CN110494759A - Usb功率控制模拟子系统中的电流感测 - Google Patents

Usb功率控制模拟子系统中的电流感测 Download PDF

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Abstract

一种设备包括通用串行总线‑功率输送(USB‑PD)兼容的供电设备的功率控制模拟子系统。功率控制模拟子系统包括可编程电流感测电路和耦合到该功率控制模拟子系统的电流感测电阻器。功率控制模拟子系统被配置成将流经电流感测电阻器的电流同时与至少三个不同的参考值进行比较，例如，将感测电压与至少三个不同的参考电压进行比较。

Description

USB功率控制模拟子系统中的电流感测
相关申请
本申请是于2018年3月19日提交的第15/924,689号美国非临时申请的国际申请，该美国非临时申请要求于2017年5月18日提交的第62/508,141号美国临时申请的权益和优先权，所有申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及电子电路领域，尤其涉及由功率控制模拟子系统的可编程电流感测电路进行的电流感测。
背景
电子电路可以包括诸如电阻器、晶体管、电容器、电感器和二极管等的单独的电子组件，单独的电子组件被电流可以流过的导线或迹线连接。电子电路可以使用分立组件来构造，或更通常地被集成在集成电路中，在集成电路中组件和互连在诸如硅的公共衬底上形成。
附图简述
在附图的图中，本公开通过示例而非限制的方式被说明。
图1是根据一些实施例的功率输送系统的框图。
图2是根据一些实施例的示出串行总线功率输送设备的电路图。
图3是根据一些实施例的示出功率控制模拟子系统的电路图。
图4A-4B是根据一些实施例的示出串行总线功率输送设备的电路图。
图5示出了根据另一实施例的使用公共可编程参考发生器提供多个中断功能的方法的流程图。
图6是根据一些实施例的示出功率适配器功率输送系统的电路图。
图7是根据一些实施例的示出移动适配器功率输送系统的电路图。
图8是根据一些实施例的示出车辆充电器功率输送系统的电路图。
图9A是根据一些实施例的示出功率组(bank)功率输送系统的电路图。
图9B是根据一些实施例的示出功率组功率输送系统的电路图。
图10是根据一些实施例的示出笔记本电脑功率输送系统的电路图。
图11是根据一些实施例的示出可编程电流感测电路的电路图。
图12是根据一些实施例的示出图11的可编程电流感测电路的子部分(sub-portions)的电路图。
图13是根据一些实施例的示出图11的可编程电流感测电路的电流感测放大器的可编程输入端和相应的输出端的电路图。
图14是根据一些实施例的示出图13的电流感测放大器的更详细电路的电路图。
图15是根据一些实施例的具有偏移抵消电路的电流感测放大器的电路图。
图16是根据一些实施例的示出图15的电流感测放大器和图11-14的可编程电流感测电路的部分(portions)的电路图。
图17是根据一些实施例的图11的电流感测放大器中的放大器的第一级的电路图。
图18是根据一些实施例的图11的电流感测放大器中的放大器的第二级的电路图。
图19是根据一些实施例的电路的电路图，该电路有助于图13-14所示的电流感测放大器中的第一放大器和第二放大器的可调节增益。
图20是根据一些实施例的示出产生多个模拟输出电压的所公开的电流感测放大器的阶跃响应的曲线图。
图21A是根据一个实施例的示出所公开的电流感测放大器的阶跃输入电压的曲线图。
图21B是根据一个实施例的示出响应于图21A的阶跃输入电压电流感测放大器的模拟输出电压的曲线图。
图21C是根据一个实施例的示出响应于图21B的模拟输出电压，用于过流保护的比较器的输出的曲线图。
图21D是根据一个实施例的示出输入到图21C的比较器中的参考电压的曲线图。
图22A和图22B是根据一些实施例的用于图11的可编程电流感测电路的可编程性的参考电压发生器的电路图。
图23是根据一些实施例的作为图14的可编程电流感测电路中的多路复用器的替代方案的动态开关增益选项的电路图。
图24是根据一些实施例的使用斩波稳定架构的偏移抵消的电路图。
图25是根据一个实施例的方法的流程图，该方法感测电压以生成多个模拟输出电压用于同时比较。
详细描述
可编程电路可以是诸如集成电路(IC)的电子电路，其具有可重新配置以执行各种操作或功能的多个组件。与固定功能电路不同，可编程电路可以在操作期间(例如，现场可编程的，动态的)或在使用之前被编程(例如，配置或重新配置)以执行某些功能而不执行其他功能。此外，可以基于可编程电路(例如，运行时可配置的)的编程在操作期间配置或重新配置可编程电路。可编程电路可被重新编程多次，以执行不同的操作和功能。
应用需求增加了对具有提高的灵活性以支持多样化的应用的可编程电路的期望。设计人员的工作是为可编程电路带来功能以改善性能、成本，满足客户需求，以及改变功能块的用途来执行多种功能，而不是利用片外组件来支持一些操作。例如，可编程电路可能需要多个、可调节的感测和中断功能(例如，过压(OV)、欠压(UV)、过流以及短路检测)。各种功能可以被设计成独立的块(block)。每个独立块可能需要自己的参考发生器和可编程设置。例如，可编程电路可以具有两个电路，每个电路都具有自己的比较器和参考发生器(例如，电流感测放大器(CSA)和欠压过压(UVOV)检测电路)。传统上，参考发生器不为多个、同时的功能(例如过流保护(OCP)、短路保护(SCP)、功率因子校正(PFC)和同步整流(SR))提供参考信号。传统上，组件无法在可编程电路中被时分多路复用(例如，用于OV的比较器无法用于PFC)。使用可编程集成电路(IC)来实现各种模拟功能可能不适用于某些应用。例如，可编程集成电路可能不适用于通用串行总线-功率输送(USB-PD)Type-C(USB-TypeCTM、USB-CTM)应用。
本文描述的实施例可以通过提供串行总线兼容的供电设备(例如具有功率控制模拟子系统的串行总线功率输送(SBPD)设备，该功率控制模拟子系统具有用于提供多个中断功能的可编程参考发生器、多路复用器和比较器)来解决上面提到的挑战和其他挑战。SBPD(本文中又称为“源设备”)可以是USB兼容的供电设备。
在一些实施例中，SBPD设备可以包括寄存器组，用于存储寄存器值以编程参考电压。SBPD设备还可以包括耦合到寄存器组的中央处理单元(CPU)，用于将寄存器值存储在寄存器组中。CPU可以包括输入端，用于基于由SBPD设备完成的感测和监控接收来自SBPD的系统中断。SBPD设备还可以包括耦合到CPU和寄存器组的功率控制模拟系统。功率控制模拟系统可以包括可编程参考发生器，用于响应于相应的寄存器值生成相应的参考电压。功率控制模拟系统可以包括耦合到第一电压和第二电压的多路复用器，用于输出相应的选定电压。功率控制模拟系统可以包括比较器，比较器被耦合用于从可编程参考发生器接收相应的参考电压，并用于从相应的多路复用器接收相应的选定电压。每个比较器可以基于相应的电压条件向CPU输出相应的系统中断。在其他实施例中，比较器的输出可以是控制其他电路的控制信号，例如如本文描述的放电电路。
在相关的或单独的实施例中，功率控制模拟子系统包括可编程电流感测电路和耦合到该功率控制模拟子系统的电流感测电阻器。功率控制模拟子系统可以被配置成将流经电流感测电阻器的电流同时与至少三个不同的参考值进行比较，例如，将感测到的电压与至少三个不同的参考电压进行比较。电流感测电阻器可以耦合在功率控制模拟子系统和供电电压总线(VBUS)端子或接地端子之间。接地端子可以耦合到VBUS的接地返回路径。
更具体地，在各种实施例中，可编程电流感测电路可以包括耦合到电流感测电阻器的电流感测放大器。电流感测放大器可以感测电流感测电阻器两端的电压，并使用多个增益选项放大该电压，以生成多个模拟输出电压(数量上至少三个)。电流感测电路还可以包括耦合到电流感测放大器的多个比较器(数量上也至少是三个)，用于将各个模拟输出电压与从至少三个不同的参考电压中选择的相应参考电压进行比较。多个比较器中的第一比较器可以响应于检测到多个模拟输出电压中的第一模拟输出电压超过多个参考电压中相应的第一参考电压，生成用作系统中断的数字信号。每个比较器可以根据输入参考电压适合于检测的应用输出不同的警告或系统中断。例如，比较器可以各自触发指示诸如OCP、SCP、PFC和SR的条件的系统中断。
图1是功率输送系统100(在本文中又称为“系统”)的框图。系统100包括串行总线兼容的供电设备110。串行总线兼容的供电设备110的示例可以包括串行总线功率输送(SBPD)设备110或USB兼容的供电设备。可以注意到，作为示例，在本文中串行总线功率输送设备被称为SBPD设备。在一些实施例中，SBPD设备110是与USB-PD标准兼容或者更一般地与USB标准兼容的USB-PD设备。例如，SBPD设备110可用于基于输入电压(例如，Vbus_in 120，供电电压)提供输出电压(例如，Vbus_c 130，供电电压)。SBPD设备110可用于在限定的容差(例如，5％的容差)内并且以小的增量(例如，20毫伏(mV))提供Vbus c 130在一电压范围(例如，3伏(V)至22V)内的动态可编程性。动态可编程性可以指在设备通电时对不同的输出电压进行编程的能力。在一些实施例中，由SBPD设备110供应的电流还可以是可配置的和可编程的，并且支持例如从500毫安(mA)到5安培(A)的供应电流的范围。可以注意到，电压总线可以指Vbus_c 130在其上传导的物理连接(例如，总线)。
SBPD设备110可以包括功率转换器150(例如，AC/DC转换器)和功率控制模拟子系统160(例如，USB-PD控制器)。功率控制模拟子系统160可以包括可编程参考发生器230。可编程参考发生器230可以针对不同的功能(例如，OV、UV、OCP、SCP、PFC、SR等)生成多个参考电压。在实施例中，SBPD设备110连接到电源140。在一些实施例中，电源140可以是提供交流(AC)功率的壁式插座电源。在其他实施例中，电源140可以是不同的电源，如电池，并且可以向SBPD设备110提供直流(DC)功率。功率转换器150可以转换从电源140接收的功率(例如，将接收的功率转换成Vbus_in 120)。例如，功率转换器150可以是AC/DC转换器，并将来自电源140的AC功率转换成DC功率。在一些实施例中，功率转换器150是回扫转换器(例如基于光耦合器的回扫转换器)，其在输入端(例如，初级侧)和输出端(例如，次级侧)之间提供电流隔离。
