USB C型边带信号接口电路制造技术

包括被实例化为第一集成电路的USB‑C控制器的设备，该USB‑C控制器包括：用于以除USB协议以外的第一通信协议进行通信的第一对端子；用于以除USB协议以外的第二通信协议进行通信的第二对端子；以及第三对端子，第三对端子中的每个端子耦接至C型插座的对应SBU1端子或SBU2端子。该控制器还包括复用器，复用器选择性地将第一对端子耦接至第三对端子并且将第二对端子耦接至第三对端子。该控制器还包括耦接在复用器与第三对端子中的每个端子之间的一系列级联的、低电压n型场效应晶体管(LVNFET)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】USBC型边带信号接口电路相关申请的交叉引用本申请是在2018年6月5日提交的美国专利申请第16/000,733号的国际申请，该美国专利申请要求在2018年4月11日提交的LT.S.临时申请第62/656,284号的优先权的权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及电子电路领域，特别地涉及USBC型边带信号接口电路。
技术介绍
电子电路可以包括通过电流可以通过其流过的导线或迹线连接的单独的电子部件，例如电阻器、晶体管、电容器、电感器和二极管等。电子电路可以使用分离的部件来构造，或者更常见地集成在部件和互连形成在公共衬底例如硅上的集成电路中。附图说明在附图的各图中，通过示例而非限制的方式示出本公开内容。图1是根据实施方式的USBC型(USB-C)连接器的框图。图2A、图2B和图2C是根据实施方式的单端口(TBT)笔记本电源/吸收电路的电路图的部分。图3是根据实施方式的USB-C控制器的子部分的电路图。图4A是示出根据另一实施方式的集成USBC型边带信号接口的USB-C控制器的电路图。图4B是根据实施方式的图4A的USB-C控制器的短路保护电路的电路图。图4C是根据实施方式的图4A的USB-C控制器的IEC静电放电(ESD)保护电路的电路图。图4D和图4E是根据实施方式的图4A的USB-C控制器的系统侧的附加ESD保护电路的电路图。图5A是根据实施方式的用于测量跨图4A的USB-C控制器的复用器的TBT发送控制端子和接收控制端子(LSTX和LSRX)与边带使用端子之间的串扰参数并由此测量隔离水平的测试装备的电路图。图5B是示出根据实施方式的图5A的测试的结果的图。图6A是根据实施方式的用于测量跨图4A的USB-C控制器的复用器的负辅助端子(AUXN)与第一边带使用端子(SBU1)之间的关于隔离的隔离参数的测试装备的电路图。图6B是示出根据实施方式的图6A的测试的结果的图。图7是根据一个实施方式的设计USB-C控制器以形成C型边带接口电路的方法的流程图。具体实施方式具有反转连接能力并且可接入外部物理连接器的USBC型插座可以接入用于反向检测的接口电路、用于翻转校正的复用器以及IEC静电放电(ESD)保护。边带使用(SBU)线可以设置有附加的短路保护，以防止意外短路到相邻的20VVBUS端子。目前针对这些能力没有一芯片解决方案(例如，单个集成电路芯片)。因此，结合USB技术的硬件制造可能需要使用外部部件来实现一种或另一种能力，这可能例如使高速信号传输劣化并增加成本。在各种实施方式中，一种设备包括被实例化为第一集成电路例如被实现为在单个集成电路上的实例的USB-C控制器。USB-C控制器可以包括：第一对端子，其耦接至第一主机控制器来以除USB协议以外的第一通信协议进行通信；第二对端子，其耦接至第二主机控制器来以除USB协议以外的第二通信协议进行通信；以及第三对端子，第三对端子中的每个端子耦接至C型插座的对应SBU1端子或SBU2端子。在替选模式中，SBU端子允许例如以除USB协议以外的协议进行通信。USB-C控制器还可以包括复用器，复用器选择性地将第一对端子耦接至第三对端子并且将第二对端子耦接至第三对端子。控制器还可以包括耦接在复用器与第三对端子中的每个端子之间的一系列级联的、低电压n型场效应晶体管(LVNFET)。当在本文中提及端子时，根据实现方式，应当理解为提及集成电路端子、金属线、引脚和其他输入/输出连接器。图1是根据实施方式的USBC型(USB-C)连接器100的框图。USB-C连接器100上的许多端子在顶部和底部上被复制，使得USB-C连接器可以正面朝上或反转地装配到USB-C插座中并且仍然起作用。熟悉USB-C标准的人将认识这些端子，并且特别地，参照本公开内容，将认识边带使用端子(SBU1、SBU2)和配置通道端子(CC1、CC2)。在替选模式中，SBU端子可以以与除USB协议以外的下述协议通信，所述协议例如选自包括以下的协议组：DisplayPort(DP)协议、高清多媒体接口(HDMI)协议、(TBT)协议、移动高清连接(MHL)协议和外围部件互连高速(PCIe)协议等。CC端子可以使能线缆附接检测、线缆定向检测、角色检测和电流模式检测例如标准模式或替选模式。未使用的CC端子可以变成可以向有源线缆或适配器中的USB-C控制器芯片供电的VCONN端子。