CN113646982A - 通信控制器短路保护 - Google Patents

Abstract

本公开的各方面提供一种电路(300)。在一些示例中，该电路包括：具有耦合到第一节点(314)的端子和第二端子的第一电流源(302)、在第一电流源的第二端子和第二节点(316)之间耦合的第一开关(306)、在第二节点和接地端子(318)之间耦合的第一电阻器(310)、具有耦合到第一节点的端子和第二端子的第二电流源(304)、在第二电流源的第二端子和第三节点(320)之间耦合的第二开关(308)、在第三节点和接地端子之间耦合的第二电阻器(312)、具有耦合到第一节点的端子和第二端子的第三电流源、在第三电流源的第二端子和第四节点之间耦合的第三开关，以及在第四节点和接地端子之间耦合的第三电阻器。

Description

通信控制器短路保护

技术领域

背景技术

通用串行总线(USB)通信发生在具有下行端口(DFP)的主机和具有上行端口(UFP)的装置之间。DFP和UFP有时由称为双重用途端口(DRP)的单个端口实施，DRP可被控制以作为DFP或UFP进行操作。在一些USB技术，诸如USB C型(USB-C)中，将插头(有时称为连接器)插入插座(有时称为端口)中的取向是可逆的，并且插头和插座两者的引脚、焊盘或其他导电元件都具有小间距(例如，从一个引脚、焊盘或其他导电元件的中心点到紧邻的引脚、焊盘或其他导电元件的中心点的距离)。

发明内容

本公开的各方面提供一种电路。在一些示例中，该电路包括第一电流源、第一开关、第一电阻器、第二电流源、第二开关、第二电阻器、第三电流源、第三开关和第三电阻器。第一电流源具有耦合到第一节点的第一端子和第二端子。第一开关耦合在第一电流源的第二端子和第二节点之间耦合。第一电阻器在第二节点和接地端子之间。第二电流源具有耦合到第一节点的第一端子和第二端子。第二开关耦合在第二电流源的第二端子和第三节点之间。第二电阻器耦合在第三节点和接地端子之间。第三电流源具有耦合到第一节点的第一端子和第二端子。第三开关耦合在第三电流源的第二端子和第四节点之间。第三电阻器耦合在第四节点和接地端子之间。

本公开的其他方面提供了一种电路。在示例中，该电路包括配置通道(CC)端子短路保护电路、总线电压(VBUS)端子短路保护电路和处理元件。CC端子短路保护电路被配置为闭合第一开关，以将第一恒定电流施加到经由第一电阻器耦合到接地端子的CC1端子以确定CC1端子处存在的电阻量，闭合第二开关，以将第二恒定电流施加到经由第二电阻器耦合到接地端子的CC2端子以确定CC2端子处存在的电阻量，以及断开第一开关和第二开关。VBUS端子短路保护电路被配置为闭合第三开关，以将第三恒定电流施加到经由第三电阻器耦合到接地端子的VBUS端子以确定VBUS端子处存在的电阻量，以及断开第三开关。处理元件被配置为在确定插头已被插入包括CC1端子、CC2端子和VBUS端子的插座中之后控制第一开关、第二开关和第三开关闭合，测量在CC1端子处存在的电压以确定CC1端子处存在的电阻量，测量在CC2端子处存在的电压以确定CC2端子处存在的电阻量，测量在VBUS端子处存在的电压以确定VBUS端子处存在的电阻量，控制第一开关、第二开关和第三开关断开，并在CC1端子处存在的确定电阻量和在CC2端子处存在的确定电阻量或在VBUS端子处存在的确定电阻量表明存在短路状况时，防止向VBUS端子施加VBUS信号。

本公开的其他方面提供一种系统。在一些示例中，该系统包括处理器、处理器、通信端口和通信控制器。通信端口具有第一配置通道(CC1)端子、第二配置通道(CC2)端子和VBUS端子。通信控制器被配置为促进处理器经由通信端口进行通信。通信控制器包括第一电流源、第一开关、第一电阻器、第二电流源、第二开关、第二电阻器、第三电流源、第三开关、第三电阻器和处理元件。第一电流源具有耦合到第一节点的第一端子，以及第二端子。第一开关在第一电流源的第二端子和CC1端子之间耦合。第一电阻器在CC1端子和接地端子之间耦合。第二电流源具有耦合到第一节点的第一端子，以及第二端子。第二开关在第二电流源的第二端子和CC2端子之间耦合。第二电阻器在CC2端子和接地端子之间耦合。第三电流源具有耦合到第一节点的第一端子，以及第二端子。第三开关在第三电流源的第二端子和VBUS端子之间耦合。第三电阻器在VBUS端子和接地端子之间耦合。第三电阻器在VBUS端子和接地端子之间耦合。处理元件耦合到并被配置为控制第一开关、第二开关和第三开关。

附图说明

对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：

图1示出了根据各种示例的说明性系统的框图；

图2示出了根据各种示例的说明性USB系统的示意图；

图3示出了根据各种示例的说明性电路的示意图；

图4示出了根据各种示例的说明性电路的示意图；

图5示出了根据各种示例的说明性电路的示意图；

图6示出了根据各种示例的说明性方法的流程图；

图7示出了根据各种示例的说明性方法的流程图；

图8示出了根据各种示例的说明性时序图；以及

图9示出了根据各种示例的说明性时序图。

具体实施方式

随着USB端口和/或插座中的间距减小，一个或更多个相邻的引脚、焊盘或其他导电元件之间发生短路的机会和概率增加。在各种示例中，短路会导致装置的非预期或非期望的操作、损坏装置或破坏装置。尽管USB通信系统的一些实施方式包括外部短路保护(例如，USB通信系统的外部)，但短路保护最常见的是在USB电力输送(PD)控制器之后和装置的其他电路系统之前实施。因此，尽管有外部短路保护，但短路仍然会对USB电缆、USB插头、USB插座或USB PD控制器造成损坏。

