过压保护系统和方法技术方案

技术编号:20024583 阅读:27 留言:0更新日期:2019-01-06 03:56
公开了过压保护系统和方法。在一个方面,向通用串行总线(USB)Type‑C规范所要求的在配置控制(CC)引脚处预先存在的钳添加偏置电路。该偏置电路将该预先存在的钳转变为动态地适应于过压状况的可调整钳。在示例性方面,该偏置电路可包括偏置场效应晶体管(FET)和开关对,该开关对将该预先存在的钳和该偏置FET选择性地耦合到固定电压,以使得该CC引脚被维持在可接受的电压。在另一示例性方面,该偏置电路可以省略该偏置FET并且依靠两个开关,这两个开关将该预先存在的钳耦合到固定电压,以使得该CC引脚被维持在可接受的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过压保护系统和方法优先权申请本申请要求于2016年5月26日提交的题为“OVER-VOLTAGEPROTECTIONSYSTEMSANDMETHODS(过压保护系统和方法)”的美国临时专利申请S/N.62/341,705的优先权,该临时专利申请的全部内容通过援引纳入于此。本申请还要求于2017年3月30日提交的题为“OVER-VOLTAGEPROTECTIONSYSTEMSANDMETHODS(过压保护系统和方法)”的美国专利申请S/N.62/478,784的优先权,该专利申请的全部内容通过援引纳入于此。本申请还要求于2017年4月24日提交的题为“OVER-VOLTAGEPROTECTIONSYSTEMSANDMETHODS(过压保护系统和方法)”的美国专利申请S/N.15/494,934的优先权,该专利申请的全部内容通过援引纳入于此。背景I.公开领域本公开的技术一般涉及防止过压状况中对与电缆插槽引脚相关联的电路系统的损坏。II.
技术介绍
计算设备在当代社会已变得普遍。这些设备提供在最早的计算机被引入时想象不到的不断增长的大量功能和能力。经过一段时间的异构专有计算平台之后,业内已经意识到更普遍的平台提供更大的商业机会。为此,业内已聚焦于相对较少数目的操作系统和架构。随着计算设备的数量和类型增加,外围设备的数量和类型也随之增加,包括相机、存储棒、音乐播放器、等等。这些外围设备还见证了此类外围设备将藉以与其他计算设备进行通信的异构专有连接器和电缆的初始激增,但最近的趋势已趋向于一般性地聚焦于用于允许主机计算设备与外围设备之间的通信的连接器和协议类型。一种共用协议是通用串行总线(USB)协议,其已标准化允许使用单个协议的数种不同的连接器类型。近来,USB标准设置机构已经宣告Type-C连接器。然而,存在许多仍具有Type-A连接器的现有旧式设备。预期大量Type-A到Type-C电缆将被制造和销售以允许此类旧式设备与具有Type-C连接的更新设备进行通信。与Type-C连接器的引脚相关联的电路系统一般相当敏感,并且在高电压穿过引脚的情况下可能被损坏。USBType-C规范要求配置信道(CC)引脚处的电压不超过五伏特(5V)。然而,存在多达二十八伏特(28V)可被施加于该引脚的情境。大部分此类过压状况在Type-A到Type-C电缆正被使用时出现。一种解决方案是提供包括齐纳二极管的外部电路,该齐纳二极管将CC引脚处的电压钳位到所需的5V。虽然这一办法是有效的,但这一办法可能增加成本和复杂性,因为该外部元件必须位于邻近该连接器。再进一步,此类齐纳二极管解决方案可能具有过量的漏泄电流,这可能干扰一些操作模式。相应地,需要为可能使用Type-A到Type-C电缆的设备提供更佳的过压保护选项。公开概述详细描述中公开的各方面包括过压保护系统和方法。具体而言,本公开的示例性方面向通用串行总线(USB)Type-C规范所要求的在配置控制(CC)引脚处预先存在的钳添加偏置电路。该偏置电路将该预先存在的钳转变为动态地适应于过压状况的可调整钳。在示例性方面,该偏置电路可包括偏置场效应晶体管(FET)和开关对,该开关对将该预先存在的钳和该偏置FET选择性地耦合到固定电压,以使得该CC引脚被维持在可接受的电压处。在另一示例性方面,该偏置电路可以省略该偏置FET并且依靠两个开关,这两个开关将该预先存在的钳耦合到固定电压,以使得该CC引脚被维持在可接受的电压处。还可以使用其他偏置电路。本公开的偏置电路相对较小且实现成本较低。此外,这些偏置电路不需要外部组件。