支持有源线缆和DFP/UFP/DRP应用的USB-C的电源架构制造技术

本文描述了用于USB C型控制器的电源架构。在示例实施方式中，集成电路(IC)控制器包括电力轨、VDDD端子、VCONN端子和VBUS端子。VDDD端子、VCONN端子和VBUS端子耦接至电力轨，其中VCONN开关耦接在VCONN端子与电力轨之间，并且VBUS调整器耦接在VBUS端子与电力轨之间。电力轨耦接至IC控制器的内部电路，并且被配置成由VCONN端子和VBUS端子中的任何一个端子向内部电路提供操作电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】支持有源线缆和DFP/UFP/DRP应用的USB-C的电源架构优先权本申请是于2018年9月24日提交的美国专利申请第16/139,974号的国际申请，该美国专利申请要求于2018年5月21日提交的美国临时申请第62/674,326号和于2018年8月22日提交的美国临时申请第62/721,347号的优先权和权益，上述所有申请通过引用整体并入本文。
本公开内容涉及控制向电子设备进行通用串行总线(USB)电力传输的集成电路(IC)。
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、充电器、适配器、电源组等)被配置成根据在USB电力传输(USB-PD)规范的各种版本和各种修订版本中定义的USB电力传输协议，通过USB连接器传递电力。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连接器接收电力(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连接器向连接至该电子设备的其他设备提供电力。USB-PD规范定义了至少三种不同的电压源：VBUS(例如，3V至22.5V，用于为各种USB功能供电)、VCONN(例如，3.0V至5.5V，用于为USBC型芯片供电)以及本地电池供电(例如，2.0V至5.5V，用于为内部片上电路系统供电)。因此，电子设备制造商通常使用不同类型的IC控制器，这些IC控制器取决于其USB使能的电子设备的不同设计和/或应用从不同的电源供电。附图说明图1示出了根据示例实施方式的具有ETSB-PD子系统的裸片上(on-die)IC控制器。图2示出了根据一些实施方式的用于ETSBIC控制器的示例电源架构的示意图。图3示出了根据一些实施方式的用于ETSBIC控制器的示例VCONN开关架构的示意图。图4示出了根据一些实施方式的用于ETSBIC控制器的示例VBETS调整器架构的示意图。图5A和图5B共同示出了根据示例实施方式的ETSBC型线缆组件的示意图，其中，图5A示出了线缆的一端并且图5B示出了线缆的另一端。图6示出了根据示例实施方式的ETSB-PD电源适配器的示意图。图7示出了根据示例实施方式的VCONN开关架构的示意图。图8示出了根据示例实施方式的具有片外(off-chip)电压保护电路的电源架构的示意图。具体实施方式以下描述阐述了许多具体细节例如具体系统、部件、方法等的示例，以便提供对本文所描述的ETSBC型控制器的电源架构的各种实施方式的良好理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践至少一些实施方式。在其他实例中，为了避免使本文所描述的主题不必要地模糊，未详细描述而是以简单的框图格式呈现公知的部件、元件或方法。因此，在下文中阐述的具体细节仅是示例性的。特定实现方式可以不同于这些示例性细节，并且仍然被认为在本专利技术的精神和范围内。在描述中对“实施方式”、“一个实施方式”、“示例实施方式”、“一些实施方式”和“各种实施方式”的引用意指结合实施方式描述的特定特征、结构、步骤、操作或特性包括在本专利技术的至少一个实施方式中。此外，在说明书中各个地方出现的短语“实施方式”、“一个实施方式”、“示例实施方式”、“一些实施方式”和“各种实施方式”不一定指相同的实施方式。描述包括对附图的参照，这些附图形成具体实施方式的一部分。附图示出了根据示例性实施方式的图示。在本文中也可以被称为“示例”的这些实施方式以足够详细的方式进行描述，以使得本领域技术人员能够实践本文所描述的要求保护的主题的实施方式。在不脱离所要求保护的主题的范围和精神的情况下，可以对实施方式进行组合、可以利用其他实施方式或者可以进行结构、逻辑和电气改变。应当理解，本文所描述的实施方式并不旨在限制主题的范围，而是使本领域技术人员能够实践、制造和/或使用本主题。本文描述了可以被设置成在各种电子设备中操作的USBC型控制器中的电源架构的各种实施方式。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、笔记本计算机等)、移动计算设备(例如，平板电脑、平板计算机、电子阅读器设备等)、移动通信设备(例如，智能电话、移动电话、个人数字助理、消息传递设备、掌上个人电脑等)、连接和充电设备(例如，线缆、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接口进行通信、电池充电和/或电力传输的类似的电子设备。如本文所使用，“USB使能”设备或系统是指包括USB连接器接口、配置有USB连接器接口或以其他方式与USB连接器接口相关联的设备或系统。USB使能的电子设备可以符合通用串行总线(USB)规范的至少一个发行版本。这样的USB规范的示例包括但不限于USB规范修订版本2.0、USB3.0规范、USB3.1规范、USB3.2规范和/或其各种补充、版本和勘误。USB规范通常限定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使能的外围设备通过USB使能的主设备的USB端口附接至该主设备以形成USB使能的系统。USB2.0端口包括5V的电力电压线(表示为VBUS)、数据线的差分对(表示为D+或DP以及D-或DN)以及用于电力返回的接地线(表示为GND)。USB3.0端口也提供VBUS线、D+线、D-线和GND线用于与USB2.0向下兼容。另外，为了支持较快的差分总线(USB超高速总线)，USB3.0端口还提供发送器数据线的差分对(表示为SSTX+和SSTX-)、接收器数据线的差分对(表示为SSRX+和SSRX-)、用于供电的电力线(表示为DPWR)和用于电力返回的接地线(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通信向下兼容，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。在USBC型规范的各种发行版本(release)和/或版本(例如，2014年8月11日的发行版本1.0、2015年4月3日的发行版本1.1、2016年3月25日的发行版本1.2、2017年7月14日的发行版本1.3或这些发行版本的其他修订版本/版本)中定义了用于USB连接器的最新技术，称为USBC型(在本文中也称为“USB-C”)。USBC型规范定义了可以支持通过在USB-PD规范的各种修订版本/版本中定义的较新的USB电力传输协议进行的USB通信以及电力传输的C型插座、C型插头和C型线缆。USBC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、S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通用串行总线(USB)C型设备的集成电路(IC)控制器，所述IC控制器包括：/n电力轨，其耦接至所述IC控制器的内部电路；以及/n耦接至所述电力轨的VDDD端子、VCONN端子和VBUS端子，其中：/nVCONN开关耦接在所述VCONN端子与所述电力轨之间；并且/nVBUS调整器耦接在所述VBUS端子与所述电力轨之间；/n其中，所述电力轨被配置成从所述VCONN端子和所述VBUS端子中的任何一个端子向所述IC控制器的内部电路提供操作电力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180521 US 62/674,326;20180822 US 62/721,347;20181.一种用于通用串行总线(USB)C型设备的集成电路(IC)控制器，所述IC控制器包括：
电力轨，其耦接至所述IC控制器的内部电路；以及
耦接至所述电力轨的VDDD端子、VCONN端子和VBUS端子，其中：
VCONN开关耦接在所述VCONN端子与所述电力轨之间；并且
VBUS调整器耦接在所述VBUS端子与所述电力轨之间；
其中，所述电力轨被配置成从所述VCONN端子和所述VBUS端子中的任何一个端子向所述IC控制器的内部电路提供操作电力。