VBUS端子可以用于线缆总线电源，并且位于SBU端子和CC端子旁边。例如，第一组VBUS端子被定位成邻近SBU1和CC1端子(用框101A表示)，以及第二组VBUS端子被定位成邻近SBU2和CC2端子(用框101B表示)。随着VBUS端子与SBU和CC端子组之间的侧壁的磨损，其间短路的风险增加，由此导致故障。因此，如将更详细地论述的，SBU线路上USB-C控制器中的开关电路将考虑短路和IEC静电放电(ESD)保护。另外的端子包括地端子(GND)、通过正数据线和负数据线(DP/DM线)通信的D+/D-端子以及USB3.1收发器/接收器端子(TX/RX)。另外参照图1，一方面SBU1端子和SBU2端子的位置以及另一方面CC1端子和CC2端子的位置可以各自在USB-C插座的顶部与底部之间翻转。这是由于USBC型规范定义了可以与C型插头或C型插座相关联的C型端口。为了便于使用，C型插头和C型插座被设计为无论插头到插座的方向如何均可以操作的可逆对。因此，取决于放置在其中的USB-C连接器的方向，USB-C控制器可以包括顶部与底部复制端子之间的复用。此外，如将详细讨论的，可以通过可以遵循用于翻转校正的CC协议的CC1端子或CC2端子中的任一个来发送配置通道(CC)信号，以向复用器发信号通知要选择哪一组端子。图2是根据实施方式的单端口(TBT)笔记本电源/吸收电路200的电路图，其系统环境可以采用所公开的C型边带信号接口电路。C型边带信号接口电路也可以用在其他USBC型设备和系统中。在实施方式中，电路200可以包括：C型插座201、USB-C控制器202、电源子系统212、TBT控制器222、嵌入式控制器232、USB主机控制器242和专有主机控制器252。在实施方式中，所公开的C型边带信号接口电路可以被实施作为USB-C控制器202的一部分或者集成在USB-C控制器202中。电源子系统212可以提供五伏(5V)的提供路径213，以生成供其他USB-C电路使用的VBUS_OUT，以及为电源子系统212供电的电力消耗路径214。在各种实施方式中，C型插座201可以包含与图1的C型连接器100的端子相对应的端子，例如VBUS、SBU1、SBU2、D+/D-(顶部)、D+/D-(底部)、CC2、CC1和GND。这些端子可以分别耦接至USB-C控制器202上的对应端子VBUS_C_CTRL、SBU2、SBU1、DPLUS_TOP、DMINUS_TOP、DPLUBOT、DMINUSBOT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括被实例化为第一集成电路的USB-C控制器的设备，所述USB-C控制器包括：/n第一对端子，所述第一对端子以除USB协议以外的第一通信协议进行通信；/n第二对端子，所述第二对端子以除USB协议以外的第二通信协议进行通信；/n第三对端子，所述第三对端子中的每个端子耦接至C型插座的对应SBU1端子或SBU2端子；/n复用器，所述复用器选择性地将所述第一对端子耦接至所述第三对端子，并且将所述第二对端子耦接至所述第三对端子；以及/n耦接在所述复用器与所述第三对端子中的每个端子之间的一系列级联的、低电压n型场效应晶体管(LVNFET)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180411 US 62/656,284;20180605 US 16/000,7331.一种包括被实例化为第一集成电路的USB-C控制器的设备，所述USB-C控制器包括：
第一对端子，所述第一对端子以除USB协议以外的第一通信协议进行通信；
第二对端子，所述第二对端子以除USB协议以外的第二通信协议进行通信；
第三对端子，所述第三对端子中的每个端子耦接至C型插座的对应SBU1端子或SBU2端子；
复用器，所述复用器选择性地将所述第一对端子耦接至所述第三对端子，并且将所述第二对端子耦接至所述第三对端子；以及
耦接在所述复用器与所述第三对端子中的每个端子之间的一系列级联的、低电压n型场效应晶体管(LVNFET)。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一通信协议或所述第二通信协议之一选自包括以下的协议的组：DisplayPort(DP)协议、高清多媒体接口(HDMI)协议、(TBT)协议、移动高清连接(MHL)协议以及外围部件互连高速(PCIe)协议。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述复用器包括多个LVNFET，所述一系列级联的LVNFET包括一系列至少四个级联的LVNFET，并且其中，所述多个LVNFET和所述一系列至少四个级联的LVNFET中的LVNFET是五伏LVNFET。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备用于向所述USB-C控制器的电路和主机计算设备提供至少20伏的短路保护。


