USB-C控制器及其操作方法和充电器系统技术方案

公开了一种具有浮栅驱动器的通用串行总线C型(USB

【技术实现步骤摘要】
USB
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C控制器及其操作方法和充电器系统


[0001]本公开内容涉及控制到电子设备的通用串行总线(USB)功率传输的集成电路(IC)，集成电路包括用于宽范围的USB功率传输应用的具有可编程驱动强度的浮栅驱动器。

技术介绍

[0002]各种电子设备(例如，诸如智能电话、平板、笔记本计算机、膝上型计算机、集线器、充电器、适配器等)被配置成根据在通用串行总线(USB)功率传输(USB
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PD)规范的各种修订版本中定义的USB功率传输协议，通过USB连接器传输功率。例如，在一些应用中，电子设备可以被配置作为功率消耗者来通过USB连接器接收功率(例如，用于电池充电)。相比之下，在其他应用中，电子设备可以被配置作为功率提供者来通过USB连接器向另一连接的设备提供功率。

技术实现思路

[0003]根据本公开内容的一个方面，提供了一种通用串行总线C型(USB
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C)控制器，其包括：第一浮栅驱动器，包括：多个p沟道场效应晶体管(FET)，其被并联耦接在第一端子与第二端子之间；多个p沟道预栅极驱动器，每个p沟道预栅极驱动器被耦接至多个p沟道FET中的一个p沟道FET的栅极；多个n沟道FET，其被并联耦接在第二端子与第三端子之间；以及多个n沟道预栅极驱动器，每个n沟道预栅极驱动器被耦接至多个n沟道FET中的一个n沟道FET的栅极。USB
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C控制器还包括控制逻辑，其被耦接至第一浮栅驱动器，其中，控制逻辑发送一个或更多个第一控制信号，以基于被耦接至USB
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C控制器的降压
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升压转换器的第一输出电压来激活多个p沟道预栅极驱动器中的第一数量的p沟道预栅极驱动器和多个n沟道预栅极驱动器中的第二数量的n沟道预栅极驱动器。
[0004]根据本公开内容的另一个方面，提供了一种充电器系统，其包括：直流至直流转换器；以及功率控制器，其被耦接至直流至直流转换器。功率控制器包括控制逻辑和至少一个浮栅驱动器。至少一个浮栅驱动器包括：多个p沟道场效应晶体管FET，其被并联耦接在第一端子与第二端子之间，第一端子和第二端子被耦接至直流至直流转换器；多个p沟道预栅极驱动器，每个p沟道预栅极驱动器被耦接至多个p沟道FET中的一个p沟道FET的栅极；多个n沟道FET，其被并联耦接在第二端子与第三端子之间，第二端子和第三端子被耦接至直流至直流转换器；以及多个n沟道预栅极驱动器，每个n沟道预栅极驱动器被耦接至多个n沟道FET中的一个n沟道FET的栅极。控制逻辑发送一个或更多个第一控制信号，以基于直流至直流转换器的第一输出电压来激活多个p沟道预栅极驱动器中的第一数量的p沟道预栅极驱动器和多个n沟道预栅极驱动器中的第二数量的n沟道预栅极驱动器。
[0005]根据本公开内容的又另一个方面，提供了一种操作被耦接至降压
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升压转换器的通用串行总线C型(USB
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C)控制器的方法，包括：测量降压
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升压转换器的第一输出电压；基于第一输出电压确定第一驱动强度参数；将一个或更多个第一控制信号发送至第一多个p沟道预栅极驱动器中的第一数量的p沟道预栅极驱动器，第一多个p沟道预栅极驱动器中的
每个被耦接至在USB
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C控制器的第一端子与第二端子之间并联耦接的第一多个p沟道场效应晶体管(FET)中的一个；以及将一个或更多个第一控制信号发送至第一多个n沟道预栅极驱动器中的第二数量的n沟道预栅极驱动器，第一多个n沟道预栅极驱动器中的每个被耦接至在USB
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C控制器的第二端子与第三端子之间并联耦接的第一多个n沟道FET中的一个，其中，第一数量和第二数量与第一驱动强度参数相关联。
附图说明
[0006]在附图的各个图中以示例而非限制的方式示出本公开内容。
[0007]图1A是根据至少一个实施方式的具有耦接至降压
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升压转换器的可编程浮栅驱动器的通用串行总线(USB)C型控制器的框图。
