述。
85.当tdms数据信号在第一装置和第二装置之间的传输沿着通信电缆600发生在光域中时，实现了第一装置和第二装置中的高速数据相关电路之间的电流隔离。
86.关于低速控制信号(ddc data、ddc clk和hpd)，第二连接器670包括线控数据电流隔离装置676、678和680。电流隔离装置676、678和680中的每一个可以被配置为光耦合器或光隔离器、隔直电容器、磁通量隔离变压器或霍尔效应传感器。电流隔离装置676、678和680经由有线介质630、632和634从第二装置接收ddc data、ddc clk和hpd，并且分别经由有线介质630、632和634向第二装置或第一装置提供电流隔离的ddc data、ddc clk和hpd信号。有线介质630、632和634是一组通信介质690的一部分。
87.因此，通过使用电流隔离装置676、678和680，实现了第一装置和第二装置中的低
速控制数据信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中，电流隔离装置676、678和680位于第二转换器670中，但是应当理解，电流隔离装置676、678和680可以位于第一连接器610内或者沿着通信电缆600的其它位置。还应当理解，电流隔离装置676、678和680不需要共同位于通信电缆600的同一外壳内。
88.关于电力信号，第一连接器610被配置为从第一装置接收电力信号( 5v/gnd)。如箭头所示，电力信号 5v/gnd向第一连接器610内的电路/装置(如ldd 612-0至612-5和612-clk)提供电力。电力信号 5v和gnd分别耦接到一组通信介质690的有线介质640和642，以用于从第一连接器610传输到第二连接器670。第二连接器670包括dc-dc转换器684，其被配置为经由有线介质640和642接收电力信号 5v和gnd，并且分别生成电流隔离的电力信号 5v_iso和gnd_iso。如箭头所指示的，电流隔离的电力信号 5v_iso/gnd_iso向第二连接器670内的电路/装置(如tia 674-0至674-5和674-clk)提供电力。第二连接器670向第二装置提供电流隔离的电力信号 5v_iso和gnd_iso。
89.因此，通过使用dc-dc转换器684，实现第一装置和第二装置中的电力信号相关电路之间的电流隔离。尽管在该示例中，dc-dc转换器684位于第二转换器670中，但是应当理解，dc-dc转换器684可以位于第一连接器610内或者沿着通信电缆600的其它位置。
90.提供本公开的先前描述以使得本领域技术人员能够制造或使用本公开。所属领域的技术人员将容易明白对本公开的各种修改，且本文所界定的一般原理可在不脱离本公开的精神或范围的情况下应用于其它变化。因此，本公开不旨在限于本文中所描述的示例，而是应被赋予与本文中所公开的原理和新颖特征一致的最广范围。