5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一对端子包括数据发射器端子和数据接收器端子，所述第二对端子包括正辅助端子和负辅助端子，所述第三对端子包括耦接至所述SBU1端子的SBU_UP端子和耦接至所述SBU2端子的SBU_DOWN端子，并且其中，所述复用器包括：
第一组NVFET，所述第一组NVFET用于将所述数据发送器端子和所述数据接收器端子耦接至所述SBU_UP端子或所述SBU_DOWN端子之一，并且响应于配置通道(CC)信号来提供翻转校正；以及
第二组NVFET，所述第二组NVFET用于将所述正辅助端子和所述负辅助端子耦接至所述SBU_UP端子或所述SBU_DOWN端子之一，并且响应于所述CC信号来提供翻转校正。


6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述数据发送器端子是(TBT)协议的LSTX控制端子，并且所述数据接收器端子是(TBT)协议的LSRX控制端子，并且所述正辅助端子和所述负辅助端子是DisplayPort(DP)协议的控制端子。


7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述复用器包括第一组四个LVNFET，并且其中，所述USB-C控制器还包括：
电荷泵，所述电荷泵耦接至所述第一组四个LVNFET和所述一系列级联的LVNFET中的每个LVNFET的栅极，所述LVNFET表现出小于七欧姆的电阻；以及
第一逻辑，所述第一逻辑用于根据在配置通道(CC)信号内使能的模式来控制所述第一组四个LVNFET中的每个LVNFET的栅极。


8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述USB-C控制器还包括耦接在所述第三对端子中的每个端子与地之间的20VIECRC骤回钳位器。


9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述USB-C控制器还包括耦接在所述第一对端子中的每个端子与地之间的人体模型(HBM)骤回钳位器。


10.一种系统，包括：
第一主机控制器，所述第一主机控制器以第一通信协议进行通信；
第二主机控制器，所述第二主机控制器以第二通信协议进行通信，其中，所述第一通信协议和所述第二通信协议是除USB协议以外的协议；
USBC型插座；以及
USB-C控制器，所述USB-C控制器被实例化为第一集成电路并且包括：
第一对端子，所述第一对端子耦接至所述第一主机控制器来以除USB协议以外的所述第一通信协议进行通信；
第二对端子，所述第二对端子耦接至所述第二主机控制器来以除U...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦·哈梅斯拉，阿努普·纳亚克，帕塔·蒙达尔，赫曼特·P·维斯普特，拉维·孔杜鲁，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US