再进一步,如果使用PMOS偏置FET,则没有漏泄电流干扰任何操作模式。就此而言,在一个方面,公开了一种设备。该设备包括配置成容纳USB电缆的USB插槽。该USB插槽包括CC引脚。该设备还包括第一FET。第一FET包括第一源极、第一漏极和第一栅极。第一源极耦合至该CC引脚且第一漏极耦合至接地。该设备还包括第二FET。第二FET包括第二源极、第二漏极和第二栅极。第二栅极在公共节点处耦合至第一栅极和第二漏极。该设备还包括:第一开关,其耦合至第二源极并且将第二源极选择性地耦合至内部电压源(Vaa)。该设备还包括:第二开关,其耦合至该公共节点并且将该公共节点选择性地耦合至外部电压源(Vconn)。在第一操作模式中,第一开关和第二开关两者均断开且该CC引脚被钳位在高于接地的第一Vgs。在第二操作模式中,第一开关和第二开关中只有一者断开,并且该CC引脚被钳位在对应的第一电压或第二电压。在另一方面,公开了一种设备。该设备包括配置成容纳USB电缆的USB插槽。该USB插槽包括CC引脚。该设备还包括:用于钳位的第一装置,其耦合至该CC引脚并且耦合至接地。该设备还包括:用于钳位FET的第二装置,其耦合至该用于钳位的第一装置和公共节点。该设备还包括:第一开关,其耦合至该用于钳位FET的第二装置并且将该用于钳位的第二装置选择性地耦合至内部电压源(Vaa)。该设备还包括:第二开关,其耦合至该公共节点并且将该公共节点选择性地耦合至外部电压源(Vconn)。在第一操作模式中,第一开关和第二开关两者均断开且该CC引脚被钳位在高于接地的第一Vgs。在第二操作模式中,第一开关和第二开关中只有一者断开,并且该CC引脚被钳位在对应的第一电压或第二电压。在另一方面,公开了一种用于保护USB连接器上的引脚的方法。该方法包括在与USB连接器上的引脚相关联的FET上提供偏置电路系统。该方法还包括在功率被施加于与该引脚相关联的芯片的情况下将该引脚钳位在第一电压。该方法还包括在未施加功率的情况下将该引脚钳位在第二电压或第三电压中的一者。在另一方面,公开了一种设备。该设备包括配置成容纳USB电缆的连接器的USB插槽。该USB插槽包括CC引脚。该设备还包括第一FET,其包括第一源极、第一漏极和第一栅极。第一源极耦合至该CC引脚,并且第一漏极耦合至接地。该设备还包括:第一开关,其耦合至第一栅极并且将第一栅极选择性地耦合至内部电压源(Vaa)。该设备还包括:第二开关,其耦合至第一栅极并且将第一栅极选择性地耦合至外部电压源(Vconn)。在第一操作模式中,第一开关和第二开关两者均断开且该CC引脚被钳位在高于接地的第一Vgs。在第二操作模式中,第一开关和第二开关中只有一者断开,并且该CC引脚被钳位在对应的第一电压或第二电压。在另一方面,公开了一种设备。该设备包括配置成容纳USB电缆的USB插槽。该USB插槽包括CC引脚。该设备还包括第一FET,其包括第一源极、第一漏极和第一栅极。第一源极耦合至该CC引脚,并且第一漏极耦合至接地。该设备还包括偏置电路系统,其耦合至第一栅极并且选择性地耦合至第一电压源和第二电压源。在第一操作模式中,该偏置电路系统使第一FET被钳位在第一电压源处。在第二操作模式中,该偏置电路系统使第一FET被钳位在第二电压源处。在另一方面,公开了一种设备。该设备包括配置成容纳USB电缆的连接器的USB插槽。该USB插槽包括CC引脚。该设备还包括第一NMOSFET,其包括第一源极、第一漏极和第一栅极。第一漏极耦合至该CC引脚,并且第一源极耦合至接地。该设备还包括:第一开关,其耦合至第一栅极并且将第一栅极选择性地耦合至该CC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备,包括:通用串行总线(USB)插槽,其被配置成容纳USB电缆,所述USB插槽包括配置控制(CC)引脚;第一场效应晶体管(FET),其包括第一源极、第一漏极和第一栅极,所述第一源极耦合至所述CC引脚且所述第一漏极耦合至接地;第二FET,其包括第二源极、第二漏极和第二栅极,所述第二栅极在公共节点处耦合至所述第一栅极和所述第二漏极;第一开关,其耦合至所述第二源极并且将所述第二源极选择性地耦合至内部电压源(Vaa);以及第二开关,其耦合至所述公共节点并且将所述公共节点选择性地耦合至外部电压源(Vconn);并且其中在第一操作模式中,所述第一开关和所述第二开关两者均断开且所述CC引脚被钳位在高于接地的第一Vgs,并且其中在第二操作模式中,所述第一开关和所述第二开关中只有一者断开且所述CC引脚被钳位在对应的第一电压或第二电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.26 US 62/341,705;2017.03.30 US 62/478,784;1.