本公开的至少一些方面提供了USB通信系统中的短路保护。在一些示例中，短路保护应用于USB通信系统的VBUS端子、USB通信系统的配置通道(CC)1端子和/或USB通信系统的配置通道(CC)2端子。在其他示例中，短路保护应用于USB通信系统的任一个或更多个其他端子。此外，虽然本文中在USB通信系统的背景下讨论，但本公开的各种示例同样适用于具有可能易受短路状况影响的插头和/或插座的其他通信系统。

在至少一个示例中，本公开的短路保护包括选择性地将已知量的电流施加到VBUS端子、CC1端子和/或CC2端子，并测量在各端子处存在的结果电压。基于已知的电流量和测量的电压，可以确定电阻。基于确定的电阻和/或测量的电压，可以确定插座、插头或其他装置的端子之间是否存在短路状况。例如，当测量的电压大约等于预定值和/或确定的电阻小于、等于或大于任一个或更多个预定值时，可以确定在测量电压的端子处存在短路状况。在一些示例中，测量和确定是由USB PD控制器执行的，而在其他示例中，测量和/或确定是由耦合到USB PD控制器的另一处理装置执行的。在至少一些示例中，确定短路状况的存在是在建立主机和装置之间的USB通信，例如，提供从主机到装置的总线电压(VBUS)以向装置供电之前执行的。在各种示例中，在建立主机和装置之间的USB通信之前确定短路状况的存在保护主机和装置免受在USB通信开始时至少部分地由于短路状况的存在而导致的主机或装置的非预期操作、损坏和/或破坏(例如，诸如由于当电压被施加到VBUS端子时存在短路状况而导致)。

现在参考图1，示出了说明性系统100的框图。系统100代表具有USB通信和/或充电能力的计算或其他电气装置。一般来说，系统100代表包括USB PD控制器以管理通过USB插座或插头的电力和/或数据的流动的任何装置。在至少一个示例中，系统100包括处理元件102、USB PD控制器104、USB端口106和电源108。处理元件102是能够执行处理功能的任何合适的电气部件或装置。例如，处理元件102可以是处理器、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑结构和/或为系统100执行处理功能的任何其他一个或更多个部件。USB PD控制器104是USB PD控制器，其至少具有本文中教导的短路保护功能，并耦合到处理元件102，并被配置为管理经由USB端口106的通信。例如，USB PD控制器104被配置为确定USB端口106作为DFP还是UFP操作，并控制从电源108向USB端口106的VBUS端子提供电力，和/或从至少部分地在USB PD控制器104内实施的电源调节器110(例如，低压降调节器、多开关电源调节器等)向USB端口106的VBUS端子提供电力。在至少一些示例中，处理元件102和USB PD控制器104被集成到单个电路板中，诸如电子装置的主板或主机板。在至少一些示例中，电源108耦合到处理元件102和USB PD控制器104，并被配置为向处理元件和USB PD控制器104以及USB端口106(例如，在USB端口106的VBUS端子处)提供电力，USB端口106受USB PD控制器104的控制。在至少一些示例中，虽然没有示出，但电源108包括多个输出(例如，其中不同的输出具有不同的输出电压值和/或供应电流的能力)和/或一个或更多个电源调节部件(例如，诸如低压降调节器)(未示出)在电源108的输出与处理元件102、USB PD控制器104和/或USB端口106之间耦合，以在由处理元件102、USB PD控制器104和/或USB端口106接收信号之前修改电源108的输出的值。在至少一些示例中，USB PD控制器104有利地使处理元件102能够根据USB协议与耦合到USB端口106的另一装置(未示出)进行通信，便于装置之间的互操作性。USB PD控制器104进一步有利地保护处理元件102、电源108和/或耦合到USB端口106的另一装置，使其免于由于在USB端口106处发生的短路而导致的损坏或性能下降。

现在参考图2，示出了USB系统200的框图。在一个示例中，USB系统包括主机202、USB电缆204和装置206。在至少一个示例中，主机202经由USB电缆204向装置206提供信号，使得装置206经由USB电缆204从主机202拉电流。在至少一些示例中，主机202包括电源208、USB PD控制器210和电压控制电路212。电源208是能够提供输出信号的电源，在一些示例中，该输出信号具有可调整的电压电平，该电压电平例如基于由电源208接收的控制信号进行调整。在至少一些示例中，电源208从电压控制电路212接收控制信号(例如，经由光通信，诸如经由光耦合器，或经由从任何合适的源或耦合(未示出)接收模拟或数字信号)，而在其他示例中，电源208经由电源208和电压控制电路212之间的物理耦合从电压控制电路212接收控制信号。在其他示例中，电源208本身是不可调整的，但耦合到或被配置为耦合到电源208的输出的外部部件调整由电源208输出的信号的值。例如，电源输出可以是具有基本恒定电压值的信号，该信号被操纵以输出具有与电源输出不同的电压值的一个或更多个其他信号。例如，电源输出可由电源转换器(未示出)操纵，诸如降压转换器、升压转换器或降压-升压转换器，并且电源转换器的输出可提供给节点218。在至少一些示例中，电源转换器208由电压控制电路212控制，以操纵电源输出来形成一个或更多个其他信号。在至少一个示例中，USB PD控制器210是或包括具有处理能力的微控制器。在其他示例中，USB PD控制器210是或包括能够接收一个或更多个输入，并基于应用于输入中的至少一些的规则、分析或其他处理来生成一个或更多个输出的任何处理元件。

电压控制电路212是能够调节和/或控制在节点218处存在的信号的值的任何电路。例如，电压控制电路212是能够从USB PD控制器210接收参考电压(VREF)，并根据VREF控制电源208以控制在节点218处存在的信号的值的任何电路。例如，电压控制电路212根据VREF控制电源208以使在节点218处存在的信号具有与VREF的值大致相等、成比例或以其他方式具有关系的值，其范围在本文中不受限制。