在一些实施例中，SBPD设备110(例如，经由指定特定输出电压以及可能指定输出电流的通信信道(CC))向吸收设备170提供Vbus_c 130。SBPD设备110还可以向吸收设备170提供对接地电位(例如，接地180)的接入。在一些实施例中，Vbus_c 130的提供与USB-PD标准兼容。功率控制模拟子系统160可以从功率转换器150接收Vbus_in 120。功率控制模拟子系统160可以输出Vbus_in 130。在一些实施例中，功率控制模拟子系统160是与USB Type-CTM标准兼容的USB Type-CTM控制器。如将在以下的图中进一步描述的，功率控制模拟子系统160可以响应于Vbus_in 120和Vbus_c 130提供系统中断。
在一些实施例中，SBPD设备110的组件中的任何组件可以是IC的一部分，或者替代地，SBPD设备110的组件中的任何组件可以在它自己的IC中实现。例如，功率转换器150和功率控制模拟子系统160各自可以是具有单独的封装和引脚配置的分立IC。
在一些实施例中，SBPD设备110可以为笔记本电脑、软件狗、监视器、坞站、功率适配器、车辆充电器、功率组、移动适配器等提供完整的USB Type-CTM和USB-功率输送端口控制解决方案。
图2是根据一些实施例的示出串行总线功率输送设备200的电路图。SBPD设备200可以类似于如参照图1描述的SBPD设备110。为了方便和清楚起见，在本图中使用了图1中使用的组件的编号。SBPD设备200包括功率转换器150、功率控制模拟子系统160、Vbus_in120、Vbus_c 130和接地180。在其他实施例中，SBPD设备200可以包括相同的、更多的或更少的组件。出于说明而非限制的目的，功率控制模拟子系统160被示为分立设备(例如，在其自身封装中并具有输出引脚的IC)。
在一些实施例中，SBPD设备200可以包括功率转换器150、功率控制模拟子系统160和数字域190。数字域190可以包括寄存器组210和中央处理单元(CPU)220。寄存器组210可以存储寄存器值以编程参考电压。CPU 220可以耦合到寄存器组210。CPU 220可以将寄存器值存储在寄存器组210中。CPU 220可以包括输入端，其中每个输入端将接收相应的系统中断。
功率控制模拟子系统160可以耦合到寄存器组210和CPU 220。功率控制模拟子系统160可以包括可编程参考发生器230、多路复用器240、比较器250、电流感测放大器(CSA)260、电阻分压器270和下拉晶体管280。在一些实施例中，功率控制模拟子系统160包括生产者场效应晶体管(FET)290。在一些实施例中，生产者FET 290在功率控制模拟子系统160的外部。
可编程参考发生器230可以响应于寄存器值生成参考电压。例如，可编程参考发生器230可以响应于第一寄存器值生成第一参考电压，响应于第二寄存器值生成第二参考电压等。可编程参考发生器230可以是公共电压参考信号发生器(即，可以用于提供多种类型的系统中断)。每个参考电压可以指示用于相应的操作的相应可编程阈值(例如，第一参考电压指示用于第一操作的第一可编程阈值，第二参考电压指示用于不同于第一操作的第二操作的第二可编程阈值等)。
电阻分压器270a可以感测第一Vbus供电上的电压水平(例如，第一电压，Vbus_in120)。电阻分压器270b可以感测第二Vbus供电上的电压水平(例如，第二电压，Vbus_c130)。第一电阻分压器270a可以输出Vbus_in 120，并且第二电阻分压器120b可以输出Vbus_c 130。多路复用器240a-d中的每个多路复用器可以被耦合用于从第一电阻分压器270b接收Vbus_in 120的相应第一值，并用于从第二电阻分压器270b接收Vbus_c 130的相应第二值。
多路复用器240可以是模拟多路复用器。多路复用器240(例如，多路复用器240a-d)可以耦合到第一电压(例如，Vbus_in 120，输入电压)和第二电压(例如，Vbus_c 130，输出电压)。每个多路复用器240可以具有耦合到电阻分压器270a的第一输入端、耦合到电阻分压器270b的第二输入端以及耦合到比较器250的输出端，电阻分压器270a耦合到Vbus_in120，电阻分压器270b耦合到Vbus_c 130。多路复用器240a-d可以耦合到生产者FET的第一端子和第二端子，用于接收第一电压(Vbus_in 120)和第二电压(Vbus_c 130)，并用于输出第二多个参考电压。
比较器250(比较器250a-k)中的每个比较器可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收相应的参考电压。比较器250a-d中的每个比较器可以被耦合用于从多路复用器240a-d中的相应多路复用器接收相应的选定电压。比较器250a-d可以被配置成基于相应的电压条件向CPU 220输出相应的系统中断。比较器250e可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收相应的参考电压，并用于从耦合到Vbus_in 120的电阻分压器270a接收第一电压。比较器250f-k(例如，至少三个比较器)可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收相应的参考电压，并用于从CSA 260接收相应的输出电压。如将在以下的图中进一步描述的，比较器250a-k可以提供操作或功能(例如，中断功能等)。
在一些实施例中，可编程参考发生器230用于经由比较器250a-k中的每个比较器提供操作或功能。在一些实施例中，可编程参考发生器230用于(例如，经由比比较器250a-k更多的组件)提供比比较器250a-k的数量更多的操作或功能。在一些实施例中，可编程参考发生器230用于提供比比较器250a-k的数量更少的操作或功能(例如，UV、OV和OCP)。合并的参考源(即，可编程参考发生器230)可以使设备面积最小化，并且可以提供灵活性(例如，减少对具有不同特性的多个电路的需求)。比较器250的阵列可以使得能够同时监控SBPD设备200中的电压和电流(例如，比较器的阵列可以使得能够同时监控USB-PD设备中的电压和电流)。模拟MUX的阵列可以使SBPD设备200能够用于各种USB-PD应用中。功率控制模拟子系统160可以包括两个独立的输入参考电压信号(例如，Vbus_in 120和Vbus_c 130)以及CSA260。
在一些实施例中，单个参考电压被路由到各种功能块。每个块可以具有参考发生器和编程选项。在一些实施例中，所有模拟信号可以被转换成数字的，并且所有滤波和比较器功能可以在数字领域中执行(例如，可能不需要可编程参考发生器230)。在一些实现方式中，所有输入信号可以连接到任何比较器250(例如，用于创建完全可编程的十字开关(cross switch))。在一些实施例中，SBPD设备200可以应用于任何功率适配器系统(例如，不仅仅是USB-PD功率适配器)。
图3是根据一些实施例的示出功率控制模拟子系统300的电路图。功率控制模拟子系统300可以包括如参照图1-2所描述的功率控制模拟子系统160的一些类似组件。为了方便和清楚起见，在本图中使用了图1-2中使用的一些组件。
从概念上讲，功率控制模拟子系统300类似于图1-2的功率控制模拟子系统160工作。多条连接路径可以使功率控制模拟子系统300能够适应多种应用。使用不同的MUX电池类型(例如，20V、5V)可以在输入端支持不同的电压水平。
功率控制模拟子系统300可以包括可编程参考发生器230、MUX(例如，MUX240a-k、MUX340a-c、MUX342a-b、MUX344a-e、MUX346a-b、MUX348a-b、MUX350等)、比较器250a-k、电阻分压器270a-b、误差放大器(EA)310、模数转换器(ADC)320、电阻器-电容器(RC)滤波器330a-c以及逻辑或时钟滤波器360a-b。时钟滤波器360a-b可以使满足阈值长度的脉冲通过(例如，仅使足够长的脉冲通过)。时钟滤波器360a-b可以像RC滤波器一样工作，但是比RC滤波器占用更少的面积。时钟滤波器360a-b可以使用时钟来实现内部计数器。
功率控制模拟子系统300可以耦合到比较器250a-k和误差放大器(EA)310。
电阻分压器270a可以接收Vbus_in 120的输入，并且可以输出不同的电压(例如，Vbus_in 120的100％，Vbus_in 120的20％，Vbus_in 120的10％，以及Vbus_in 120的8％)。电阻分压器270b可以接收Vbus_c 130的输入，并且可以输出不同的电压(例如，Vbus_c 130的100％、Vbus_c 130的20％、Vbus_c 130的10％，以及Vbus_c 130的8％)。
MUX 340a-c可以从电阻分压器270a接收第一电压(例如，Vbus_in 120的8％)，并从电阻分压器270b接收第二电压(例如，Vbus_c 130的8％)。
MUX 342a-b可以从电阻分压器270a接收第一电压(例如，Vbus_in 120的10％)，并从电阻分压器270b接收第二电压(例如，Vbus_c 130的10％)。
MUX 344a-e可以从电阻分压器270a接收第一电压(例如，Vbus_in 120的20％)，并从电阻分压器270b接收第二电压(例如，Vbus_c 130的20％)。
MUX 346a可以从MUX 344a接收选定电压(例如，20％Vbus_in 120或20％Vbus_c130)，并从MUX 340a接收选定电压(例如，8％Vbus_c 130或8％Vbus_c 130)。MUX 346b可以从MUX 344b接收选定电压(例如，20％Vbus_in 120)，并从MUX 342a接收输出电压(例如，10％Vbus_in 120)。
