针对通用串行总线电力传输控制器的控制逻辑性能优化制造技术

一种用于USB C型设备的IC控制器，包括：误差放大器(EA)，其包括耦接至降压

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对通用串行总线电力传输控制器的控制逻辑性能优化
[0001]相关申请
[0002]本申请是于2021年8月31日提交的美国非临时专利申请第17/463,339号的国际申请，该美国非临时专利申请要求于2020年9月2日提交的美国临时专利申请第63/073,866号和于2020年9月4日提交的美国临时专利申请第63/074,635号的权益，上述专利申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开内容涉及控制到电子设备的通用串行总线(USB)电力传输的集成电路(IC)。

技术介绍

[0004]各种电子设备(例如，智能电话、平板计算机、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
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PD)规范的各种版本和修订版本中定义的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作为电力消耗者以通过USB连接器来接收电力(例如，用于电池充电)，而在其他应用中，电子设备可以被配置作为电力提供者以向通过USB连接器连接至该电子设备的另一设备提供电力。在各种应用中，电子制造商还可能使用需要满足各种USB
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PD规范要求(例如，对输出电压(Vout)单调性和稳定性的要求)的电力转换器(例如，降压
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升压转换器)。
附图说明
[0005]图1是至少一个实施方式中的包括降压
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升压转换器的USB控制器的示意图。
[0006]图2是根据各种实施方式的优化图1中的降压
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升压转换器的性能的方法的流程图。
[0007]图3是根据各种实施方式的被编程为控制降压
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升压转换器的电力控制器的框图。
[0008]图4是示出根据至少一个实施方式的效率值如何随降压
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升压转换器的操作频率而变化的曲线图。
[0009]图5A是至少一些实施方式中的包括对降压
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升压控制器的占空比的可选择控制的USB控制器的示意图。
[0010]图5B是根据至少一个实施方式的软启动模式下针对降压
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升压转换器的开关的控制信号的时序图。
[0011]图6是根据至少一个实施方式的与降压
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升压转换器的传导和切换相关联的电力损耗的曲线图。
[0012]图7是示出根据至少一个实施方式的降压
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升压转换器的开关在不同操作模式期间的切换的曲线图。
[0013]图8是根据至少一个实施方式的降压
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升压转换器的降压模式和升压模式两者的示例占空比波形相对于输入电压值的曲线图。
[0014]图9是根据至少一个实施方式的包括恒定电压(CV)可编程跨导放大器和恒定电流(CC)可编程跨导放大器的USB控制器中的误差放大器的简化示意图。
[0015]图10是根据一些实施方式的基于降压
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升压转换器的操作模式来调整跨导放大器的跨导的方法的流程图。
[0016]图11是根据至少一个实施方式的跨导放大器的跨导相对于输入误差的曲线图。
[0017]图12是根据实施方式的在采用跨导放大器的三个不同增益值时USB控制器的输出电压的曲线图。
[0018]图13是根据至少一个实施方式的跨导提升电路系统(transconductance boosting circuitry)1300的示意性框图。
[0019]图14是根据所公开的至少一些实施方式的基于输入误差来调整跨导放大器的跨导的方法的流程图。
具体实施方式
[0020]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针对USB C型控制器的控制逻辑优化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，为了避免不必要地模糊本文所描述的主题，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实施方式的精神和范围之内。
[0021]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”不一定全部指代相同的实施方式。
[0022]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。以足够详细的方式对本文中也可以被称为“示例”的这些实施方式进行描述，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。
[0023]本文描述了用于USB C型控制器的降压
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升压转换器的各种实施方式，该USB C型控制器包括恒定电压(CV)跨导(Gm)放大器和恒定电流(CC)跨导放大器，其可以被布置成在各种电子设备中操作。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、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、消息收发设备、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/或电力传输的类似电子设备。
[0024]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
接口或者以其他方式与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、USB 3.0规范、USB 3.1规范、USB 3.2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。USB 2.0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
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或DN)以及用于电力返回的接地线(表示为GND)。USB 3.0端口也提供VBUS线、D+线、D
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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：误差放大器(EA)，其耦接在所述IC控制器的输出与输入之间，所述EA包括：EA输出，其耦接至降压
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升压转换器的脉冲宽度调制(PWM)比较器；第一跨导放大器，其用于调整所述EA输出处的电流，其中，所述第一跨导放大器在恒定电压模式下操作；以及第二跨导放大器，其用于调整所述EA输出处的电流，其中，所述第二跨导放大器在恒定电流模式下操作；第一组可编程寄存器，其耦接至所述第一跨导放大器以存储第一组逐渐增高的跨导值；第二组可编程寄存器，其耦接至所述第二跨导放大器以存储第二组逐渐增高的跨导值；以及控制逻辑，其可操作地耦接至所述EA，所述控制逻辑用于：使所述第一跨导放大器在顺序地使用存储在所述第一组可编程寄存器中的至少两个可编程寄存器中的跨导值的情况下进行操作；以及使所述第二跨导放大器在顺序地使用存储在所述第二组可编程寄存器中的至少两个可编程寄存器中的跨导值的情况下进行操作。2.根据权利要求1所述的IC控制器，还包括所述降压
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升压转换器，其中，所述降压
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升压转换器仅在降压模式下操作。3.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述控制逻辑还用于：识别所述第一组逐渐增高的跨导值中的最高可能第一值以及所述第二组逐渐增高的跨导值中的最高可能第二值，在所述最高可能第一值和所述最高可能第二值处，所述IC控制器的输出处的输出电压是稳定的，而所述IC控制器的输入处的输入电压在一组电压上变化；将所述第一跨导放大器设置成以所述最高可能第一值操作；以及将所述第二跨导放大器设置成以所述最高可能第二值操作。4.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述第一组逐渐增高的跨导值中各跨导值之间的第一步长大于所述第二组逐渐增高的跨导值中各跨导值之间的第二步长。5.根据权利要求1所述的IC控制器，其中，所述第一组逐渐增高的跨导值包括与所述第二组逐渐增高的跨导值不同的值范围。6.根据权利要求1所述的IC控制器，还包括用于存储固件的存储器设备，所述固件能够被执行以对所述第一组可编程寄存器、所述第二组可编程寄存器和所述控制逻辑进行编程。7.一种操作通用串行总线(USB)C型控制器的方法，其中，所述USB C型控制器包括误差放大器，所述误差放大器包括耦接至降压
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升压转换器的脉冲宽度调制(PWM)比较器的输出、耦接至所述降压
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升压转换器的输出的输入、在恒定电压模式下操作的第一跨导放大器以及在恒定电流模式下操作的第二跨导放大器，其中，所述操作USB C型控制器的方法包括：由可操作地耦接至所述误差放大器的控制逻辑确定所述降压
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升压转换器所处的操作模式；
响应于确定所述降压
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升压转换器正在升压模式下操作，由所述控制逻辑将所述第一跨导放大器的第一跨导设置为第一值并且将所述第二跨导放大器的第二跨导设置为第二值，其中，所述第一值高于所述第二值；以及响应于确定所述降压
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升压转换器正在降压模式下操作，由所述控制逻辑将所述第一跨导放大器的第一跨导设置为第三值并且将所述第二跨导放大器的第二跨导设置为第四值，其中，所述第三值高于所述第一值、所述第二值和所述第四值。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：响应于确定所述降压
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升压转换器正在降压
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升压模式下操作，将所述第一跨导放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：