在至少一些示例中，USB PD控制器210包括和/或实施短路保护电路214的至少一部分。例如，当USB PD控制器210是微控制器时，短路保护电路214的至少一部分实施为USBPD控制器210内的特定编程以执行本文中公开的操作中的至少一些。在其他示例中，短路保护电路214与USB PD控制器210分开实施(例如，作为单独的微控制器或其他处理元件)，并被配置为耦合到USB PD控制器210。在一些示例中，主机202进一步包括可作为开关操作的晶体管216，以控制经由主机202的插座224的VBUS端子222输出VBUS信号。晶体管216可以具有任何合适的技术，至少包括p型场效应晶体管(FET)或n型FET。在其他示例中，晶体管216可代表一对背对背的晶体管(例如，使它们的漏极端子耦合在一起或使它们的源极端子耦合在一起)，诸如背对背的p型FET或背对背的n型FET，使得该对背对背的晶体管中的每个的体二极管在一个方向上提供信号阻断。此外，虽然晶体管216在图1中被示出为耦合到USBPD控制器210的单独部件，但在至少一些示例中，晶体管216与USB PD控制器210集成，诸如在同一芯片上、在同一封装中等。

在至少一个示例架构中，电源208的输出耦合到节点218，电压控制电路212的输入耦合到节点218，USB PD控制器210的第一端子耦合或被配置为耦合到节点218，并且晶体管216的第一端子(例如，漏极端子)耦合到节点218。电压控制电路212的第一输入耦合到USBPD控制器210的VREF输出，并且电压控制电路212的第一输出耦合到USB PD控制器210的CATH输入。USB PD控制器210的第一端子耦合到晶体管216的栅极端子，USB PD控制器210的第二端子耦合到节点220，晶体管216的第二端子(例如，源极端子)耦合到节点220，并且VBUS端子222耦合到节点220。电路214的第二端子被配置为耦合到配置通道(CC)2端子232，并且电路214的第三端子被配置为耦合到CC2端子234。在各种示例中，CC1和CC2各自可被配置为耦合到USB电缆204的VCONN端子238或USB电缆204的CC端子236，这取决于插头226插入插座224中的取向。在至少一些示例中，短路保护电路214的第四端子进一步耦合到节点220。在一些示例中，VBUS端子222、CC1端子232和CC2端子234被容纳在插座224中、是其一部分或以其他方式与插座224相互作用，以经由插头226将主机202通信地耦合到USB电缆204。

在至少一个示例中，USB电缆204包括被配置为与插座224相互作用以将USB电缆204通信地耦合到主机202的插头226。插头226容纳、包括或以其他方式与VBUS端子240、CC端子236和VCONN端子238相互作用，每个端子被配置为将USB电缆204通信性地耦合到主机202。在各种示例中，USB电缆204包括其他部件(未示出)，诸如切换卡、电子标记器或其他电路系统或部件。装置206可以是适合耦合到USB电缆204以从主机202接收电力和/或与主机202通信数据的任何装置，并且装置206的范围、其硬件架构或其操作方法在本文中不受限制。在至少一些示例中，装置206还实施与USB PD控制器210基本类似的USB控制器和/或包括与短路保护电路214基本类似的功能。

在至少一些示例中，USB PD控制器210进一步包括电力管理电路系统242，其被配置为控制晶体管216并生成一个或更多个电压信号用于在USB PD控制器210内使用或由USBPD控制器210输出。例如，电力管理电路系统242包括一个或更多个电压调节器(未示出)、晶体管(未示出)或其他电路系统，其被配置为基于在节点218处存在并具有从在节点218处存在的信号的值缩放的值的信号来生成、输出一个或更多个信号和/或控制该一个或更多个信号的输出。在一些示例中，USB PD控制器210进一步包括处理元件244。在一些示例中，处理元件244是包括处理或决策功能的任何数字和/或模拟电路系统。例如，基于一个或更多个接收到的信号，处理元件244控制电力管理电路系统242、短路保护电路214和/或USB PD控制器210的任一个或更多个其他部件或电路。

在至少一些示例中，短路保护电路214包括VBUS短路保护电路246和CC短路保护电路248。在至少一些示例中，VBUS短路保护电路246通过耦合到节点220的电阻器(未示出)提供电流，以确定节点220(以及对应地VBUS端子222)处是否存在短路状况。类似地，在至少一些示例中，CC短路保护电路248通过耦合到CC1端子232的电阻器(未示出)和耦合到CC2端子234的电阻器(未示出)来提供电流，以确定CC1端子232和CC2端子234处是否分别存在短路状况。在至少一些示例中，当在节点220测量的电压约为1.1伏(V)，确定的电阻为5.1千欧，加减百分之二十的变化，或确定的电阻在约800欧至约1.2千欧的范围内时，在节点220处存在短路状况。在一些示例中，当在CC1端子232和CC2端子234两者处的确定的电阻小于约500欧时，在CC1端子232和CC2端子234处存在短路状况。在至少一些示例中，该电阻由处理元件244基于对被测量的各节点或端子处存在的电压的测量结果来确定。例如，对在被测量的各节点或端子处存在的电压的测量结果由处理元件244的模数转换器(ADC)(未示出)从模拟值转换为数字值，并且处理元件244将该数字值除以通过被测量的各节点或端子获得的电流值，以确定被测量的各节点或端子处存在的电阻。在一些示例中，当短路状况在节点220或CC1端子232和CC2端子234处存在时，处理元件244输出信号以引起由系统200或包括系统200的装置生成用户通知以通知用户短路状况。此外，在至少一些示例中，当短路状况在节点220或CC1端子232和CC2端子234处存在时，处理元件244防止USB PD控制器210通过晶体管216将节点218耦合到节点220，保护USB PD控制器210和/或系统200的其他部件或包括系统200的装置免受短路状况导致的损害。