MUX 348a可以从MUX 344e接收选定电压(例如，20％Vbus_in 120或20％Vbus_c130)，并从MUX 340c接收选定电压(例如，8％Vbus_in 120或8％Vbus_c 130)。MUX 348b可以(例如，经由RC滤波器330a)从CSA 260接收输出电压，并从MUX 348a接收输出电压。ADC320可以从MUX 348b接收输出电压。
MUX 350可以接收来自可编程参考发生器230的参考电压，以及1.2V的带隙参考电压。EA 310可以从MUX 350接收输出电压。
比较器250a-b可以提供过压(OV)和欠压(UV)检测。可以在任一Vbus引脚(即，Vbus_in或Vbus_c)上在从2V至25V的范围内变化的电压下检测OV和UV。
比较器250a可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收第一参考电压，并用于从MUX 240a接收第一选定电压。MUX 240a可以从(例如，从电阻分压器270a接收20％Vbus_in 120并从电阻分压器270b接收20％Vbus_c 130的)MUX 344c并从(例如，从电阻分压器270a接收10％Vbus_in 120并从电阻分压器270b接收10％Vbus_c 130的)MUX 342b接收选定电压。比较器250a可以基于确定Vbus_in 120或Vbus_c 130中的一个或更多个满足第一电压条件(例如，是小于第一最小阈值电压)来输出UV系统中断。
比较器250b可以被耦合用于从可编程参考发生器接收第二参考电压，并用于从MUX 240b接收第二选定电压。MUX 240b可以从(例如，从电阻分压器270a接收20％Vbus_in120并从电阻分压器270b接收20％Vbus_c 130的)344d接收选定电压，并从(例如，从电阻分压器270a接收8％Vbus_in 120并从电阻分压器270b接收8％Vbus_c 130的)MUX 340b接收选定电压。基于确定Vbus_in 120或Vbus_c 130中的一个或更多个满足第二电压条件(例如，是大于第二最大阈值电压)，比较器250b可以输出OV系统中断。
对Vbus_c 130的监控可以由比较器250d提供。Vbus_c监视器感测可以在Type-C附接时任一Vbus引脚处于0.8V(确定Vbus_in 120或Vbus_c 130是否大于0.8V)。
比较器250d可以被耦合用于从可编程参考发生器接收第三参考电压，并用于从MUX 240d接收第三选定电压。MUX 240d可以接收第一(例如，100％的)Vbus_in 120和(例如，100％的)Vbus_c 130。比较器250d可以被配置成基于确定第一电压或第二电压中的一个或更多个满足第三电压条件(例如，大于第三阈值电压(例如，0.8V))来输出Vbus监视器系统中断。
可编程Vbus_in放电控制可以由比较器250e和下拉晶体管280(见图2)提供。当达到目标电压时，比较器250e可以阻止下拉。
比较器250e可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收第四参考电压，并从第一电阻分压器接收Vbus_in 130(例如，10％的Vbus_in 130)。比较器250e可以被配置成基于确定Vbus_in 120满足第四电压条件(例如，基于确定SBPD设备110被关闭、基于确定目标电压被满足)来使Vbus_in 120放电。
短路保护(SCP)和过流保护(OCP)可以经由比较器250f和250g来提供(例如，提供SCP和OCP、过流检测和短路检测)。可以使用相同或独立的参考源(例如，带隙(BG)参考、深度睡眠(DS)参考)在各种、用户定义的水平上提供OCP和SCP。
比较器250f可被耦合用于从可编程参考发生器230接收第五参考电压，并用于从CSA 260接收第五输出电压。比较器250f可以被配置成基于确定第五输出电压满足第五电压条件(例如，大于第五阈值电压)来输出SCP系统中断。
比较器250g可被耦合用于从可编程参考发生器230接收第六参考电压，并用于从CSA 260接收第六输出电压。比较器250g可以被配置成基于确定第六输出电压满足第六电压条件(例如，大于第六阈值电压)来输出OCP系统中断。
功率因子校正(PFC)和同步整流(SR)可以由比较器250f-k提供。可以在各种、用户定义的水平上同时提供PFC和SR。
比较器250h可被耦合用于从可编程参考发生器230接收第七参考电压，并用于从CSA 260接收第七输出电压。比较器250h可以被配置成基于确定满足第七电压条件来输出PFC系统中断(例如，以启用PFC)。时钟滤波器360a可以响应于满足相应的阈值而从比较器250h接收输出。
比较器250i可被耦合用于从可编程参考发生器230接收第八参考电压，并用于从CSA 260接收第八输出电压。比较器250i可以被配置成基于确定满足第八电压条件来输出PFC系统中断(例如，以禁用PFC)。响应于满足第八电压条件，相应的时钟滤波器可以从比较器250i接收输出。
比较器250j可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收第九参考电压，并用于从CSA 260接收第九输出电压。比较器250j可以被配置成基于确定满足第九电压条件来输出SR系统中断(例如，以启用SR)。响应于满足第九电压条件，时钟滤波器360b可以从比较器250j接收输出。
比较器250k可以被耦合用于从可编程参考发生器230接收第十参考电压，并用于从CSA 260接收第十输出电压。比较器250k可以被配置成基于确定满足第十电压条件来输出SR系统中断(例如，以禁用SR)。响应于满足第十电压条件，相应的时钟滤波器可以从比较器250k接收输出。
对Vbus_in 120和Vbus_c 130电压的监控可以由ADC 320提供。ADC 320可以被耦合用于从MUX 348b接收输出。MUX 348b可被耦合用于(例如，经由RC滤波器330a)从CSA 260接收输出电压，并用于从MUX 348a接收选定电压。MUX 348a可以从(例如，接收20％的Vbus_in 120和20％的Vbus_c 130的)MUX 344e接收选定电压，并从(例如，接收8％的Vbus_in120和8％的Vbus_c 130的)MUX 340c接收选定电压。
可以由比较器250c_p和250c_m提供对Vbus_in 120或Vbus_c 130电压水平的附加监控，以控制电源转换(例如，vsrc_new_p、vsrc_new_m)。比较器250c_p和250c_m可以确定电压是否已经超过阈值电压或者达到(reach)阈值电压范围。
比较器250c_p可以被耦合用于从可编程参考发生器接收相应的参考电压，并用于从MUX 240c_p接收第三选定电压。MUX 240c_p可以从MUX 346a接收选定电压，并(经由RC滤波器330b)从CSA 260接收输出电压。MUX 346a可以从(例如，接收20％的Vbus_in 120和20％的Vbus_c 130的)MUX 344a接收选定电压，并从(例如，接收8％的Vbus_in 120和8％的Vbus_c 130的)MUX 340a接收选定电压。比较器250c_p可以被配置成基于确定Vbus_in 120或Vbus_c 130中的一个或更多个满足相应的电压条件(例如，是在相应的值范围内)，输出电压源(Vsrc)系统中断。
比较器250c_m可以被耦合用于从可编程参考发生器接收相应的参考电压，并用于从MUX 240c_m接收选定电压。MUX 240c_m可以从MUX 346b接收选定电压，并(经由RC滤波器330b)从CSA 260接收输出电压。MUX 346b可以从(例如，接收20％的Vbus_in 120和20％的Vbus_c 130的)MUX 344b接收选定电压，并从(例如，接收10％的Vbus_in 120和10％的Vbus_c 130的)MUX 342a接收选定电压。比较器250c_p可以被配置成基于确定Vbus_in 120或Vbus_c 130中的一个或更多个满足相应的电压条件(例如，是在相应的值范围内)来输出Vsrc系统中断。
EA 310可以被耦合用于从MUX 350接收选定输出。MUX 350可被耦合用于从可编程参考发生器230接收相应的参考电压，并用于接收1.2V参考(例如，替代的1.2V参考)。在一个实施例中，1.2V参考是基于1.2V带隙参考。在另一实施例中，1.2V参考是基于0.74V深度睡眠参考。
图4A-4B是根据一些实施例的示出串行总线功率输送设备400的电路图。SBPD设备400可以包括如参照图1-2描述的SBPD设备110和200的一些类似组件。为了方便和清楚起见，在本图中使用了图1-2中使用的一些组件。
从概念上讲，SBPD设备400类似于图1-2的SBPD设备110和200工作。
SBPD设备400可以包括功率转换器150和功率控制模拟子系统160。功率转换器可以耦合到电源140。
功率转换器150可以向功率控制模拟子系统提供Vbus_in 120。功率转换器可以具有感测电阻器(Rsense)410，Rsense 410用于将Vbus_in 130转换成CSA电压(例如，电流感测正极(CSP)420)。CSP 420可以是小于Vbus_in 120并且将被CSA 260放大的电压。CSA 260可以被耦合用于从Rsense 410接收CSP 420，并用于从寄存器组210接收一组寄存器值(例如，六个寄存器值)。CSA 260可以输出一组输出值(例如，七个输出值)，相应的输出值用于比较器250f-k中的每个比较器以及相应的输出值用于EA 310。
EA 310可以被耦合用于从寄存器组210接收寄存器值，用于从可编程参考发生器230接收相应的参考电压，以及耦合到Vbus_in 120。EA 310可以向功率转换器150输出FB和CATH。
功率控制模拟子系统160可以包括耦合到Vbus_in 120的一个或更多个静电放电(ESD)电路430(例如，ESD 430a-b)。功率控制模拟子系统160可以包括耦合到Vbus_in 120的一个或更多个下拉晶体管280(例如，下拉晶体管280a-d)。功率控制模拟子系统160可以包括耦合到Vbus_in 120的调节器440。调节器440可以为功率控制模拟子系统160提供内部供电(例如，调节器440可以提供3-5V，并且Vbus_in 120可以是3-20V)。