[0008]图1B是根据至少一个实施方式的经编程以控制降压
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升压转换器的降压
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升压(BB)控制逻辑150的框图。
[0009]图2是根据至少一个实施方式的具有高侧浮栅驱动器和低侧浮栅驱动器的可编程浮栅驱动器的框图。
[0010]图3是示出根据至少一个实施方式的具有可编程浮栅驱动器的USB C型控制器的每个端口上的发射扫描的曲线图。
[0011]图4是根据至少一个实施方式由可编程浮栅驱动器控制的降压
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升压转换器的输出电压和峰值效率的表格。
[0012]图5A是示出根据至少一个实施方式的具有编程至第一电阻的可编程浮栅驱动器的第一电压信号的信号图。
[0013]图5B是示出根据至少一个实施方式的具有编程至第二电阻的可编程浮栅驱动器的第一电压信号的信号图。
[0014]图6A是示出根据至少一个实施方式的在具有编程至第一电阻的可编程浮栅驱动器的每个端口上的发射扫描的曲线图。
[0015]图6B是示出根据至少一个实施方式的在具有编程至第二电阻的可编程浮栅驱动器的每个端口上的发射扫描的曲线图。
[0016]图7是根据至少一个实施方式的具有功率控制器的双端口充电器系统的框图，功率控制器具有可编程浮栅驱动器。
[0017]图8是示出根据一些实施方式的用于USB设备的集成电路(IC)系统的框图，USB设备具有可编程浮栅驱动器，可编程浮栅驱动器在USB功率传输中具有可编程驱动强度。
[0018]图9是根据至少一个实施方式的驱动具有用于USB
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PD功率设备的可编程浮栅驱动器的降压
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升压转换器的方法的流程图。
[0019]图10是根据至少一个实施方式的驱动具有用于USB
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PD功率设备的可编程浮栅驱动器的降压
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升压转换器的方法的流程图。
具体实施方式
[0020]以下描述阐述了许多具体细节诸如具体系统、部件、方法等的示例，以提供对本文中针对诸如在USB功率传输(PD)应用中使用的、提供具有可编程驱动强度的可编程浮栅驱动器电路所描述的技术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，为了避免使本文中所描述的技术不必要地模糊，未详细描述公知的部件、元件或方法而是以简单的框图格式呈现。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”、“示例实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用串行总线C型USB
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C控制器，包括：第一浮栅驱动器，包括：多个p沟道场效应晶体管FET，其被并联耦接在第一端子与第二端子之间，多个p沟道预栅极驱动器，每个p沟道预栅极驱动器被耦接至所述多个p沟道FET中的一个p沟道FET的栅极，多个n沟道FET，其被并联耦接在所述第二端子与第三端子之间，以及多个n沟道预栅极驱动器，每个n沟道预栅极驱动器被耦接至所述多个n沟道FET中的一个n沟道FET的栅极；以及控制逻辑，其被耦接至所述第一浮栅驱动器，其中，所述控制逻辑发送一个或更多个第一控制信号，以基于被耦接至所述USB
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C控制器的降压
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升压转换器的第一输出电压来激活所述多个p沟道预栅极驱动器中的第一数量的p沟道预栅极驱动器和所述多个n沟道预栅极驱动器中的第二数量的n沟道预栅极驱动器。2.根据权利要求1所述的USB
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C控制器，其中，所述第一浮栅驱动器是被耦接至所述降压
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升压转换器的高侧开关的高侧浮栅驱动器。3.根据权利要求1所述的USB
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C控制器，其中，所述第一浮栅驱动器是被耦接至所述降压