虽然在本文中讨论并在图2中示出CC1端子232被配置为耦合到CC端子236，并且CC2端子234被配置为耦合到VCONN端子238，但在一些示例中，耦合可以颠倒。例如，至少一些USB电缆204可以是可逆的，使得取决于插头226插入插座224中的取向，CC1端子232被配置为耦合到CC端子236或VCONN端子238中的一个，并且CC2端子234被配置为耦合到CC端子236或VCONN端子238的另一个。因此，虽然本文中描述了与插头226插入插座224中的一个取向相关联的耦合，但与插头226插入插座224中的任何取向相关联的耦合在本文中被考虑到并包含在本公开的范围内。因此，在至少一些示例中，USB PD控制器210被进一步配置为检测和/或确定CC1端子232或CC2端子234中的哪个耦合到VCONN端子238(或CC端子236)，以确定CC1端子232或CC2端子234中的哪个耦合到节点218。

现在参考图3，示出了说明性电路300的示意图。在至少一些示例中，电路300适合作为图2的USB PD控制器210的CC短路保护电路248来实施，并且在描述电路300时参考了图2的元件。在至少一些示例中，该电路包括第一电流源302、第二电流源304、开关306、开关308、电阻器310和电阻器312。在至少一些示例中，电阻器306的电阻约为500欧，并且电阻器308的电阻约为500欧。在至少一些示例中，第一电流源302的第一端子耦合到第一节点314，第一电流源302的第二端子耦合到开关306的第一端子，以及开关306的第二端子耦合到第二节点316。电阻器310在第二节点316和接地端子318之间耦合。第二电流源304的第一端子耦合到第一节点314，第二电流源304的第二端子耦合到开关308的第一端子，并且开关308的第二端子耦合到第三节点320。电阻器312在第三节点320和接地端子318之间耦合。在至少一些示例中，第一节点314被配置为耦合到电压源，诸如电力管理电路系统242的输出，第二节点316耦合到CC1端子232，并且第三节点320耦合到CC2端子234。

在至少一些示例中，开关306和开关308由USB PD控制器210的处理元件244控制。例如，当处理元件244检测到插头226已插入插座224中和/或插座224在DFP模式下操作时，在控制晶体管216以将节点218耦合到节点220之前，处理元件244控制开关306和开关308闭合。当开关306闭合时，电流源302耦合到第二节点316，并且电流流过电阻器310流向接地端318，在非短路状况下，在第二节点316处产生电压，其大约等于电流源302的输出除以电阻器310的电阻。当开关308闭合时，电流源304耦合到第三节点320，电流流过电阻器312流向接地端子318，在第三节点320处产生电压，其大约等于电流源304的输出除以电阻器312的电阻。

在至少一些示例中，第二节点316和第三节点320由处理元件244监测，以确定分别在第二节点316和第三节点320处存在的电压，由此确定电阻器310的电阻和电阻器312的电阻。例如，处理元件244的ADC具有耦合到第二节点316和第三节点320的输入，并且代表电流源302和电流源304的输出的数字值分别除以ADC的输出。当根据在第二节点316处测量的电压确定的电阻小于约500欧时，处理元件244确定CC1端子232存在短路状况。当根据在第三节点320处测量的电压确定的电阻小于约500欧时，处理元件244确定CC2端子234存在短路状况。当短路状况存在时，USB PD控制器210防止节点218耦合到节点220，保护USB PD控制器210免受确定的短路状况的影响。在至少一些示例中，在确定电阻器310和电阻器312的电阻后，控制开关306和开关308断开，将电流源302与第二节点316以及电流源304与第三节点320分别去耦合。

现在参考图4，示出了说明性电路400的示意图。在至少一些示例中，电路400适合作为图2的USB PD控制器210的VBUS短路保护电路246来实施，并且在描述电路400时参考了图2的元件。在至少一些示例中，该电路包括电流源402、开关404和开关406。在至少一些示例中，开关404的第一端子耦合到第一节点410，开关404的第二端子耦合到电流源402的第一端子，电流源402的第二端子耦合到开关406的第一端子，并且开关406的第二端子耦合到第二节点412。在至少一些示例中，电阻器408不是物理的和/或分立的部件，而是代表了当第二节点412处存在短路时将对电路400存在的电阻量。当短路在第二节点412处存在时，由短路导致的电阻量将作为第二节点412和接地端子414之间耦合的电阻器408吸引到电路400。在至少一些示例中，第一节点410被配置为耦合到电压源，诸如电力管理电路系统242的输出，并且第二节点耦合到节点220(并因此耦合到VBUS端子222)。

在至少一些示例中，开关404和开关406由USB PD控制器210的处理元件244控制。例如，当处理元件244检测到插头226已插入插座224中时，在控制晶体管216以将节点218耦合到节点220之前，处理元件244控制开关404和开关406闭合。当开关404闭合时，电流源402耦合到第一节点410，并且当开关406闭合时，电流源402耦合到第二节点412。当第二节点412处存在短路时，电流流过电阻器408流向接地端414，在第二节点412处产生电压，其大约等于电流源402的输出除以电阻器408的电阻。当第二节点412处不存在短路状况并且电阻器408对电路400不可见时，第二节点412处的电压大约等于第一节点410处存在的电压。此外，在节点410处存在的信号的值超过预定值的至少一些示例中，开关404被断开，将电流源402与节点410去耦合(例如，诸如当节点410处存在高电压并且电流源402是低压电流源时)。在不期望将电流源402与节点410隔离的能力的一些示例中，开关404从电路400中省略。

在至少一些示例中，第二节点412由处理元件244监测以确定第二节点412处存在的电压，并且在至少一些示例中由此确定由电阻器408代表的电阻。例如，处理元件244的ADC具有耦合到第二节点412的输入，并且代表电流源402的输出的数字值除以ADC的输出。当根据在第二节点412处测量的电压确定的电阻为约5.1千欧，加减约百分之二十的变化公差，或在约800欧和约1.2千欧之间时，处理元件244确定VBUS端子222和CC1端子232之间或VBUS端子222和CC2端子234之间存在短路状况。类似地，当测量的电压等于约1.1V时，处理元件244确定VBUS端子222和CC1端子232之间或VBUS端子222和CC2端子234之间存在短路状况。当短路状况存在时，USB PD控制器210防止节点218耦合到节点220，保护USB PD控制器210免受确定的短路状况的影响。在至少一些示例中，在确定电阻器408的电阻后，开关405和开关406被控制为断开，将电流源402与第二节点412去耦合。

