用于通用串行总线C型（USB-C）连接器系统的过电压保护技术方案

电子设备包括第一开关，第一开关被配置成将通用串行总线C型(USB‑C)控制器的第一配置通道(CC)端子连接至USB‑C控制器的VCONN供电端。USB‑C控制器的第一CC端子直接连接至USB‑C插座的第一CC端子。该电子设备包括第二开关，第二开关被配置成将USB‑C控制器的第二CC端子连接至USB‑C控制器的控制通道物理层逻辑(PHY)。第二CC端子直接连接至USB‑C插座的第二CC端子。该电子设备包括过电压检测和保护电路，过电压检测和保护电路被配置成在超过预定阈值的电压被检测到时去激活第一开关或第二开关。第一开关和第二开关每个均耦接至过电压检测和保护电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通用串行总线C型（USB-C）连接器系统的过电压保护相关申请的交叉引用本申请是于2018年6月25日提交的美国非临时申请第16/016,937号的国际申请，该美国非临时申请要求于2018年4月11日提交的美国临时申请第62/655,988号和于2018年6月6日提交的美国临时申请第62/681,513号的优先权和权益，上述所有申请通过引用整体并入本文。
本公开内容的各方面总体上涉及通用串行总线(USB)C型(Type-C)连接器子系统，并且更具体地，涉及用于USBC型连接器子系统的过电压保护。
技术介绍
各种电子设备(例如，智能电话、平板电脑、笔记本计算机、膝上型计算机、集线器、充电器、适配器等)被配置成通过通用串行总线C型(USB-C)连接器系统传输电力。例如，在一些应用中，电子设备可以被配置为电力消耗者以通过USB-C连接器系统接收电力(例如，用于电池充电)，而在其他应用中，电子设备可以被配置为电力提供者以通过USB-C连接器系统向连接至该电子设备的其他设备提供电力。电子设备通常被配置成通过场效应晶体管(FET)或其他类似的开关器件传输电力。在一些情况下，FET可能由于例如可能在USB-C连接器系统上发生的一个或更多个电气故障而变得容易受到电气损坏(例如，过电流损坏、过电压损坏、过热损坏等)。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解所描述的实施方式及其优点。在不脱离所描述的实施方式的精神和范围的情况下，这些附图绝不限制本领域技术人员可以对所描述的实施方式进行的形式上和细节上的任何改变。图1是示出根据本实施方式的集成电路(IC)控制器系统的框图。图2是示出根据本实施方式的IC控制器系统和USB-C连接器系统的详细图。图3是示出根据本实施方式的用于USB-C连接器系统的过电压保护系统的实施方式的图。图4是根据本实施方式的用于USB-C连接器系统的过电压保护方案的方法的流程图。图5是根据本实施方式的用于USB-C连接器系统的SBU纵横开关的框图。图6是根据本实施方式的可以执行本文所描述的一个或更多个操作的示例设备的框图。具体实施方式本文所描述的是用于电子设备中的USB-C的过电压保护的技术的各种实施方式。这样的电子设备的示例包括但不限于个人计算机(例如，膝上型计算机、笔记本型计算机等)、移动计算设备(例如，平板、平板计算机、电子阅读器设备等)、移动通信设备(例如，智能手机、手机、个人数字助理、消息传递设备、掌上电脑等)、连接和充电设备(例如集线器、坞站、适配器、充电器等)、音频/视频/数据记录和/或播放设备(例如摄相机、录音机、手持式扫描仪、监视器等)以及其他可以使用USB连接器(接口)进行通信和/或电池充电的电子设备。如本文所使用的，如果电子设备或系统符合通用串行总线(USB)规范的至少一个版本，则该电子设备或系统被称为“USB使能”。这样的USB规范的示例包括但不限于USB规范修订2.0、USB3.0规范、USB3.1规范和/或其各种补充(例如，便携式(On-The-Go)或OTG)、版本和勘误表。USB规范通常定义设计和构建标准通信系统和外围设备所需的差分串行总线的特征(例如，属性、协议定义、交易类型、总线管理、编程接口等)。例如，USB使能的外围电子设备通过USB使能的主机设备的USB端口附接至该主机设备以形成USB使能的系统。USB2.0端口可以包括5V的电力线(例如，VBUS)、一对差分数据线(例如，可以表示为D+或DP以及D-或DN)以及用于电力返回的接地线(例如GND)。USB3.0端口也提供VBUS线、D+线、D-线和GND线以与USB2.0向后兼容。另外，为了支持较快的差分总线(USB超高速(SuperSpeed)总线)，USB3.0端口还提供了一对差分发送器数据线(表示为SSTX+和SSTX-)、一对差分接收器数据线(表示为SSRX+和SSRX-)、用于电力的电力线(例如，可以表示为DPWR)和用于电力返回的接地线(例如，可以表示为DGND)。USB3.1端口提供与USB3.0端口相同的线以与USB2.0和USB3.0通信向后兼容，但是通过被称为增强型超高速的一系列功能扩展了超高速总线的性能。最近在USBC型规范的各个发行版本中定义了一种新兴的用于USB连接器的技术，称为USBC型。USBC型规范的各个发行版本定义了USBC型插座、插头和线缆，所述USBC型插座、插头和线缆可以支持通过例如在一个或更多个修订版本的USB电力传输(USB-PD)规范中定义的新的USB电力传输协议进行的USB通信以及电力传输。一些电子设备可能符合USBC型规范的特定的发行版本和/或修订版本。如本文所使用的，“USBC型子系统”可以指例如可以通过集成电路(IC)控制器中的固件和/或软件控制的硬件电路，该硬件电路被配置成并且能够操作以执行功能并且满足在USBC型规范的至少一个发行版本中指定的要求。这样的C型功能和要求的示例可以包括但不限于根据USB2.0和USB3.0/USB3.1的数据和其他通信、C型线缆的机电定义和性能要求、C型插座的机电定义和性能要求、C型插头的机电定义和性能要求、C型对传统线缆组件和适配器的要求、基于C型的设备检测和接口配置的要求、优化C型连接器的电力传输的要求等。根据USBC型规范，C型端口提供VBUS线、D+线、D-线、GND线、SSTX+线、SSTX-线、SSRX+线和SSRX-线等。另外，C型端口还提供用于边带功能的信号传递的边带使用(例如，可以表示为SBU)线以及用于发现、配置和管理通过C型线缆的连接的配置通道(表示为CC)线。C型端口可以与C型插头和C型插座相关联。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取向如何均可以操作的可逆对。因此，被布置为标准C型插头或插座的标准C型连接器提供用于以下的引脚：四根VBUS线、四根接地返回(GND)线、两根D+线(DP1和DP2)、两根D-线(DN1和DN2)、两根SSTX+线(例如，SSTXP1和SSTXP2)、两根SSTX-线(SSTXN1和SSTXN2)、两根SSRX+线(例如，SSRXP1和SSRXP2)、两根SSRX-线(SSRXN1和SSRXN2)、两根CC线(CC1和CC2)以及两根SBU线(例如，SBU1和SBU2)等。一些电子设备可能符合USB-PD规范的特定发行版本和/或版本。USB-PD规范定义了一种标准协议，其被设计成通过USBC型端口在单根C型线缆上向USB使能设备/从USB使能设备提供更灵活的电力传输以及数据通信，来使得USB使能设备的功能最大化。例如，USB-PD规范描述了用于管理通过USBC型线缆的高达100W功率的功率传输所必需的架构、协议、电力供应行为、参数和线缆。根据USB-PD规范，与在旧USB规范中定义的相比，USB使能设备可以通过USBC型线缆协商(negotiate)较多电流和/或较高或较低电压。如本文所使用的，在一些实施方式中，“USB-PD子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，包括：/n第一开关，其被配置成将通用串行总线C型(USB-C)控制器的第一配置通道(CC)端子连接至所述USB-C控制器的VCONN供电端，所述USB-C控制器的第一CC端子被配置成直接连接至USB-C插座的第一CC端子；/n第二开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第二CC端子连接至所述USB-C控制器的控制通道物理层逻辑(PHY)，所述第二CC端子直接连接至所述USB-C插座的第二CC端子；以及/n过电压检测和保护电路，其被配置成当超过预定阈值的电压在所述第一开关或所述第二开关的端子上被检测到时去激活所述第一开关或所述第二开关，其中，所述第一开关和所述第二开关每个均耦接至所述过电压检测和保护电路。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180411 US 62/655,988;20180606 US 62/681,513;20181.一种电子设备，包括：
第一开关，其被配置成将通用串行总线C型(USB-C)控制器的第一配置通道(CC)端子连接至所述USB-C控制器的VCONN供电端，所述USB-C控制器的第一CC端子被配置成直接连接至USB-C插座的第一CC端子；
第二开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第二CC端子连接至所述USB-C控制器的控制通道物理层逻辑(PHY)，所述第二CC端子直接连接至所述USB-C插座的第二CC端子；以及
过电压检测和保护电路，其被配置成当超过预定阈值的电压在所述第一开关或所述第二开关的端子上被检测到时去激活所述第一开关或所述第二开关，其中，所述第一开关和所述第二开关每个均耦接至所述过电压检测和保护电路。