图5示出了根据另一实施例的使用公共可编程参考发生器提供多个中断功能的方法的流程图。方法500可由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)的处理逻辑执行。在一些实施例中，方法500全部或部分地由SBPD设备110、200执行。在一些实施例中，方法500由功率控制模拟子系统160或300执行。在一些实施例中，方法500由可编程参考发生器230、多路复用器240和比较器250执行。
方法500开始于框505，在框505处，执行该方法的处理逻辑通过可编程参考发生器230生成第一多个参考电压。在框510处，处理逻辑通过耦合到生产者FET 290的第一端子和第二端子的多个多路复用器中的每个多路复用器接收第一电压(Vbus_in)和第二电压(Vbus_c)。在框515处，处理逻辑通过多个多路复用器(例如，多路复用器240a-d)输出第二多个参考电压。在框520处，处理逻辑通过多个比较器(例如，比较器250a-d)中的每个比较器从可编程参考发生器230接收第一多个参考电压中的相应参考电压，并从多个多路复用器(例如，多路复用器240a-d)中的相应的多路复用器接收第二多个参考电压中的相应选定电压。在框525处，基于相应的电压条件，处理逻辑通过多个比较器(例如，比较器250a-d)中的每个比较器输出相应的系统中断。
在一些实施例中，方法500由可编程参考发生器230、多路复用器240和比较器250执行。在框505处，可编程参考发生器230生成第一多个参考电压。在框510处，多路复用器240(例如，多路复用器240a-d)输出第二多个参考电压。在框515处，多个比较器250(例如，比较器250a-d)中的每个比较器从可编程参考发生器230接收第一多个参考电压中的相应的参考电压，并从多个多路复用器(例如，多路复用器240a-d)中的相应多路复用器240接收第二多个参考电压中的相应选定电压。在框520处，多个比较器250(例如，比较器250a-d)中的每个比较器基于相应的电压条件输出相应的系统中断。
图6是根据一些实施例的示出功率适配器功率输送系统600的电路图。功率转换器可以包括变压器610、光耦合器设备620和补偿网络630。功率控制模拟子系统160可以包括USB Type-CTM端口640。功率控制模拟子系统160可以控制功率适配器(例如，功率控制模拟子系统160可以通过经由光耦合器设备620向初级变压器控制(未示出)发送反馈信号来控制源DC电压)。可以监控生产者FET 290两侧上的电压(例如，Vbus_in 120和Vbus_c 130)的电压状态，以确定适当的控制模式。在一些实施例中，功率控制模拟子系统160包括生产者FET 290。在一些实施例中，生产者FET 290在功率控制模拟子系统160的外部。功率控制模拟子系统160可以包括CSA 260，并且CSA 260可用于监控由连接到USB Type-CTM端口640(例如，Type-C连接器)的任何设备汲取的电流。
图7是根据一些实施例的示出移动适配器功率输送系统700的电路图。移动适配器功率输送系统700可以包括直接反馈控制。外部集成电路(IC)(例如，功率控制模拟子系统160)可用于控制变压器710(例如，适配器变压器)的初级侧。外部IC可以具有控制由(例如，代替图6所示的二极管)连接到变压器710的次级绕组的NFET 720(例如，n型JFET晶体管、n型的结场效应晶体管)示出的同步整流(SR)机制的能力。
图8是根据一些实施例的示出车辆充电器功率输送系统800的电路图。在一些实施例中，车辆充电器功率输送系统800是Type-C/Type-A车辆充电器。车辆充电器功率输送系统800可以包括功率转换器150和功率控制模拟子系统160。功率转换器150可以包括耦合到电源140并耦合到功率控制模拟子系统160的调节器810a和调节器810b。功率控制模拟子系统160可以包括提供者FET 820、Type-A插座830和Type-C插座840。在一些实施例中，功率控制模拟子系统160包括提供者FET 820。在一些实施例中，提供者FET 820在功率控制模拟子系统160的外部。当连接到电池源(例如，电源140)时，串行总线功率输送设备400可以充当功率控制器(例如，而不是适配器)。电源140提供能由Type-C吸收设备(例如，吸收设备170)经由Type-C插座840汲取的功率。
图9A是根据一些实施例的示出功率组功率输送系统900的电路图。功率组功率输送系统900可以包括电源140(例如，电池)、功率转换器150和功率控制模拟子系统160。电源140可以提供电池电压(例如，Vbattery 980)。功率转换器150可以包括电池充电器910、调节器920a和调节器920b。在一些实施例中，功率转换器150包括低压差线性调节器(LDO)930。功率控制模拟子系统160可以包括Type-C插座940、Type-A插座950、消费者FET 960和提供者FET 970。在一些实施例中，功率控制模拟子系统160包括消费者FET 960和/或提供者FET 970。在一些实施例中，消费者FET 960和/或提供者FET 970在功率控制模拟子系统160的外部。
功率组功率输送系统900示出了如何能将功率控制模拟子系统160放置在Type-C电缆的任一侧上。功率组功率输送系统900可以监控供电状态。响应于被放置在电缆的“吸收”侧上，电源140(例如，电池)能被充电。响应于被放置在电缆的“源”侧上，电源140(例如，电池)能供电。
图9B是根据一些实施例的示出功率组功率输送系统900的电路图。图9B示出了包括Vbus_in 120、Vbus_c 130、Vbattery 980和Vregulator 990的功率控制模拟子系统160。功率控制模拟子系统160还包括消费者FET 960和提供者FET 970。在一些实施例中，功率控制模拟子系统160包括消费者FET 960和/或提供者FET 970。在一些实施例中，消费者FET960和/或提供者FET 970在功率控制模拟子系统160的外部。
图10是根据一些实施例的示出笔记本电脑功率输送系统1000的电路图。笔记本电脑功率输送系统1000可以包括电源140和SBPD设备110。SBPD设备110可以包括功率转换器150、功率控制模拟子系统160和数字域190。功率转换器150可以包括变压器1030、初级控制1010和SR控制1020(例如，次级控制)。
图11是根据一些实施例的示出可编程电流感测电路1100的电路图。还被示出的功率转换器150表示在功率系统(本文中特别强调图1的USB兼容的供电设备110)中执行供电总线(VBUS)118的初级和次级控制的芯片。功率控制模拟系统160可以提供电路来监控Vbus_in 120供电电压(例如，VBUS信号)，响应于某些电流水平触发系统中断，并且提供模拟反馈，使得能够对Vbus_in 120进行连续的电流控制。功率控制模拟系统160可以包括可编程电流感测电路1100，可编程电流感测电路1100可以耦合到功率转换器150。
在各种实施例中，可编程电流感测电路1100可以包括电流感测电阻器(Rsense)410(例如，如果功率转换器150缺少Rsense 410)、电流感测放大器(CSA)260、多个(例如，至少三个)比较器250f-k、误差放大器(EA)310、可编程参考发生器230和寄存器组210。电流感测电阻器410可以耦合在功率控制模拟子系统160和供电电压总线(VBUS)端子1103(例如，高侧)或接地端子1105(例如，如图所示，低侧)之间。接地端子1105可以耦合到承载Vbus_in120的VBUS 118的接地返回路径。
在一些实施例中，功率控制模拟子系统160可以(例如，经由可编程电流感测电路1100)被配置成将流经Rsense 410的电流同时与至少两个不同的参考值(例如，至少两个不同的参考电压)进行比较，以执行与Vbus_in 120的电流水平相关的故障检测和监控。更具体地，CSA 260可以包括耦合到Rsense 410的端子(例如，CSP 420)，以便感测Rsense 410两端(例如，CSP 420和接地端子1105之间)的电压。CSA 260可以使用多个增益选项进一步放大电压，以生成多个模拟输出电压或信号。寄存器组210可以提供增益选择信号1107来编程CSA 260，以根据那些多个增益选项输出七个(或更多或更少)模拟输出电压。不同模拟输出电压中的每个模拟输出电压可以指示Vbus_in 120的电流水平，但是现在作为放大版本，用其与各自不同的参考电压进行比较。如图所示，CSA 260生成七个模拟输出电压，其中六个可以输入到多个比较器250f-k中的每个比较器的一个中。
附加地或替代地，七个模拟输出电压中的一个模拟输出电压可以被输入到误差放大器310中，以提供模拟反馈信号(FB信号)，这将被更详细地讨论。模拟FB信号可以在(例如，在节点处)耦合到VBUS 118的分压器1111的中点处提供对源电流或吸收电流的恒流控制能力，以调节VBUS的电压，这又间接地调节Vbus_in 120的电流。分压器1111仅仅是转换电路的一个示例，其可以将模拟FB信号转换成电流，该电流调节耦合到VBUS 118的节点处的电压，这将维持Vbus_in 120信号的近似恒定电流。
在各种实施例中，可编程参考发生器230可以并行地(例如，同时地(simultaneously))生成多个参考电压(例如，至少三个参考电压)，这将参照图22A-22B更详细地解释。可编程参考发生器230可以从寄存器组210获取寄存器值(例如，vref_selx[m:0])，并编程供多个比较器250f-k、SRSS 1113和EA 310使用的参考电压。通过这种方式，每个参考电压可以提供不同的阈值电压，多个比较器250f-k中的每个相应的比较器和EA 310可以参照该不同的阈值电压同时进行比较，并且基于该比较，每个比较器可以生成数字输出(例如，out_d<#>信号和模拟FB信号)。模拟输出电压的监控水平(例如，阈值电压)可以覆盖轻负载和相对高的负载，例如，VBUS 118上0.1A范围中的小电流水平到几十安培范围中的大电流水平。SRSS 1113可以提供带隙参考电压(vbg)，可编程参考发生器230可以使用该带隙参考电压来生成所有其他参考输出电压。