现在参考图5，示出了电路500的示意图。在至少一个示例中，电路500适合作为图2的电压控制电路212来实施，并且在描述电路500时参考了图2的元件。在至少一个示例中，电路500包括光耦合器505(其包括发光二极管506和光电传感器507)、电阻器510、515、530、535、540、545和547、并联调节器520和电容器525。在一些示例中，电路500的至少一些方面是在其他装置中实施的。例如，当作为电压控制电路212实施时，电路500的至少一些部件可以在USB PD控制器210中实施。此外，在各种示例中，可以省略电路500的至少一些部件(例如，电阻器535)，或者可以向电路500添加未示出的额外部件以支持本文中所描述的功能。

在电路500的至少一个示例架构中，光耦合器505具有耦合到节点565并被配置为接收用于生成电源的输出的电压VDD的第一端子、耦合到节点570的第二端子、经由电阻器510耦合到节点575的第三端子以及耦合到节点580的第四端子。电阻器515在节点575和节点580之间耦合。并联调节器520具有耦合到节点580的阴极、耦合到接地电压电位550的阳极以及耦合到节点585的控制输入。电容器525在节点580和节点585之间耦合。电阻器530在节点555和节点575之间耦合，电阻器535在节点560和节点585之间耦合，电阻器540在节点585和接地电压电位550之间耦合，电阻器545在节点570和接地电压电位550之间耦合，以及电阻器547在节点575和节点585之间耦合。在一些示例中，电路500被配置为在节点555处接收电源输出(VSOURCE)(例如，使得节点555对应于图2的节点218)，在节点560处接收VREF，在节点580处接收CATH，并且在节点570处耦合到电源(例如，图2的电源208)的控制输入。

在电路500的操作示例中，并联调节器520将在节点585处存在的电压转换为驱动光耦合器505的发光二极管506的亮度的比例电流。发光二极管506发出的光被光电传感器507转换回比例电压，由此在节点570处近似提供与节点585处存在的电压成比例的电压。当节点560处于浮动状态时，电阻器547和电阻器540形成分压器，其将节点585处存在的电压建立为与节点555处存在的电压成比例。当电流从节点560被吸收时，节点585处的电压变化被并联调节器520和光耦合器505传递到节点570，引起VSOURCE的值与从节点560吸收的电流的值成比例变化。

现在参考图6，示出了说明性方法600的流程图。在一些示例中，方法600是用于确定装置的端子处是否存在短路状况的方法。在一个示例中，该端子是USB-C插座或插头的CC端子。因此，在至少一些示例中，方法600适合由通信控制器实施，诸如图2的系统200的USBPD控制器210。

在操作602处，短路检测开始并且方法600进行到操作604。在一些示例中，当检测到插头被插入插座中时，短路检测开始。该插头是例如USB-C插头，并且该插座是例如具有VBUS端子、CC1端子和CC2端子的USB-C插座。作为检测插头插入的组成部分，确定插头的取向和/或确定插座(当插座是DRP的一部分时)的用途(例如，UFP或DFP)。当插座是DRP的一部分并且基于插入的插头确定的用途是DFP时，短路检测开始。在另一个示例中，当插头还没有插入插座中时，DRP在DFP和UFP用途之间交替，监测插头的插入和随后确定DFP。在此类示例中，每当DRP从UFP用途转换到DFP用途时，短路检测开始，并且当DRP从DFP用途转换到UFP用途时，短路检测结束。在又一个示例中，当插座是不具有DRP能力的DFP的一部分时，短路检测保持操作，直到在CC1端子处存在的电压达到2V和/或在CC2端子处存在的电压达到2V。

在操作604处，通信控制器控制开关闭合以引起电流流向插座的CC1端子。在一些示例中，诸如当CC1端子在正常状况下操作并且没有正在经历短路时，电流从恒定电流源流过从CC1端子耦合到接地的约500欧的电阻器。当CC1端子正在经历短路状况时，电流流过替代路径至接地，其中该替代路径的电阻小于约500欧的电阻器。

在操作606处，确定CC1端子处存在的电阻。在至少一些示例中，通过通信控制器测量在CC1端子处存在的电压，并将测量的电压除以在操作604处由恒定电流源输出的电流值，来确定电阻。在至少一些示例中，在执行除法之前，恒定电流源输出的电流值和/或在CC1端子处存在的电压中的一个或更多个被ADC从模拟域转换为数字域。当确定的电阻小于约500欧时，通信控制器确定CC1端子正在经历短路状况。

在操作608处，通信控制器控制开关闭合以使电流流向插座的CC2端子。在一些示例中，诸如当CC2端子在正常状况下操作并且没有正在经历短路时，电流从恒定电流源流过从CC2端子耦合到接地的约500欧的电阻器。当CC2端子正在经历短路状况时，电流流过替代路径至接地，其中该替代路径的电阻小于约500欧的电阻器。在一些示例中，当CC1端子和CC2端子两者都正在经历短路状况时，与CC1端子相关联的替代接地路径是与CC2端子相关联的同一替代接地路径，而在其他示例中，与CC1端子相关联的替代接地路径不是与CC2端子相关联的同一替代接地路径。

在操作610处，确定CC2端子处存在的电阻。在至少一些示例中，通过通信控制器测量在CC2端子处存在的电压，并将测量的电压除以在操作608处由恒定电流源输出的电流值，来确定电阻。在至少一些示例中，在执行除法之前，恒定电流源输出的电流值和/或在CC2端子处存在的电压中的一个或更多个被ADC从模拟域转换为数字域。当确定的电阻小于约500欧时，通信控制器确定CC2端子正在经历短路状况。