2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
第三开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第一边带使用(SBU)端子连接至所述USB-C控制器的SBU纵横开关，所述USB-C控制器的第一SBU端子被配置成直接连接至所述USB-C插座的第一SBU端子。


3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述第三开关耦接至所述过电压检测和保护电路，并且其中，所述过电压检测和保护电路还被配置成当超过预定阈值的电压在所述第三开关的端子上被检测到时去激活所述第三开关。


4.根据权利要求2所述的电子设备，还包括：
第四开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第二SBU端子连接至所述USB-C控制器的所述SBU纵横开关，所述USB-C控制器的第二SBU端子被配置成直接连接至所述USB-C插座的第二SBU端子。


5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述第四开关耦接至所述过电压检测和保护电路，并且其中，所述过电压检测和保护电路还被配置成当超过预定阈值的电压在所述第四开关的端子上被检测到时去激活所述第四开关。


6.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关每个均包括被配置成在不高于VCONN供电电压或栅极氧化物击穿电压限制的电压下操作的共源共栅N沟道FET。


7.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述预定阈值包括可编程阈值。


8.一种系统，包括：
通用串行总线C型(USB-C)插座，其包括第一配置通道(CC)端子，所述USB-C插座的第一CC端子被配置成直接连接至USB-C控制器的第一CC端子；以及
第一开关，其被配置成将通用串行总线C型(USB-C)控制器的第一配置通道(CC)端子连接至所述USB-C控制器的VCONN供电端，所述USB-C控制器的第一CC端子被配置成直接连接至USB-C插座的第一CC端子；
第二开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第二CC端子连接至所述USB-C控制器的控制通道物理层逻辑(PHY)，所述第二CC端子被配置成直接连接至所述USB-C插座的第二CC端子；以及
过电压检测和保护电路，其被配置成当超过预定阈值的电压在所述第一开关或所述第二开关的端子上被检测到时去激活所述第一开关或所述第二开关，其中，所述第一开关和所述第二开关每个均耦接至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕塔·蒙达尔，阿伦·哈梅斯拉，赫曼特·维斯普特，
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