一种用于Type-C端口的负载开关结构制造技术

本发明专利技术涉及负载开关技术领域，公开了一种用于Type‑C端口的负载开关结构。包括Type‑C电源、Type‑C PD协议的控制模块、Buck IC、内部电源、负载开关和LDO，所述Type‑C电源通过Buck IC连接内部电源，所述内部电源的输出通路上串联负载开关，所述Buck IC的输入端并联LDO，将所述负载开关和LDO集成在一个单颗芯片，所述LDO为Type‑C PD协议的控制模块供电。该方案架构通过将高压LDO与负载开关集成为单颗集成电路芯片，实现了具有更高的电路板集成度、更低的系统成本、更便捷的Type‑C端口供电控制方案。同时，将传统分立LDO方案中，LDO的一些外围配置器件集成至集成芯片内部，对LDO输出进行预设；当系统方案采用预设配置时，还可减少外围分立电阻电容配置器件的数目及成本。

A Load Switch Structure for Type-C Port

【技术实现步骤摘要】
一种用于Type-C端口的负载开关结构
本专利技术涉及负载开关
，特别是一种用于Type-C端口的负载开关结构。
技术介绍
在Type-C端口对内供电的应用系统中，一些系统在采用了多节串联电池储能的同时，充电IC采用buck降压结构以达到更低成本的架构设计目的。但此类架构存在以下问题，当电池电量用尽后，系统内部电源全部失效。此时，只能通过外接Type-C电源实现对系统供电启动的同时并对电池充电。基于Type-C相关接口协议，当Type-C电源接入系统时，默认以5V对系统进行供电；若需要输出更高的电压，需要通过Type-CPD协议进行双向沟通握手后，电压才会执行升压至最高达20V的电压输出。从图1的常规结构中可以看到，当系统在被5V供电时，由于多串联的电池结构，需要更高的电压才能够实现启动充电BuckIC(图1中BuckCharger)对内充电。这样会导致系统进入以下死循环中：输入电压不足以对系统内部电源供电，系统内部电源没电则无法启动Type-CPD协议的控制模块(图中的PDPHY和EC部分)进行协议沟通以实现对内供电的升压，而无法升压则会维持系统内部电源无供电状态。为了解决以上问题，如图2所示，会在供电系统中的充电BuckIC输入端并联一颗小功率LDO(低压差线性稳压器)临时为系统内部必要控制器模块供电，以保证当5V供电输入时，可以启动Type-CPD协议控制芯片进行协议沟通以实现升压，进而激活充电BuckIC对系统内部供电。考虑到输入电压升压后还需一段时间系统内部供电才能达到稳定状态，故此之前，需要保证LDO维持持续供电工作保证必要控制模块供电，以维持Type-C端口对内供电工作状态。考虑到此时供电电压已升至高压，故对LDO输入耐压提出了一定要求。当系统内部供电稳定后，基于LDO自身工作原理，若依旧维持其作为内部相关模块的供电来源，一方面持续使用会产生明显发热，另一方面，当系统内部电池电量恢复后，若移除外接Type-C电源则会导致相关模块掉电功能失效。因此，会在系统内部供电稳定后，将相关模块的供电来源切换为系统内部供电。另外，以上为Type-C电源对系统内部充电时的工作模式。而当Type-C端口外接待供电设备时(例如U盘)，在经过Type-C协议检测后，需要由系统对外提供5V电压输出。此时，考虑到对供电应用的安全及可靠性要求，会在输出通路上串联5Vloadswitch用以提供相关的电源控制保护功能。现有方案的上述架构通过采用分立LDO等电子元器件实现，但存在PCB电路板占用面积大等一系列问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种用于Type-C端口的负载开关结构。本专利技术采用的技术方案如下：一种用于Type-C端口的负载开关结构，包括Type-C电源、Type-CPD协议的控制模块、BuckIC、内部电源、负载开关和LDO，所述Type-C电源通过BuckIC连接内部电源，所述内部电源的输出通路上串联负载开关，所述BuckIC的输入端并联LDO，将所述负载开关和LDO集成在一个单颗芯片，所述单颗芯片具有与负载开关和LDO连接的VBUS端口，所述VBUS端口连接到Type-C电源和BuckIC输入端之间，所述LDO为Type-CPD协议的控制模块供电。进一步的，所述单颗芯片还包括VIN端口、EN_SW端口，EN_SW端口的输入信号控制负载开关的通断，负载开关接通时，VIN端口和VBUS端口之间为输出通路。进一步的，所述负载开关的输出电压为5V。进一步的，所述单颗芯片还包括、nEN_LDO端口、OUT_LDO端口、FB端口，所述OUT_LDO端口为Type-CPD协议的控制模块提供电源供电，所述nEN_LDO端口连接LDO输入使能控制信号，所述LDO预置反馈环路，通过所述FB端口调节反馈环路。进一步的，所述反馈回路为3.3V输出的反馈回路。进一步的，所述单颗芯片中集成多个负载开关和一个LDO，每个负载开关分别和LDO连接后连接到一个VBUS端口，每一个VBUS端口连接到一个Type-C电源。进一步的，具有多个负载开关时，每个负载开关具有一个EN_SW端口，所有的负载开关共用同一个VIN端口。