在操作612处，通信控制器确定CC1端子和CC2端子两者是否已被确定为正在经历短路状况(例如，两个确定的电阻均小于约500欧)，在操作614处，通信控制器禁用插座，使得不与经由插座和插头耦合到通信控制器的装置开始通信。在至少一些示例中，禁用插座包括防止从电源向插座的VBUS端子施加信号。当CC1端子或CC2端子中的至少一个没有正在经历短路状况时，在操作616处，通信控制器根据正常操作继续进行。

虽然已讨论了方法600的操作并以数字参考进行标记，但方法600可以包括本文中未叙述的额外操作，本文中叙述的操作中的任一个或更多个可以包括一个或更多个子操作，本文中叙述的操作中的任一个或更多个可以被省略，和/或本文中叙述的操作中的任一个或更多个可以以不同于本文中提出的顺序执行(例如，以颠倒顺序、基本同时、重叠等)，所有这些都旨在落入本公开的范围内。

现在参考图7，示出了说明性方法700的流程图。在一些示例中，方法700是用于确定装置的端子处是否存在短路状况的方法。在一个示例中，该端子是USB-C插座或插头的VBUS端子。因此，在至少一些示例中，方法700适合由通信控制器实施，诸如图2的系统200的USB PD控制器210。

在操作702处，短路检测开始并且方法700进行到操作704。在一些示例中，当检测到插头被插入插座中时，短路检测开始。该插头是例如USB-C插头，并且该插座是例如具有VBUS端子、CC1端子和CC2端子的USB-C插座。作为检测插头插入的组成部分，确定插头的取向和/或确定插座(当插座是DRP的一部分时)的用途(例如，UFP或DFP)。当插座是DRP的一部分，并且基于插入的插头确定的用途是DFP时，短路检测开始。在另一个示例中，当插头还没有插入插座中时，DRP在DFP和UFP用途之间交替，监测插头的插入和随后确定DFP。在此类示例中，每当DRP从UFP用途转换到DFP用途时，短路检测开始，并且当DRP从DFP用途转换到UFP用途时，短路检测结束。在又一个示例中，当插座是不具有DRP能力的DFP的一部分时，短路检测总是保持操作。

在操作704处，通信控制器控制至少一个开关闭合以引起电流流向插座的VBUS端子。在一些示例中，诸如当VBUS端子在正常状况下操作并且没有正在经历短路时，生成电流的恒定电流源将VBUS端子的值拉动直到约为恒定电流源的电压供应值。当VBUS端子正在经历短路状况时，在VBUS端子处的电阻变得可见。在最后一些示例中，恒定电流源被施加到VBUS端子，直到在VBUS端子处存在的电压达到2V，此后确定VBUS端子没有正在经历短路状况并且恒定电流源被禁用。

在操作706处，确定VBUS端子处存在的电阻。在至少一些示例中，通过通信控制器测量在VBUS端子处存在的电压，并将测量的电压除以在操作704处由恒定电流源输出的电流值，来确定电阻。在至少一些示例中，在执行除法之前，恒定电流源输出的电流值和/或在VBUS端子处存在的电压中的一个或更多个被ADC从模拟域转换为数字域。

在操作708处，通信控制器确定VBUS端子是否正在经历短路状况。当确定的电阻在约800欧和约1.2千欧之间，或者确定的电阻等于约5.1千欧加减约百分之二十的变化时，通信控制器确定VBUS端子正在经历对CC1端子和/或CC2端子的短路状况。类似地，当测量的电压等于约1.1V时，通信控制器确定VBUS端子正在经历对CC1端子和/或CC2端子的短路状况。

当通信控制器确定VBUS端子正在经历短路状况时，在操作710处，通信控制器禁用插座，使得不与经由插座和插头耦合到通信控制器的装置开始通信。在至少一些示例中，禁用插座包括防止从电源到VBUS端子施加信号。当VBUS端子没有正在经历短路状况时，在操作712处，通信控制器根据正常操作继续。

虽然已讨论了方法700的操作并以数字参考进行标记，但方法700可以包括在本文中未叙述的额外操作，在本文中叙述的操作中的任一个或更多个可以包括一个或更多个子操作，在本文中叙述的操作中的任一个或更多个可以被省略，和/或在本文中叙述的操作中的任一个或更多个可以以不同于本文中提出的顺序执行(例如，以颠倒顺序、基本同时、重叠等)，所有这些都旨在落入本公开的范围内。

此外，虽然独立地描述了方法600和方法700，但在至少一些示例中，方法600和方法700是互补的，使得同一通信控制器可以执行方法600和方法700两者。此外，方法600和方法700的操作可以以任何顺序排列，使得方法700的一些操作在方法600的操作之间执行，或者与方法600的至少一些操作基本同时执行。在另一个示例中，同一通信控制器执行方法600，并且当没有检测到短路状况时，在将VBUS端子222耦合到电源(例如，在VBUS端子222处提供VBUS电力)之前执行方法700，由此保护通信控制器、插座、插头和/或包括通信控制器的装置免受损坏和降低的用户体验。

现在转到图8，示出了说明性时序图800。在至少一些示例中，时序图800说明了图3的电路300或图4的电路400的操作，和/或至少部分地对应于图6的方法600或图7的方法700，并且在描述时序图800时可参考图3、图4、图6和/或图7的要素。如时序图800所示，在时间t1处，DRP在UFP模式下操作并且短路检测被禁用(例如，开关306和308或开关404和/或406被控制为断开)。在时间t2处，DRP在DFP模式下操作并且短路检测被启用(例如，开关306和308或开关404和/或406被闭合)，但是没有检测到短路。

在时间t3处，DRP再次在DFP模式下操作并且检测到存在短路。在一些示例中，当插头和插座之间没有连接存在时，DFP操作处于DRP在UFP和DFP操作模式之间交替的正常过程中，而在其他示例中，在DFP模式下的操作是由于插头被插入插座中，以及DRP是基于响应于插头插入插座中做出的确定而在DFP模式下操作的控制器。而且在时间t4处，插座的连接被禁用。在各种示例中，禁用连接包括防止将VBUS施加到插座的VBUS端子，和/或防止将信号或电压施加到插座的CC1端子和/或CC2端子。