例如，当比较器中的一个比较器确定其(来自CSA 260的)模拟输出电压超过从可编程参考发生器230输入的编程参考电压时，该比较器可以输出数字信号，以根据输入参考电压适于检测的应用来触发不同的警告或系统中断。根据Vbus_in 120的电流水平和参考电压的电压水平，多于一个的比较器可以同时输出数字信号来触发系统中断。例如，比较器可以分别触发指示诸如OCP、SCP、PFC和SR的条件的系统中断。
图12是根据一些实施例的示出图11的可编程电流感测电路1100的子部分的电路图。例如，子部分包括CSA 260、EA 310和多个比较器250f-k，多个比较器250f-k中示出了SCP比较器1212(用于短路保护)和SR_OFF比较器1214(用于关闭同步整流)。短路保护(SCP)模拟输出电压(out_scp)还可以从Rsense两端的Vsense的固定增益放大中独立地并同时地生成，这将参考图13和表3进行更详细地讨论。
在一个实施例中，CSA 260可以感测Rsense 410两端的电压，用两个放大器结构放大该电压，并且同时向比较器250f-k和EA 310输出模拟输出电压(out_a<#>)。SCP比较器1212可以将SCP模拟输出电压(out_scp)与SCP参考电压(vref_in<0>)进行比较，以生成SCP数字输出信号(例如out_d[0])，响应于短路检测，该信号可以触发关闭设备110。例如，响应于SCP模拟输出电压超过SCP参考电压，SCP数字输出信号可以触发SCP系统中断。
作为比较器功能的示例的方式，如前所讨论的，SR_OFF比较器1214可以将模拟输出电压(例如out_a<5>)与参考电压(例如，vref_in[5])进行比较，以生成数字输出信号(例如out_d[5])，该数字输出信号可以触发比较器250j关闭同步整流。比较器250f-k和EA 310可以同时运行，以检测多个不同的故障或警告条件，从而针对这些故障或警告条件生成多个不同的系统中断。
在一个实施例中，在恒流模式下，模拟输出电压中的一个模拟输出电压(out_d<#>)是至EA 310的恒流控制输入(cc_ctrl_in)。EA 310可以(例如，用EA比较器1218)将恒流控制输入与来自可编程参考发生器230的电压参考(例如，vref_cc)进行比较，以生成恒流控制输入和vref_cc电压参考之间的差。EA 310可以通过其跨导(Gm)放大该差，以在耦合到转换电路的反馈线上生成模拟FB信号，该转换电路例如是参照图11所讨论的功率转换器150的分压器1111。因此，EA 310可以是运算跨导放大器(OTA)，或者是其差分输入电压产生输出电流的类似放大器。反馈线路中的调节电流可导致分压器1111的底部电阻器两端的电压改变，这导致VBUS 118上Vbus_in 120的电压改变。
图13是根据一些实施例的示出图11的可编程电流感测电路1100的电流感测放大器(CSA)260的可编程输入端和相应的输出端的电路图。图14是根据一些实施例的示出图13的电流感测放大器260的更详细电路的电路图。
参照图13-14，CSA 260可以包括具有两个放大器的模拟级1360，两个放大器中的每个放大器可以通过根据可编程增益(例如，经由乘法)将Vsense(来自经过Rsense 410的Isense)放大来操作，以产生模拟输出电压，其中一个模拟输出电压被选择用于输出。在各种实施例中，可以通过输入信号(例如，数字信号)对增益进行编程，输入信号调节感测到的电压(Vsense)的放大、偏移和微调，以便同时生成多个可用的模拟输出电压。可以从可用的模拟输出电压中进行选择，以输出至少六个模拟输出电压(out_a1至out_a6)。短路保护(SCP)模拟输出电压(out_scp)还可以从Vsense的固定增益放大中独立地并同时地产生，这将在后面更详细地讨论。因为这些模拟输出电压全部将同时对比较器250f-k和EA 310变得可用，以用于同时监控的目的，所以CSA 260可以同时为应用中的每一个提供不同的增益选项，并连同将由EA 310在恒流模式下使用的单独的增益选项和输出一起提供，这已经讨论过。
在各种实施例中，CSA 260可以提供宽范围的增益，以覆盖1毫伏(mV)到大约70毫伏(或更大)的Vsense范围。增益可以从并联布置的两个放大器获得，即从第一放大器1304和第二放大器1308获得。在一个实施例中，如将参考图19更详细地讨论的，第一放大器1304可以在从5至35的范围内提供较低的增益(例如，5、10、20和35)，并且第二放大器可以在从50至150的范围内提供较高的增益(例如，50、75、125和150)。
CSA 260还可以包括：根据模拟级1360的放大器将时钟分频成可用频率的时钟分频器1312、电流参考发生器(Iref Gen)1314、具有固定增益的单独的短路保护(SCP)放大器1320、多个增益选择位1323、多个增益选择位1327，多个增益微调位1331以及多个偏移微调位1333。Iref发生器1314可以接收片上系统参考电流(iref)，并产生激活两个放大器1304和1308以及激活SCP放大器1320所需的偏置电流。第一放大器1304和第二放大器1308都可以分别通过多个偏移微调位1333和多个增益微调位1331来对偏移和增益进行微调，这将参照图19更详细地讨论。
进一步参照第一放大器1304和第二放大器1308，直流(DC)增益可以是方程(1)给出的电阻器的比率。
电阻器Rf和R1耦合到第一放大器1304和第二放大器1308(图13-14)。因此，可以使用电阻链和不同的抽头点(和/或增益微调)来调节增益，如将参照图19更详细讨论的。
在各种实施例中，第一放大器1304用于(例如，使用较低的增益值)将感测到的电压(Vsense)同时放大成第一多个模拟输出电压。第一组多路复用器1424可以耦合到第一放大器1304，并用于响应于来自第一组增益选择位1323A中的第一增益控制信号，选择第一多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压。例如，在图14中，第一组多路复用器1424从左到右可包括：从四个增益抽头中进行选择以用于OCP的第一多路复用器、从四个增益抽头中进行选择以关闭PFC的第二多路复用器、从四个增益抽头中进行选择以开启PFC的第三多路复用器、从四个抽头中进行选择以关闭SR的第四多路复用器、从四个抽头中进行选择以开启SR的第五多路复用器以及从四个增益抽头中进行选择以用于去往EA 310的模拟输出电压的第六多路复用器。增益选择位1323A可以选自图13的增益选择位1323中提供的那些。
在相关的各种实施例中，第二放大器1308将Vsense同时放大成第二多个模拟输出电压，该第二多个模拟输出电压由于被更高的增益值放大而超过第一多个模拟输出电压。第二组多路复用器1426可以耦合到第二放大器1308，并用于响应于来自第二组增益选择位1323B中的第二增益控制信号，选择第二多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压。例如，在图14中，第二组多路复用器1426从左到右可包括：从四个增益抽头中进行选择以用于OCP的第一多路复用器、从四个增益抽头中进行选择以关闭PFC的第二多路复用器、从四个增益抽头中进行选择以开启PFC的第三多路复用器、从四个抽头中进行选择以关闭SR的第四多路复用器、从四个抽头中进行选择以开启SR的第五多路复用器、以及从四个增益抽头中进行选择以用于去往EA 310的模拟输出电压的第六多路复用器。增益选择位1323B可以选自图13的增益选择位1323中提供的那些。
进一步参照图14，CSA 260可以包括耦合到第一组多路复用器1424和第二组多路复用器1426的第三组多路复用器1436。第三组多路复用器1426中的每个多路复用器可以耦合到针对特定应用或操作(例如，OCP、PFC、SR或EA)具有一组四个增益抽头的第一组多路复用器1424的第一多路复用器，并且可以耦合到例如针对该相同的四个增益抽头但处于与第二放大器1308相关联的较高增益水平处的第二组多路复用器1426的相应的第二多路复用器。以这种方式，CSA 260可以通过第三组多路复用器1426为任何给定的应用或操作提供从较低增益选项或较高增益选项中选择的这一选择。例如，响应于来自增益选择位1327中的模拟电压增益选择信号，第三组多路复用器1436中的每个多路复用器可以从第一多个模拟输出电压中的一个(由第一组多路复用器1424中的一个多路复用器选择)和第二多个模拟输出电压中的一个(由第二组多路复用器1426中的一个多路复用器选择)之间选择模拟输出电压。以这种方式，可以生成六个模拟输出电压(out_a1至out_a6)。
在一个实施例中，SCP放大器1320可以与第一放大器1304和第二放大器1308分离，并且可以不具有针对偏移的抵消或微调。例如，增益可以固定在5、10、15等，并且是不可调的。短路的标称电流可以选择为16A。SCP放大器1320可以包括SCP比较器1321，用SCP比较器1321来触发SCP输出(out_scp)。
图15是根据一些实施例的具有偏移抵消电路1500的电流感测放大器(CSA)260的电路图。第一放大器1304和第二放大器1308中的每一个都可以是差分放大器，以放大Rsense 410电阻器两端感测到的电压的差。如所讨论的，经过Rsense 410电阻器的电流在CSP 420端子处被感测，并且可以使用具有可编程增益的非反相配置来放大。CSA 260提供了通过输入控制总线av_<#>和av_sel_<#>设置其标称增益的能力(图13-14)。