进一步的，每一个Type-C电源\VBUS端口和BuckIC的输入端之间单独设置高压隔离开关。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：该方案架构通过将高压LDO与负载开关集成为单颗集成电路芯片，实现了具有更高的电路板集成度、更低的系统成本、更便捷的Type-C端口供电控制方案。同时，将传统分立LDO方案中，LDO的一些外围配置器件集成至集成芯片内部，对LDO输出进行预设；当系统方案采用预设配置时，还可减少外围分立电阻电容配置器件的数目及成本。附图说明图1是常规结构中Type-C端口对内供电的应用结构示意图。图2是常规结构中Type-C端口对内供电的另一种应用结构示意图。图3是本专利技术用于Type-C端口的负载开关电路的结构示意图。图4是本专利技术单颗芯片A的结构示意图。图5是本专利技术具有多个Type-C端口的负载开关电路的结构示意图。图6是图5中加入高压隔离开关的系统应用结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。实施例1：如图3所示，Type-C电源通过BuckIC连接内部电源，所述内部电源的输出通路上串联负载开关，所述BuckIC(图中BuckCharger)的输入端并联LDO，将所述负载开关和LDO集成在一个单颗芯片A，该芯片内部包含2个主要部分：作为功率供电输出的典型输出电压为5V的负载开关(loadswitch)模块与在死电池(deadbattery)状态下提供系统内部控制器供电的高耐压输入低压差线性稳压器(LDO)模块；所述单颗芯片具有与负载开关和LDO连接的VBUS端口，所述VBUS端口连接到Type-C电源和BuckIC输入端之间，所述LDO为Type-CPD协议的控制模块供电。当电池电量用尽后，系统内部电源全部失效，系统进入死电池模式。此时，只能通过外接Type-C电源实现对系统供电启动的同时并对电池充电。由于系统电源供电失效，所有控制信号维持在无供电的低电平状态。基于Type-C相关接口协议，当Type-C电源接入待供电系统时，默认以5V对系统进行供电输出。若需要更高电压，则需要通过PD协议进一步沟通获取。此时由于输入的5V电压不足以启动充电BuckIC，故系统内部经由DC-DC3.3V模块对Type-CPD协议控制模块(图示中的PDPHY与EC部分)供电的供电通路失效。单颗芯片A的5Vloadswitch输出通路控制信号EN_5V由于其控制源头的Type-CPD协议控制模块没有供电，处于低电平无效状态，不会误开启5Vloadswitch功能。于此同时，模块A的LDO控制通路使能由PG_V3P3控制，Type-C电源的5V供电在开启有效时已对单颗芯片A模块进行供电激活。PG_V3P3信号由DC-DC3.3V模块或其他对系统内部3.3V供电状态进行监测的模块产生，PG_V3P3用于表示系统内部3.3V电源是否处于有效可用状态。由于此时系统内部没电，该信号的产生模块无法输出，故PG_V3P3处于低电平状态，也同样表示了系统3.3V电源处于无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于Type‑C端口的负载开关结构，包括Type‑C电源、Type‑C PD协议的控制模块、Buck IC、内部电源、负载开关和LDO，所述Type‑C电源通过Buck IC连接内部电源，所述内部电源的输出通路上串联负载开关，所述Buck IC的输入端并联LDO，其特征在于，将所述负载开关和LDO集成在一个单颗芯片，所述单颗芯片具有与负载开关和LDO连接的VBUS端口，所述VBUS端口连接到Type‑C电源和Buck IC输入端之间，所述LDO为Type‑C PD协议的控制模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种用于Type-C端口的负载开关结构，包括Type-C电源、Type-CPD协议的控制模块、BuckIC、内部电源、负载开关和LDO，所述Type-C电源通过BuckIC连接内部电源，所述内部电源的输出通路上串联负载开关，所述BuckIC的输入端并联LDO，其特征在于，将所述负载开关和LDO集成在一个单颗芯片，所述单颗芯片具有与负载开关和LDO连接的VBUS端口，所述VBUS端口连接到Type-C电源和BuckIC输入端之间，所述LDO为Type-CPD协议的控制模块供电。2.如权利要求1所述的用于Type-C端口的负载开关结构，其特征在于，所述单颗芯片还包括VIN端口、EN_SW端口，EN_SW端口的输入信号控制负载开关的通断，负载开关接通时，VIN端口和VBUS端口之间为输出通路。3.如权利要求2所述的用于Type-C端口的负载开关结构，其特征在于，所述负载开关的输出电压为5V。4.如权利要求2所述的用于Type-C端口的负载开关结构，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙宇，陈晓龙，金学成，潘思铭，
申请(专利权)人：成都市易冲半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51