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升压转换器的低侧开关的高侧浮栅驱动器。4.根据权利要求1所述的USB
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C控制器，其中，所述第一浮栅驱动器还包括：第二多个p沟道FET，其被并联耦接在第四端子与第五端子之间；第二多个p沟道预栅极驱动器，每个p沟道预栅极驱动器被耦接至所述第二多个p沟道FET中的一个p沟道FET的栅极；第二多个n沟道FET，其被并联耦接在所述第五端子与第六端子之间；以及第二多个n沟道预栅极驱动器，每个n沟道预栅极驱动器被耦接至所述第二多个n沟道FET中的一个n沟道FET的栅极，其中，所述控制逻辑还发送一个或更多个第二控制信号，以基于所述降压
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升压转换器的第一输出电压来激活所述第二多个p沟道预栅极驱动器中的第三数量的p沟道预栅极驱动器和所述第二多个n沟道预栅极驱动器中的第四数量的n沟道预栅极驱动器。5.根据权利要求4所述的USB
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C控制器，还包括第二浮栅驱动器，所述第二浮栅驱动器与所述第一浮栅驱动器相同，其中，所述第一浮栅驱动器被耦接至所述降压
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升压转换器的第一输入端和第二输入端，其中，所述第二浮栅驱动器被耦接至所述降压
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升压转换器的第三输入端和第四输入端。6.根据权利要求4所述的USB
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C控制器，其中，所述第一数量与所述第三数量相同，以及其中，所述第二数量与所述第四数量相同。7.根据权利要求1所述的USB
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C控制器，还包括：模数转换器ADC，其用于生成表示所述降压
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升压转换器的第一输出电压的第一数字值，其中，所述控制逻辑：基于所述第一输出电压来确定所述第一浮栅驱动器的第一驱动强度参数，其中，所述第一数量和所述第二数量与所述第一驱动强度参数相关联。8.根据权利要求7所述的USB
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C控制器，其中：
所述ADC生成表示所述降压
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升压转换器的第二输出电压的第二数字值；所述控制逻辑基于所述第二输出电压来确定所述第一浮栅驱动器的第二驱动强度参数，其中，所述第二驱动强度参数与所述多个p沟道预栅极驱动器中的要激活的第三数量的p沟道预栅极驱动器和所述多个n沟道预栅极驱动器中的要激活的第四数量的n沟道预栅极驱动器相关联；以及所述控制逻辑发送一个或更多个第三控制信号以基于所述第二输出电压来激活所述多个p沟道预栅极驱动器中的第三数量的p沟道预栅极驱动器和所述多个n沟道预栅极驱动器中的第四数量的n沟道预栅极驱动器。9.一种充电器系统，包括：直流至直流转换器；以及功率控制器，其被耦接至所述直流至直流转换器，其中，所述功率控制器包括控制逻辑和至少一个浮栅驱动器，所述至少一个浮栅驱动器包括：多个p沟道场效应晶体管FET，其被并联耦接在第一端子与第二端子之间，所述第一端子和所述第二端子被耦接至所述直流至直流转换器；多个p沟道预栅极驱动器，每个p沟道预栅极驱动器被耦接至所述多个p沟道FET中的一个p沟道FET的栅极；多个n沟道FET，其被并联耦接在所述第二端子与第三端子之间，所述第二端子和所述第三端子被耦接至所述直流至直流转换器；以及多个n沟道预栅极驱动器，每个n沟道预栅极驱动器被耦接至所述多个n沟道FET中的一个n沟道FET的栅极，其中，所述控制逻辑发送一个或更多个第一控制信号，以基于所述直流至直流转换器的第一输出电压来激活所述多个p沟道预栅极驱动器中的第一数量的p沟道预栅极驱动器和所述多个n沟道预栅极驱动器中的第二数量的n沟道预栅极驱动器。10.根据权利要求9所述的充电器系统，还包括：模数转换器ADC，其被耦接至所述控制逻辑；以及查找表LUT，其将多个输出电压与所述至少一个浮栅驱动器的多个驱动强度参数相关联，其中：所述ADC生成表示所述直流至直流转换器的第一输出电压的第一数字值；以及所述控制逻辑使用所述第一数字值在所述LUT中执行第一查找操作，以确定所述至少一个浮栅驱动器的第一驱动强度参数，其中，所述第一数量和所述第二数量与所述第一驱动强度参数相关联。11.根据权利要求10所述的充电器系统，其中：所述ADC生成表示所述直流至直流转换器的第二输出...

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