除了采用不同的增益选项之外，第一放大器1304可以与第二放大器1308基本相同。相应地，图15将仅参照第一放大器1304进行描述，但是应当理解，第二放大器1308将包括类似的结构和功能。在一个实施例中，第一放大器1304可以包括第一放大器级1504和第二放大器级1508，每个放大器级可能具有内部偏移电压，为了最佳性能，将抵消内部偏移电压。第一放大器1304和第二放大器1308的抵消电路1500可以包括可编程时钟1505和低通滤波器(LPF)1515。第一放大器1304和第二放大器1308中的每一个都可以使用抵消电路1500连续地抵消相应的内部偏移电压(例如，在大约0.6mV到0.7mV的范围内，或者近似0.65mV)，尽管理解可以设想替代的抵消电路(参见图24)。
在各种实施例中，可编程时钟1505可以包括位于第一放大器级1504的输入端的第一时钟开关1505A和位于第二放大器级1508的输入端的第二时钟开关1505B，以便抵消(或基本抵消)第一放大器1304的内部输入偏移电压。在一个实施例中，相同的抵消(包括1505A和1505B)可以针对第二放大器1308重复。每个时钟开关1505A和1505B(例如，时钟开关组)可以采用连续时间校正来减小CSA 260的内部偏移电压(Vos或-Vos)，该内部偏移电压又被称为第一放大器1304(和第二放大器1308)的输入偏移电压。因为内部偏移电压影响CSA260的精度，所以降低输入端处的内部偏移可以确保CSA 260的良好性能。
偏移抵消采用可以由可编程参考发生器230提供的时钟1502(例如，可编程时钟1505的输入)。时钟1502可以由内部振荡器或外部时钟提供。内部振荡器频率范围可以在近似1-6MHz之间。CSA 260可以在时钟分频器1312(图13)内采用四分频配置以获得在近似0.25-1.5MHz之间的可用时钟范围。当使用外部时钟时，近似2MHz用于在时钟分频器1312的输出端处获得标称的0.5MHz时钟。
时钟1502可以触发时钟开关1505A和1505B以将与第一放大器级1504相关联的内部偏移电压转换(例如，斩波(chop))为较高的频率，然后该较高的频率最终被LPF 1515滤除。较高的频率可以在时钟1502(fch)和时钟1502的互补时钟(f_nch)之间交替。更具体地，互补的时钟(fch和f_nch)可以使输出信号(例如，每个模拟输出电压的输出信号)围绕预期的DC平均在任一方向上摆动到与内部偏移电压相关的水平，例如+/-Vos。这在预期的DC平均上形成可以被LPF 1515滤除的电压纹波。以这种方式，LPF 1515可以连续地滤除与第一放大器1304和第二放大器1308相关联的输入偏移电压。
在各种实施例中，当可以使用第一时钟开关1505A和第二时钟开关1505B将第一放大器级1504的内部偏移电压转换为频率fch时，在第一时钟开关1505A和第二时钟开关1505B中，时钟生成可以由偏移抵消使能信号(例如，图13中所示的os1_en)控制。两个放大器级的输出可以是以预期的电压水平为中心，在时钟频率上具有+/-Vos的纹波，这在图15中第二放大器1308上方的插图中示出。如上面提到的，然后可以用低通滤波器1515去除该Vos纹波。该方法还去除了系统中的低频噪声。
图16是根据一些实施例的的示出图15的电流感测放大器(CSA)260和图11-14的可编程电流感测电路1100的一部分的电路图。可编程电流感测电路110示出了针对每个相应的模拟输出电压out_a<6:0>的附加低通电阻式-电容式(RC)滤波器1601a_1至1601a_n。在每个模拟输出电压进入多个比较器250f-k中各自的比较器之前，每个低通RC滤波器可以进一步对每个模拟输出电压进行滤波。
此外，另外参照图13，可以提供单独的接地焊盘(pad_vgnd)仅用于到第一放大器1304和第二放大器1308的增益电阻器的连接，以使由接地侧IR电压降引入的偏移误差最小化。该焊盘可以焊接到接地端子引脚。
图17是根据一些实施例的图11的电流感测放大器中的放大器的第一级1704的电路图。放大器可以是第一放大器1304或第二放大器1308中的任一个。第一级1704可以是全差分级，其包括电平移位器1709以将输入的电平提高阈值。有源电流镜像负载1710可以使用添加到任一侧的设备来针对偏移校正进行微调，如图17的偏移微调1713所示，这参照图19更详细地讨论。第一级1704还可以在要求的偏置电平上偏置第二级(图18中的1808)。
图18是根据一些实施例的图11的电流感测放大器中的放大器的第二级1808的电路图。放大器可以是第一放大器1304或第二放大器1308中的任一个。第二级1808可以是PMOS折叠级联，并且是单端的。输出电阻器可以由PFET 1812驱动，以允许最高增益尽可能地接近供应值，这允许放大器1304或1308在饱和之前正确地放大较高的VSENSE值。
图19是根据一些实施例的电路的电路图，该电路有助于图13-14所示的电流感测放大器(CSA)260中的第一放大器1304和第二放大器1308的可调节增益。另外参照图13-14，第一放大器1304可以包括具有多个抽头位置的第一电阻器链1904，以提供多个第一增益(例如5、10、20和35)，这些第一增益一起生成第一组模拟输出电压1910。为了提供微调增益，第一可变电阻器1905可以与第一电阻器链1904串联连接，其中可以基于来自多个增益微调位1331的第一输出增益微调信号(av1_tr[3:0])来选择到第一可变电阻器1905的反馈连接点。另外，第二放大器1308可以包括具有多个抽头位置的第二电阻器链1914，以提供多个第二增益(例如50、75、125和150)，这些第二增益一起生成第二组模拟输出电压1920。第二可变电阻器1914可以与第二电阻器链1914串联连接，其中可以基于多个增益微调位1331的第二输出增益微调信号(av2_tr[3:0])选择到第二可变电阻器1915的反馈连接点。
在各种实施例中，来自第一组增益选择位1323A(例如，av_<#>[1:0])的第一增益控制信号可以经由第一组多路复用器1424中的多路复用器1424A选择第一组模拟输出电压1910中的第一模拟输出电压，第一组模拟输出电压1910可以分别对应于经由第一电阻器链1904可用的四个增益。来自第二组增益选择位1323B(例如，av_<#>[3:2])的第二增益控制信号可以经由第二组多路复用器1426中的多路复用器1426A选择第二组模拟输出电压1920中的第二模拟输出电压，第二组模拟输出电压1920可以分别对应于经由第二电阻器链1914可用的四个增益。来自增益选择位1327(例如，av>sel_<#>)的模拟电压增益选择信号然后可以经由第三组多路复用器1436中的多路复用器1436A选择第一模拟输出电压或第二模拟输出电压中的一个。这些单独的多路复用器中的每一个都可以被复制用于由CSA 260输出的所有六个模拟输出电压。
继续参照图13-14和图19，第一放大器1304还可以以基于多个偏移微调位1333的第一输入偏移微调信号(os1_tr[4:0])的量来调节其输入偏移电压。第二放大器还可以以基于多个偏移微调位1333的第二输入偏移微调信号(os2_tr[4:0])的量来调节其输入偏移电压。os1_en和os2_en信号用于启用或禁用参照图15所讨论的自动偏移抵消特征。带宽微调(bw)(图12)可以调节CSA 260的AC性能。当CSP 240不需要高带宽时，这个选项可用于使源自CSP 420端子处的高频噪声最小化。
av_<#>寄存器可以针对六个不同应用中的每个应用提供标称增益设置控制。表1包括可用增益和(例如，具有控制位的)寄存器编程的实施例，寄存器编程选择相应的增益以产生特定的模拟输出电压。
av_<#>[3:2] av_<#>[1:0] av_sel_<#> 增益
X 0 0 5
X 1 0 10
X 2 0 20
X 3 0 35
0 X 1 50
1 X 1 75
2 X 1 125
3 X 1 150
表1
可用于特定VSENSE的增益可能受到CSA 260的物理饱和点的限制。表2示出了每个放大器1304(Amp-1)和1308(Amp-2)可以正确放大的最大VSENSE。极限情况是当Vddd至少为2.6V的可能值时。
表2
SCP放大器1320可以具有恒定的不可编程增益10。该放大器可能无法针对增益和偏移进行微调。如表3所示，恒定增益10覆盖触发SCP比较器1321的高负载情况。
表3
输出增益微调信号av1_tr[3:0]和av2_tr[3:0]控制模拟级1360中放大器的增益精度。在一个实施例中，第一放大器1304的微调步长近似为1％，第二放大器1308的微调步长近似为1.5％。表4通过举例的方式示出了第一输出增益微调信号av1_tr[3:0]的微调功能。
微调
av1_tr[3:0] 结果
0 默认(无微调)
N (-N*微调步长)
8 默认(无微调)
N (+N*微调步长)
表4
偏移微调信号os1_tr[4:0]和os2_tr[4:0]可以控制第一放大器1304和第二放大器1308的输入偏移微调。在一个实施例中，两个放大器的微调步长近似为1mV，其中表5通过举例的方式示出了第一放大器1304的放大器输入偏移微调功能。
微调
os1_tr[2:0] 结果
0 默认(无微调)
N (-N*微调步长)
16 默认(无微调)
N (+N*微调步长)
表5
图20是根据一些实施例的示出产生多个模拟输出电压的所公开的电流感测放大器(CSA)260的阶跃响应的曲线图2000。曲线图2000上的数据曲线示出了输入(Vsense)从2mV上升到12mV的八个可能的增益值。输出是线性曲线，且斜率反映增益。
图21A是根据一个实施例的示出所公开的电流感测放大器的阶跃输入电压的曲线图。图21B是根据一个实施例的示出响应于图21A的阶跃输入电压的电流感测放大器的模拟输出电压的曲线图。图21C是根据一个实施例的示出响应于图21B的模拟输出电压用于过流保护的比较器的输出的曲线图。图21D是根据一个实施例的示出输入到图21C的比较器中的参考电压的曲线图。注意，增益为150的模拟输出电压(图21B)具有大约45微秒的最坏情况延迟，用垂直实线标记。
图22A和图22B是根据一些实施例的用于图11的可编程电流感测电路1100的可编程性的可编程参考发生器230的电路图。在各种实施例中，可编程参考发生器230产生几个电压参考输出，并提供多个特征。一个特征包括将源Vref信号共同选择为带隙(1.2V)参考或β倍数(0.74V)参考。另一特征是提供两个电压参考，一个用于监控电路，而另一个用于调节电路。监控电路可能要求较低的精度并使用β倍数(0.74V)深度睡眠参考，而调节电路可能需要较高的精度并使用带隙(1.2V)参考。另一特征是在内部振荡器和外部外围时钟之间进行选择，该外部外围时钟可以被路由到CSA 260以用作时钟分频器1312的输入。分频的时钟可以驱动与可编程时钟1505相关联的斩波开关(图15)。