现在转到图9，示出了说明性时序图900。在至少一些示例中，时序图900说明了图4的电路400的操作和/或至少部分地对应于图7的方法700，并且在描述时序图900时可以参考图4和/或图7的要素。如时序图900所示，在时间t1处，DRP在UFP模式下操作并且短路检测被禁用(例如，开关404和/或406被控制为断开)。在时间t2处，DRP在DFP模式下操作并且短路检测被启用(例如，开关404和406被闭合)，但是没有检测到短路。

在时间t3处，插头被插入插座中，引起DRP基于根据响应于插头插入插座中做出的确定来施加的DRP的控制而在DFP模式下操作。在时间t4处，确定不存在短路，并且短路检测被禁用(例如，开关404和/或406被控制为断开)。而且在时间t4处，VBUS被施加到插座的VBUS端子。虽然在图9中被示出为5V，但VBUS的值可以是任何合适的值。

在前述讨论中，术语“包括(including)”和“包含(comprising)”是以开放方式使用的，并因此应解释为意思是“包括但不限于......”。而且，术语“耦合(couple，coupling)”意指间接或直接的有线或无线连接。因此，如果第一装置、元件或部件耦合到第二装置、元件或部件，则该耦合可以通过直接耦合或通过经由其他装置、元件或部件和连接的间接耦合。类似地，在第一部件或位置和第二部件或位置之间耦合的装置、元件或部件可以通过直接连接或通过经由其他装置、元件或部件和/或耦合的间接连接。被“配置为”执行任务或功能的装置可以在制造时由制造商配置(例如，编程和/或硬接线)以执行该功能，和/或可以在制造后由用户配置(或重新配置)以执行该功能和/或其他额外或可替代功能。配置可以通过装置的固件和/或软件编程，通过装置的硬件部件和互连的构造和/或布局，或其组合。此外，被称为包括某些部件的电路或装置可代替地被配置为耦合到这些部件以形成所描述的电路系统或装置。例如，被描述为包括一个或更多个半导体元件(诸如晶体管)、一个或更多个无源元件(诸如电阻器、电容器和/或电感器)和/或一个或更多个源(诸如电压和/或电流源)的结构可以代替地在单个物理装置(例如半导体管芯和/或集成电路(IC)封装)内仅包括半导体元件，并且可以被配置为在制造时或制造后耦合到无源元件和/或源中的至少一些以形成所描述的结构，例如，由终端用户和/或第三方配置。

虽然本文中将某些部件描述为具有特定的工艺技术(例如，FET、金属氧化物FET(MOSFET)、n型、p型等)，但这些部件可以被更换为其他工艺技术的部件(例如，用双极结晶体管(BJT)替换FET和/或MOSFET，用p型替换n型或反之亦然，等等)并重新配置包括被替换部件的电路以提供至少部分地类似于部件替换前可用的功能的所期望功能。此外，在前述讨论中使用短语“接地电压电位”旨在包括机壳接地、地面接地、浮动接地、虚拟接地、数字接地、公共接地和/或适用于或适合于本公开的教导的任何其他形式的接地连接。除非另有说明，否则值前面的“约”、“大约”或“基本上”是指所述值的+/-10％。

上述讨论意图说明本公开的原理和各种示例。一旦充分理解了上述公开内容，本领域技术人员就会发现许多变化和修改。上述公开内容旨在将本公开解释为涵盖所有此类变化和修改。

Claims (20)

1.一种电路，其包括：

具有耦合到第一节点的第一端子以及第二端子的第一电流源；

耦合在所述第一电流源的所述第二端子和第二节点之间的第一开关；

耦合在所述第二节点和接地端子之间的第一电阻器；

具有耦合到所述第一节点的第一端子以及第二端子的第二电流源；

耦合在所述第二电流源的所述第二端子和第三节点之间的第二开关；

耦合在所述第三节点和所述接地端子之间的第二电阻器；

具有耦合到所述第一节点的第一端子以及第二端子的第三电流源；

耦合在所述第三电流源的所述第二端子和第四节点之间的第三开关；以及

耦合在所述第四节点和所述接地端子之间的第三电阻器。

2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括耦合在所述第三电流源的所述第一端子和所述第一节点之间的第四开关。

3.根据权利要求1所述的电路，进一步包括处理元件，其中所述处理元件耦合到所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关并且被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关。

4.根据权利要求3所述的电路，进一步包括电力管理电路系统，其中所述电力管理电路系统具有被配置为耦合到电源的输出的第一输入、耦合到所述处理元件的输出的第二输入以及耦合到所述第一节点的输出。

5.根据权利要求4所述的电路，其中所述电力管理电路系统包括电力调节器，其具有耦合到所述电源的所述输出的输入与耦合到所述第一节点和所述第四节点的输出。

6.根据权利要求4所述的电路，进一步包括：

所述电源；以及

晶体管，其具有耦合到所述电力管理电路系统的第二输出的栅极端子、耦合到所述电源的所述输出的漏极端子以及耦合到所述第四节点的源极端子，

其中所述第二节点耦合到插座的配置通道1端子即CC1端子，

其中所述第三节点耦合到所述插座的CC2端子，以及

其中所述第四节点耦合到所述插座的总线电压端子即VBUS端子。

7.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二节点是被配置为接收可逆插头的插座的配置通道1端子即CC1端子，所述第三节点是所述插座的CC2端子，并且所述第四节点是所述插座的总线电压端子即VBUS端子。