一种设备,包括:通用串行总线(USB)插槽,其被配置成容纳USB电缆,所述USB插槽包括配置控制(CC)引脚;第一场效应晶体管(FET),其包括第一源极、第一漏极和第一栅极,所述第一源极耦合至所述CC引脚且所述第一漏极耦合至接地;第二FET,其包括第二源极、第二漏极和第二栅极,所述第二栅极在公共节点处耦合至所述第一栅极和所述第二漏极;第一开关,其耦合至所述第二源极并且将所述第二源极选择性地耦合至内部电压源(Vaa);以及第二开关,其耦合至所述公共节点并且将所述公共节点选择性地耦合至外部电压源(Vconn);并且其中在第一操作模式中,所述第一开关和所述第二开关两者均断开且所述CC引脚被钳位在高于接地的第一Vgs,并且其中在第二操作模式中,所述第一开关和所述第二开关中只有一者断开且所述CC引脚被钳位在对应的第一电压或第二电压。2.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第一FET包括PMOSFET。3.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第二FET包括PMOSFET。4.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述USB插槽是USBType-C插槽。5.如权利要求1所述的设备,其特征在于,进一步包括耦合至所述第二漏极和接地的电阻器。6.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第一FET的Vgs包括1.1伏特差值。7.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述内部电压源为约3.5伏特。8.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述外部电压源为约5伏特。9.如权利要求1所述的设备,其特征在于,进一步包括控制系统,其能操作地耦合至所述第一开关和所述第二开关,所述控制系统被配置成断开和闭合所述第一开关和所述第二开关。10.如权利要求9所述的设备,其特征在于,所述控制系统被配置成检测与所述CC引脚相关联的第一电阻和与第二CC引脚相关联的第二电阻,并基于所检测到的电阻来选择性地启用所述外部电压源。11.如权利要求10所述的设备,其特征在于,所述控制系统被配置成在所述外部电压源被启用的情况下断开所述第一开关。12.如权利要求10所述的设备,其特征在于,所述控制系统被配置成在所述外部电压源未被启用的情况下断开所述第二开关。13.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第一电压包括所述内部电压源。14.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第二电压包括所述外部电压源加上所述第一FET的Vgs。15.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备被集成到选自包括以下各项的组的设备中:机顶盒;娱乐单元;导航设备;通信设备;固定位置数据单元;移动位置数据单元;移动电话;蜂窝电话;智能电话;平板设备;平板手机;服务器;计算机;便携式计算机;台式计算机;个人数字助理(PDA);监视器;计算机监视器;电视机;调谐器;无线电;卫星无线电;音乐播放器;数字音乐播放器;便携式音乐播放器;数字视频播放器;视频播放器;数...

【专利技术属性】
技术研发人员:H·I·奥博塔S·P·马内T·奥布莱恩C·G·斯珀克
申请(专利权)人:高通股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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