图22A示出了(例如，基于内部振荡器或外部外围时钟的)时钟生成和选择，以生成输出时钟(clk_out)。图22B示出了由可编程参考发生器230生成的十五个电压参考(vref_out<14:0)。耦合到CSA 260的输出端的多个比较器250k-f可以使用监视器侧参考，这些参考可以从近似0.13V到2.12V以近似10毫伏(mV)的步长变化。每个比较器的数字输出可以由CPU 220(图2)解释为触发。
图23是根据一些实施例的作为图14的可编程电流感测电路中的多路复用器的替代方案的动态开关增益选项的电路图。增益选项可以动态切换(而不是静态选择)，以允许感测较高的VSENSE电压，并在针对适当的VSENSE范围选择增益时具有灵活性。图23的电路可以以增加开关为代价来实现，这些开关引入泄漏并占用面积，并且另外宽范围的增益可能无法同时被编程。具有较低增益电阻器的级联级可以提供类似的增益选项阵列。可以针对监视器输出中的每个输出采用独立的放大器。
图24是根据一些实施例的使用斩波稳定架构的偏移抵消的电路图。较低偏移的精度可以通过替代的诸如斩波稳定方法的连续抵消技术获得。在这种实现中，辅助放大器与主宽带放大器并联使用，以有效地将信号放大到大于偏移(Vosm或Vosn)的幅度数量级，从而确保偏移在放大后的输出中的百分比较小。然而，这种方法可能会导致残余偏移。独立的监视器中的每个监视器可以使用由单独的参考发生器电路生成的参考。
更具体地，图24的实施例可以包括第一放大器2404和第二放大器2408。第一放大器2404可以具有第一输入偏移Vosm。第二放大器2408可以用于抵消第一输入偏移，但是具有它自己的第二输入偏移Vosn。电容器可以保持前馈信号，并且电容器C3和C4可以被微调。
图25是根据一个实施例的方法2500的流程图，该方法感测电压以生成多个模拟输出电压用于同时比较。方法2500可由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)的处理逻辑执行。在一些实施例中，方法2500全部或部分地由SBPD设备110、200执行。在一些实施例中，方法500由功率控制模拟子系统160或300执行。在一些实施例中，方法2500由可编程电流感测电路1100、电流感测放大器260和比较器250f-k执行。
参照图25，方法2500可以开始于处理逻辑感测电流感测电阻器两端的电压，电流感测电阻器耦合到通用串行总线(USB)兼容的供电设备的功率控制模拟子系统，并耦合到VBUS端子或接地端子中的一个(2510)。方法2500可以继续，其中处理逻辑将电压转换成至少三个不同的模拟输出电压，所述至少三个不同的模拟输出电压指示USB兼容供电设备的VBUS的供电电压总线(VBUS)信号中的电流水平(2520)。方法2500可以继续，其中处理逻辑将至少三个不同的模拟输出电压中的每个模拟输出电压同时与至少三个不同的参考电压中的一个参考电压进行比较(2530)。方法2500可以继续，其中处理逻辑生成至少三个不同的数字信号，每个数字信号响应于框2530中的比较，其中所述数字信号可以是系统中断。例如，比较的结果可以分别触发指示诸如OCP、SCP、PFC和SR的条件的系统中断。
在以上的描述中，阐述了许多细节。然而，对于获得本公开的益处的本领域中的普通技术人员将明显的是，本公开的实施例可在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实例中，众所周知的结构和设备以框图形式而不是详细地示出，以免使本说明书模糊。
详细描述的一些部分依据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员使用来最有效地向本领域的其他技术人员传达他们工作的实质的手段。算法在此处并且通常被设想为导致期望结果的自我一致的步骤序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操纵的那些步骤。通常，然而不是必须的，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。主要出于习惯用法的原因，将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、术语、数字等等已被证明有时是方便的。
然而，应当记住，所有的这些和类似的术语与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非特别声明，否则从上述讨论中明显的是，应当认识到的是在整个描述中，使用诸如“接收”、“调节”等术语的讨论是指计算系统或类似的电子计算设备的动作和过程，其将在计算系统的寄存器和存储器内表示为物理(例如，电子)量的数据操纵和变换为在计算系统存储器或寄存器或其他的此类信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其他数据。
本文中使用的单词“示例”或“示例性”意为作为示例、实例或例证。本文中被描述为“示例”或“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为与其他方面或设计相比是优选或者有利的。此外，词“示例”或“示例性”的使用旨在以具体的方式来呈现概念。如在本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文中是清楚的，否则“X包括A或B”旨在表示自然包含的排列中的任一个。也就是说，如果X包括A；X包括B；或X包括A和B二者，那么在前述实例中的任一个下满足“X包括A或B”。另外，如在本申请和所附权利要求中使用的冠词“一(a)”和“一(an)”通常应该被解释为意指“一个或更多个(one or more)”，除非另有说明或从上下文中清楚是针对单数形式。此外，贯穿全文使用的术语“实施例(an embodiment)”或“一个实施例(one embodiment)”或一些实施例不旨在意指同一个实施例或同一些实施例，除非如此描述。
本文描述的实施例还可涉及用于执行本文操作的装置。该装置可出于所需的目的而被特别构造，或者它可包括由被存储在计算机中的计算机程序选择性激活或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可以被存储在非暂时性计算机可读存储介质中，诸如但不限于包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘的任意类型的盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或适用于存储电子指令的任何类型的介质。术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括存储一个或更多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式的数据库和/或相关联的高速缓存以及服务器)。术语“计算机可读介质”也应当被认为包括能够存储、编码或承载用于由机器执行的一组指令并使机器执行本申请实施例的方法中的任何一个或更多个的任何介质。术语“计算机可读存储介质”相应地应当被认为包括，但不限于，固态存储器、光介质、磁介质、能够存储用于由机器执行的一组指令并使机器执行本实施例的方法中的任何一个或更多个的任何介质。
本文呈现的算法和显示不是固有地与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统可以根据本文的教导与程序一起使用，或者可证明构建更专用的装置以执行所需的方法步骤是方便的。用于这些系统中的各种系统所需的结构将出现于以下描述中。另外，本实施例没有参考任何特定的编程语言来描述。将认识到，可以使用各种编程语言来实现如本文所述的实施例的教导。
以上描述阐述了诸如特定系统、组件、方法等的示例的许多具体细节，以便提供对本公开的若干实施例的良好理解。然而，对于本领域的技术人员将明显的是，本公开的至少一些实施例可在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，众所周知的组件或方法没有具体描述或者是以简单的框图的形式来呈现，以避免不必要地使本公开模糊。因此，以上阐述的具体细节仅仅是示例性的。特定的实施例可以与这些示例性细节不同并且仍然被视为在本公开的范围内。
将要理解的是，以上描述旨在是例证性而不是限制性的。在阅读并且理解以上描述之后，许多其他实施例对于本领域的技术人员将是明显的。因此，本公开的范围应参考所附权利要求连同这些权利要求有权要求的等效物的整个范围来确定。
在以上的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以提供对本公开的整体理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，本公开可在没有这些具体细节的情况下被实施。在其他实例中，众所周知的电路、结构和技术没有被详细示出，而是以框图示出，以避免对本说明书的理解的不必要的模糊。
在描述中对“一个实施例”或“实施例”的引用是指关于实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。在本说明书中位于不同位置的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”不必指代相同的实施例。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
通用串行总线-功率输送(USB-PD)兼容设备的功率控制模拟子系统，所述功率控制模拟子系统包括可编程电流感测电路；以及