8.一种电路，其包括：

配置通道端子即CC端子短路保护电路，其被配置为：

闭合第一开关以将第一恒定电流施加到经由第一电阻器耦合到接地端子的CC1端子以确定所述CC1端子处存在的电阻量；

闭合第二开关以将第二恒定电流施加到经由第二电阻器耦合到所述接地端子的CC2端子以确定所述CC2端子处存在的电阻量；以及

断开所述第一开关和所述第二开关；

总线电压端子即VBUS端子短路保护电路，其被配置为：

闭合第三开关以将第三恒定电流施加到经由第三电阻器耦合到所述接地端子的VBUS端子以确定所述VBUS端子处存在的电阻量；以及

断开所述第三开关；以及

处理元件，其被配置为：

在确定插头已插入包括所述CC1端子、所述CC2端子和所述VBUS端子的插座中之后，控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关闭合；

测量所述CC1端子处存在的电压以确定所述CC1端子处存在的所述电阻量；

测量所述CC2端子处存在的电压以确定所述CC2端子处存在的所述电阻量；

测量所述VBUS端子处存在的电压以确定所述VBUS端子处存在的所述电阻量；

控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开；以及

当所述CC1端子处存在的所确定的电阻量和所述CC2端子处存在的所确定的电阻量，或所述VBUS端子处存在的所确定的电阻量指示短路状况存在时，防止将VBUS信号施加到所述VBUS端子。

9.根据权利要求8所述的电路，其中所述CC端子短路保护电路包括：

第一电流源，其具有耦合到第一节点的第一端子以及第二端子，并且被配置为输出所述第一恒定电流；

耦合在所述第一电流源的所述第二端子和所述CC1端子之间的所述第一开关；

耦合在所述CC1端子和所述接地端子之间的所述第一电阻器；

第二电流源，其具有耦合到所述第一节点的第一端子以及第二端子，并且被配置为输出所述第二恒定电流；

耦合在所述第二电流源的所述第二端子和所述CC2端子之间的所述第二开关；以及

耦合在所述CC2端子和所述接地端子之间的所述第二电阻器。

10.根据权利要求9所述的电路，其中所述VBUS端子短路保护电路包括：

第三电流源，其具有耦合到所述第一节点的第一端子以及第二端子，并且被配置为输出所述第三恒定电流；

耦合在所述第三电流源的所述第二端子和所述VBUS端子之间的所述第三开关；以及

耦合在所述VBUS端子和所述接地端子之间的所述第三电阻器。

11.根据权利要求9所述的电路，进一步包括电力管理电路系统，其具有被配置为耦合到电源的输出的第一输入、耦合到所述处理元件的输出的第二输入以及耦合到所述第一节点的输出。

12.根据权利要求11所述的电路，进一步包括：

所述电源；以及

晶体管，其具有耦合到所述电力管理电路系统的第二输出的栅极端子、耦合到所述电源的所述输出的漏极端子以及耦合到所述VBUS端子的源极端子。

13.根据权利要求12所述的电路，其中当所述短路状况存在时，所述处理元件通过控制所述电力管理电路系统以将所述晶体管保持在非导通状态、将所述电源的所述输出与所述VBUS端子电去耦合，来防止将VBUS信号施加到所述VBUS端子。

14.根据权利要求9所述的电路，其中所述第一电阻器具有第一电阻值并且所述第二电阻器具有第二电阻值，并且其中当所述CC1端子处存在的所述确定的电阻量小于所述第一电阻值并且所述CC2端子处存在的所述确定的电阻量小于所述第二电阻值时，所述处理元件确定所述短路状况存在。

15.一种系统，其包括：

处理器；

通信端口，其具有配置通道端子即CC1端子、第二配置通道端子即CC2端子和总线电压端子即BUS端子；以及

被配置为便于所述处理器经由所述通信端口进行通信的通信控制器，其中所述通信控制器包括：

具有耦合到第一节点的第一端子以及第二端子第一电流源；

耦合在所述第一电流源的所述第二端子和所述CC1端子之间的第一开关；

耦合在所述CC1端子和接地端子之间的第一电阻器；

具有耦合到所述第一节点的第一端子以及第二端子的第二电流源；

耦合在所述第二电流源的所述第二端子和所述CC2端子之间的第二开关；

耦合在所述CC2端子和所述接地端子之间的第二电阻器；

具有耦合到所述第一节点的第一端子以及第二端子的第三电流源；

耦合在所述第三电流源的所述第二端子和所述VBUS端子之间的第三开关；以及

耦合在所述VBUS端子和所述接地端子之间的第三电阻器；以及

处理元件，其耦合到所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关并被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述通信控制器被配置为在检测到插头已插入所述通信端口中之后，确定所述VBUS端子处或所述CC1端子和所述CC2端子处是否存在短路状况。

17.根据权利要求15所述的系统，进一步包括电力管理电路系统，其中所述电力管理电路系统具有被配置为耦合到电源的输出的第一输入、耦合到所述处理元件的输出的第二输入，以及耦合到所述第一节点的输出，并且其中所述电力管理电路系统至少包括电力调节器，其具有耦合到所述电源的所述输出的输入和耦合到所述第一节点的输出。

18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括：

所述电源；以及

晶体管，其具有耦合到所述电力管理电路系统的第二输出的栅极端子、耦合到所述电源的所述输出的漏极端子，以及耦合到所述VBUS端子的源极端子。

19.根据权利要求18所述的系统，其中当所述短路状况存在时，所述通信控制器通过控制所述电力管理电路系统以将所述晶体管保持在非导通状态、将所述电源的所述输出与所述VBUS端子电去耦合，来防止将VBUS信号施加到所述VBUS端子。

20.根据权利要求15所述的系统，其中所述处理元件被进一步配置为：

在确定插头已插入所述通信端口中之后，控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关闭合；

测量所述CC1端子处存在的电压以确定所述CC1端子处存在的电阻量；

测量所述CC2端子处存在的电压以确定所述CC2端子处存在的电阻量；

测量所述VBUS端子处存在的电压以确定所述VBUS端子处存在的电阻量；

控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关断开；以及

当所述CC1端子处存在的所确定的电阻量和所述CC2端子处存在的所确定发电阻量，或所述VBUS端子处存在的所确定的电阻量指示短路状况存在时，防止将VBUS信号施加到所述VBUS端子。

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