2.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述VCONN端子能够操作以承受至少20V的输入电压。


3.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述VBUS端子被配置用于在3.0V与24.5V之间的输入电压。


4.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述VCONN开关包括：
漏极扩展n型场效应晶体管(DENFET)，其耦接在所述VCONN端子与所述电力轨之间；以及
泵开关，其耦接至所述DENFET的栅极。


5.根据权利要求4所述的IC控制器，所述VCONN开关还包括：
电阻器，其耦接在所述VCONN端子与所述DENFET的栅极之间；以及
二极管钳位装置，其耦接在所述DENFET的栅极与地之间。


6.根据权利要求4所述的IC控制器，还包括ESD电路，其耦接在所述VCONN端子与所述DENFET的栅极之间。


7.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述VBETS调整器包括：
一个或更多个共源共栅p型场效应晶体管(PFET)，所述一个或更多个共源共栅p型场效应晶体管耦接在所述VBETS端子与所述电力轨之间，其中，所述一个或更多个共源共栅PFET被配置成将来自所述VBETS端子的电压降低至小于5V；以及
一个或更多个漏极扩展n型场效应晶体管(DENFET)，所述一个或更多个漏极扩展n型场效应晶体管耦接在所述VBETS端子与所述VBETS调整器的一个或更多个低电压电路之间，其中，所述一个或更多个DENFET被配置成向所述低电压电路提供高电压保护。


8.根据权利要求7所述的IC控制器，其中，所述一个或更多个PFET是5V晶体管，并且所述一个或更多个DENFET是20V晶体管。


9.一种通用串行总线(USB)设备，包括：
USBC型连接器，其包括VBUS线和VCONN线；以及
集成电路(IC)控制器，其包括：
VDDD端子；
VCONN端子，其耦接至所述USBC型连接器的VCONN线；

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·亚历山大·博德尼亚鲁克，阿努普·纳亚克，帕万·库马尔·库奇普迪，
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