耦合到所述功率控制模拟子系统的电流感测电阻器，其中，所述功率控制模拟子系统被配置成将流经所述电流感测电阻器的电流同时与至少三个不同的参考值进行比较。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电流感测电阻器耦合在所述功率控制模拟子系统和VBUS端子或接地端子中的一个端子之间，其中，所述接地端子耦合到VBUS信号的接地返回路径。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可编程电流感测电路包括：
耦合到所述电流感测电阻器的端子；
耦合到所述端子的电流感测放大器，用于：
感测所述电流感测电阻器两端的电压；以及
将所述电压同时放大成多个模拟输出电压，每个所述模拟输出电压基于不同的增益，并用来指示供电电压总线(VBUS)信号的电流水平；以及
耦合到所述电流感测放大器的至少三个比较器。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述电流感测放大器还包括：
第一放大器，其用于将所述电压同时放大成第一多个模拟输出电压；
第一多路复用器，其耦合到所述第一放大器，并且所述第一多路复用器用于响应于第一增益控制信号选择所述第一多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压；
第二放大器，其用于将所述电压同时放大成超过所述第一多个模拟输出电压的第二多个模拟输出电压；
第二多路复用器，其耦合到所述第二放大器，并且所述第二多路复用器用于响应于第二增益控制信号选择所述第二多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压；以及
第三多路复用器，其耦合到所述第一多路复用器和所述第二多路复用器，所述第三多路复用器用于响应于模拟电压增益选择信号，从所述第一多个模拟输出电压中的所述一个模拟输出电压和所述第二多个模拟输出电压中的所述一个模拟输出电压之间选择所述第一模拟输出电压。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一放大器包括：
第一电阻器链，其用于提供多个第一增益，所述多个第一增益一起生成所述第一多个模拟输出电压；以及
第一可变电阻器，其与所述第一电阻器链串联连接，其中，基于第一输出增益微调信号选择到所述第一可变电阻器的反馈连接点；并且
其中，所述第二放大器包括：
第二电阻器链，其用于提供多个第二增益，所述多个第二增益一起生成所述第二多个模拟输出电压，所述多个第二增益大于所述多个第一增益；以及
第二可变电阻器，其与所述第二电阻器链串联连接，其中，基于第二输出增益微调信号选择到所述第二可变电阻器的反馈连接点。
6.根据权利要求4所述的设备，还包括所述第一放大器的内部偏移抵消电路，所述内部偏移抵消电路用于：
将所述第一放大器的输入偏移电压转换成围绕DC电压的高频偏移信号；以及
用低通滤波器对所述多个模拟输出电压进行滤波，以连续地滤除所述较高频率偏移信号。
7.根据权利要求3所述的设备，其中，所述电流感测放大器还包括短路保护(SCP)放大器，所述短路保护(SCP)放大器用于放大所述电压以生成SCP模拟输出电压，并且其中，所述设备还包括至少第四比较器，所述至少第四比较器用于：
将所述SCP模拟输出电压与SCP电压参考进行比较；以及
响应于所述SCP模拟输出电压超过所述SCP电压参考，触发SCP系统中断。
8.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少三个比较器用于将所述多个模拟输出电压中的各个模拟输出电压与多个参考电压中相应的参考电压同时进行比较，所述设备还包括耦合到所述电流感测放大器的参考发生器，其中，所述参考发生器是可编程的，以在近似0.13伏和2.12伏之间以近似10毫伏的步长生成所述多个参考电压。
9.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少三个比较器用于将所述多个模拟输出电压中的各个模拟输出电压与多个参考电压中相应的参考电压同时进行比较，所述设备还包括耦合到所述电流感测放大器的误差放大器，所述误差放大器用于：
确定所述多个模拟输出电压中的第二模拟输出电压与所述多个参考电压中的第二参考电压之间的差；以及
通过所述误差放大器的跨导放大所述差，以在反馈线上生成模拟反馈信号，所述反馈线耦合到分压器的中点，所述分压器耦合到承载所述VBUS信号的供电总线。
10.一种电路，所述电路包括通用串行总线功率输送(USB-PD)兼容设备的功率控制模拟子系统，所述功率控制模拟子系统包括可编程电流感测电路，所述可编程电流感测电路被配置成：
感测耦合到所述功率控制模拟子系统的电流感测电阻器两端的电压；
将所述电压转换成至少三个不同的模拟输出电压，所述至少三个不同的模拟输出电压指示所述USB-PD兼容设备的VBUS的VBUS信号中的电流水平；以及
将所述至少三个不同的模拟输出电压中的每个模拟输出电压与至少三个不同的参考电压中各自的参考电压同时进行比较。
11.根据权利要求10所述的电路，其中，所述电流感测电阻器耦合在所述功率控制模拟子系统和VBUS端子或接地端子中的一个端子之间，其中，所述接地端子耦合到所述VBUS信号的接地返回路径。
12.根据权利要求10所述的电路，其中，所述可编程电流感测电路包括：
耦合到所述电流感测电阻器的端子；以及
耦合到所述端子的电流感测放大器，所述电流感测放大器用于：
感测所述电流感测电阻器两端的电压；并且
将所述电压同时放大成所述至少三个不同的模拟输出电压，每个所述模拟输出电压基于不同的增益。
13.根据权利要求12所述的电路，还包括耦合到所述电流感测放大器的误差放大器，所述误差放大器用于：
确定所述至少三个不同的模拟输出电压中的第一模拟输出电压和所述至少三个参考电压中的第一参考电压之间的差；
放大所述差以生成模拟反馈信号；以及
将所述模拟反馈信号转换成间接调节所述VBUS的电压的电流，以在所述VBUS上保持近似恒定的电流。
14.根据权利要求12所述的电路，其中，所述可编程电流感测电路还包括耦合到所述电流感测放大器的多个比较器，所述多个比较器用于将所述至少三个不同的模拟输出电压中的各个模拟输出电压与所述至少三个不同的参考电压中相应的参考电压同时进行比较，其中，所述多个比较器中的第一比较器用于响应于检测到所述至少三个不同的模拟输出电压中的第一模拟输出电压超过所述至少三个不同的参考电压中相应的第一参考电压，生成包括系统中断的数字信号。
15.根据权利要求12所述的电路，其中，所述电流感测放大器还包括：
第一放大器，其用于将所述电压同时放大成第一多个模拟输出电压；
第一多路复用器，其耦合到所述第一放大器，并且所述第一多路复用器用于响应于第一增益控制信号选择所述第一多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压；
第二放大器，其用于将所述电压同时放大成超过所述第一多个模拟输出电压的第二多个模拟输出电压；
第二多路复用器，其耦合到所述第二放大器，并且所述第二多路复用器用于响应于第二增益控制信号选择所述第二多个模拟输出电压中的一个；以及
第三多路复用器，其耦合到所述第一多路复用器和所述第二多路复用器，所述第三多路复用器用于响应于模拟电压增益选择信号，从所述第一多个模拟输出电压中的所述一个模拟输出电压和所述第二多个模拟输出电压中的所述一个模拟输出电压之间选择所述第一模拟输出电压。
16.一种方法，包括：
感测电流感测电阻器两端的电压，所述电流感测电阻器耦合到通用串行总线-功率输送(USB-PD)兼容设备的功率控制模拟子系统，并且所述电流感测电阻器耦合到VBUS端子或接地端子中的一个端子；以及
通过可编程电流感测电路将基于所述电压的至少三个不同的模拟输出电压中的每个模拟输出电压与至少三个不同的参考电压中的各个参考电压同时进行比较。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括由所述功率控制模拟子系统的所述可编程电流感测电路将所述电压转换成所述至少三个不同的模拟输出电压，所述至少三个不同的模拟输出电压指示所述USB-PD兼容设备的VBUS的VBUS信号中的电流水平。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述转换包括由电流感测放大器将在电流感测电阻器两端感测到的所述电压同时放大成所述至少三个不同的模拟输出电压，每个所述模拟输出电压基于不同的增益，其中，所述方法还包括：
使用耦合到所述电流感测放大器的可编程参考发生器来生成多个参考电压，所述多个参考电压包括所述至少三个不同的参考电压；
通过耦合到所述电流感测放大器的多个比较器，将所述至少三个不同的模拟输出电压中的模拟输出电压与所述多个参考电压中的各个参考电压进行比较；以及
响应于检测到所述至少三个不同的模拟输出电压中的第一模拟输出电压超过所述多个参考电压中相应的第一参考电压，由所述多个比较器中的第一比较器输出包括系统中断的数字信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个参考电压在近似0.13伏和2.12伏之间的范围内以近似10毫伏的步长生成。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述放大包括：
使用第一放大器将所述电压同时放大成第一多个模拟输出电压；
响应于第一增益控制信号，使用耦合到所述第一放大器的第一多路复用器选择所述第一多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压；
使用第二放大器将所述电压同时放大成超过所述第一多个模拟输出电压的第二多个模拟输出电压；
响应于第二增益控制信号，使用耦合到所述第二放大器的第二多路复用器选择所述第二多个模拟输出电压中的一个模拟输出电压；以及
响应于模拟电压增益选择信号，使用耦合到所述第一多路复用器和所述第二多路复用器的第三多路复用器，从所述第一多个模拟输出电压中的所述一个模拟输出电压和所述第二多个模拟输出电压中的所述一个模拟输出电压之间选择所述第一模拟输出电压。
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