CN113472340A - 一种USB Type-C/PD通信的接口电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子电路技术领域，具体的说是涉及一种USB Type‑C/PD通信的接口电路及其控制方法。本发明的电路主要由NMOS管、PMOS管、电流源和电荷泵构成，通过控制PMOS管和NMOS的开启，将电流源电流输出到CC芯片，实现Type‑C握手过程，同时通过VCONN使能信号控制PMOS管开启，将电源电压短接到CC芯片，实现VCONN功能输出。本发明的有益效果是：本发明电路结构非常简单，可以同时支持Type‑C握手功能和VCONN输出功能，同时利用简单的栅端嵌位，实现端口高压短路保护功能。

Description

一种USB Type-C/PD通信的接口电路及其控制方法
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体的说是涉及一种USB Type-C/PD通信的接口电路及其控制方法。
背景技术
在集成电路USB PD(Power Delivery)快速充电中，随着对快速充电的迫切需求，大电流充电已经迫在眉睫。大电流充电需要特殊的带E-maker芯片的充电线缆，所以Type-C/PD接口电路需要支持VCONN功能，以满足E-maker芯片的供电需求；同时由于PD充电电压的提高，充电电压可以支持到20V的高压，由于实际充电过程中，很容易造成VBUS和接口电路短路，造成接口电路损坏。所以，接口电路必须支持高压应用下不能够损坏。
现有技术为了防止CC1、CC2短路VBUS造成内部电路损坏，一般在端口处增加一个高压隔离管，栅端电压用电源电压驱动，但是此种电路就很难再支持VCONN功能。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种在支持Type-C握手的前提下，支持VCONN功能输出，并且可以在CC1/CC2短路到VBUS高压时保护内部电路不损坏的接口电路及其控制方法。
本发明的技术方案是：
一种USB Type-C/PD通信的接口电路，如图1所示，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第一NMOS管、第一电流源、第二电流源和电荷泵；第一PMOS管的源极接第一电流源的一端，第一PMOS管的栅极接CC1使能信号，第一电流源的另一端接电源VDD；第二PMOS管的源极接电源VDD，其栅极接CC1的VCONN使能信号；第一NMOS管的源极接第一PMOS管和第二PMOS管的漏极，第一NMOS管的栅极接电荷泵的输出端，第一NMOS管的漏极接CC1芯片接口；第三PMOS管的源极接第二电流源的一端，第三PMOS管的栅极接CC2使能信号，第二电流源的另一端接电源VDD；第四PMOS管的源极接电源VDD，其栅极接CC2的VCONN使能信号；第二NMOS管的源极接第三PMOS管和第四PMOS管的漏极，第二NMOS管的栅极接电荷泵的输出端，第二NMOS管的漏极接CC2芯片接口；电荷泵的输入端为芯片电压。
USB Type-C/PD通信的接口电路的控制方法，包括：将第一PMOS管漏极与第二PMOS管漏极的连接点定义为节点A，第三PMOS管漏极与第四PMOS管漏极的连接点定义为节点B；按照以下预定方式控制MOS管的开启或关断，实现在支持Type-C握手的前提下，支持VCONN功能输出：
通过控制CC1使能信号或CC2使能信号，将第一电流源电流或第二电流源电流输出到节点A或节点B，然后电荷泵电路输出电压将第一NMOS管或第二NMOS管打开，实现第一电流源电流或第二电流源电流输出到CC1芯片接口或CC2芯片接口；
通过控制CC1的VCONN使能信号或CC2的VCONN使能信号，将节点A或节点B通过第三PMOS管或第四PMOS管上拉到电源VDD，从而将电压VDD短接到CC1芯片接口或CC2芯片接口，实现VCONN功能输出。
本发明的有益效果是：本发明电路结构非常简单，可以同时支持Type-C握手功能和VCONN输出功能，同时利用简单的栅端嵌位，实现端口高压短路保护功能。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明的电路由高压NMOS M0，M3以及低压PMOS M1,M2,M4,M5，以及电流源I_SRC_CC1,I_SRC_CC2，还有Charge-Pump电路构成。CC1_PAD和CC2_PAD为芯片接口，分别连接M0和M3的漏端，M0的源端连接M1和M2的漏端，形成节点A，M3的源端连接M4和M5的漏端，形成节点B。M0和M3的栅端由Charge Pump输出V_CPOUT驱动，Charge Pump的输入为V_CPIN，V_CPOUT＝2*V_CPIN，V_CPIN电压可以根据A和B点耐压决定。M1和M4管的源端接到电源VDD，栅端分别接CC1_VCONN_EN和CC2_VCONN_EN。电流源I_SRC_CC1和I_SRC_CC2的正端都接VDD，I_SRC_CC1的负端接M2的源端，I_SRC_CC2的负端接M5的源端，M2和M5的栅端分别接CC1_SRC_EN和CC2_SRC_EN。
通过控制CC1_SRC_EN或者CC2_SRC_EN，将I_SRC_CC1或者I_SRC_CC2输出到节点A或者B，然后Charge_pump电路输出V_CPOUT电压，将高压隔离管打开，从而实现I_SRC_CC1或者I_SRC_CC2输出到CC1_PAD或者CC2_PAD,达到上拉的目的，实现Type-C握手过程。同时，可以通过控制CC1_VCONN_EN或者CC2_VCONN_EN，将节点A或者B通过PMOS M1或者M4上拉到VDD，达到将VDD短接到CC1_PAD或者CC2_PAD上，实现VCONN功能输出。当CC1或者CC2短路到VBUS高压时，内部节点A和B电压看到的最高电压为V_VPOUT-VTH_M0/M3,从而保护内部节点不会过压损坏。

Claims (2)

1.一种USB Type-C/PD通信的接口电路，其特征在于，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第一NMOS管、第一电流源、第二电流源和电荷泵；第一PMOS管的源极接第一电流源的一端，第一PMOS管的栅极接CC1使能信号，第一电流源的另一端接电源VDD；第二PMOS管的源极接电源VDD，其栅极接CC1的VCONN使能信号；第一NMOS管的源极接第一PMOS管和第二PMOS管的漏极，第一NMOS管的栅极接电荷泵的输出端，第一NMOS管的漏极接CC1芯片接口；第三PMOS管的源极接第二电流源的一端，第三PMOS管的栅极接CC2使能信号，第二电流源的另一端接电源VDD；第四PMOS管的源极接电源VDD，其栅极接CC2的VCONN使能信号；第二NMOS管的源极接第三PMOS管和第四PMOS管的漏极，第二NMOS管的栅极接电荷泵的输出端，第二NMOS管的漏极接CC2芯片接口；电荷泵的输入端为芯片电压。
2.用于如权利要求1所述的USB Type-C/PD通信的接口电路的控制方法，其特征在于，将第一PMOS管漏极与第二PMOS管漏极的连接点定义为节点A，第三PMOS管漏极与第四PMOS管漏极的连接点定义为节点B；按照以下预定方式控制MOS管的开启或关断，实现在支持Type-C握手的前提下，支持VCONN功能输出：
通过控制CC1使能信号或CC2使能信号，将第一电流源电流或第二电流源电流输出到节点A或节点B，然后电荷泵电路输出电压将第一NMOS管或第二NMOS管打开，实现第一电流源电流或第二电流源电流输出到CC1芯片接口或CC2芯片接口；
通过控制CC1的VCONN使能信号或CC2的VCONN使能信号，将节点A或节点B通过第三PMOS管或第四PMOS管上拉到电源VDD，从而将电压VDD短接到CC1芯片接口或CC2芯片接口，实现VCONN功能输出。
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