CN117093526B - 下拉电阻控制系统、芯片和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种下拉电阻控制系统、芯片和电子设备，涉及电子电路技术领域。下拉电阻控制系统，包括：电源供给单元以及与所述电源供给单元连接的时钟信号产生单元、下拉计数器和下拉电阻模块；所述电源供给单元用于控制所述时钟信号产生单元、计数器和下拉电阻模块工作，并输出上电检测复位信号和偏置电流信号；所述时钟信号产生单元基于所述偏置电流信号和上电检测复位信号产生时钟信号；所述计数器基于下拉控制信号和所述时钟信号控制所述下拉电阻模块处于高阻态。本发明可以通过改变下拉控制信号实现高阻释放时间的可控。

Description

下拉电阻控制系统、芯片和电子设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种下拉电阻控制系统、芯片和电子设备。

背景技术

type-C芯片是通过在CC端加5.1K下拉电阻，CC端的电压值不同，以此来识别设备与设备之间的不同连接状态。

在两个芯片进行CC协议交互的场景中，主要需要处理充电头端和负载端协议的交互，两个端口分别命名为CC_I和CC_O，在处理协议交互的过程中，需要满足标准的5.1KΩ下拉电阻和大于200KΩ的复位高阻，但是现有CC协议交互电路中需根据不同充电头调整外置充电电容大小，从而改变高阻释放时间，调节方式复杂，高阻释放时间不易控制，进而影响充电端和负载端的通信效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种下拉电阻控制系统、芯片和电子设备，本发明能够针对性的解决现有下拉高阻释放时间不易控制的问题。

基于上述目的，第一方面，本发明提出了一种下拉电阻控制系统，包括：电源供给单元以及与所述电源供给单元连接的时钟信号产生单元、下拉计数器和下拉电阻模块；所述电源供给单元用于控制所述时钟信号产生单元、计数器和下拉电阻模块工作，并输出上电检测复位信号和偏置电流信号；所述时钟信号产生单元基于所述偏置电流信号和上电检测复位信号产生时钟信号；所述计数器基于下拉控制信号和所述时钟信号控制所述下拉电阻模块处于高阻态。

可选地，所述系统还包括端口控制模块；所述下拉电阻模块连接充电端口，所述充电端口通过所述端口控制模块连接负载端口；所述端口控制模块用于控制所述充电端口与所述负载端口之间的通断。

可选地，所述电源供给单元包括：启动电路、偏置电路和上电检测复位电路；所述启动电路用于触发所述偏置电路工作；所述偏置电路用于产生所述偏置电流信号；所述上电检测复位电路用于产生所述上电检测复位信号。

可选地，所述启动电路包括第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的漏极，所述第一MOS管的源极连接所述第三MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极、第三MOS管的源极和漏极互相连接；所述偏置电路包括第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管和第十一MOS管，所述第四MOS管的栅极连接所述第一MOS管的栅极，所述第四MOS管的漏极连接所述五MOS管的栅极，所述第五MOS管的漏极连接输入电源；所述第四MOS管的源极、第五MOS管的源极、第六MOS管的源极、第七MOS管的源极、第十一MOS管的源极连接，所述第六MOS管的源极还连接至第一MOS管的漏极；所述第六MOS管的栅极、第七MOS管的栅极、第六MOS管的漏极、第十一MOS管的栅极连接；所述第六MOS管的漏极连接第八MOS管的漏极，第八MOS管的栅极连接第一MOS管的源极，第八MOS管的源极连接调节电阻；第九MOS管的栅极连接第八MOS管的漏极，第九MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第十MOS管的栅极、第五MOS管的栅极相连接；第十MOS管的栅极、第十MOS管的漏极、第九MOS管的源极相连接；第十一MOS管的漏极还连接至第二MOS管的栅极。

可选地，所述上电检测复位电路包括第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管和第十五MOS管，所述第十二MOS管的源极、第十三MOS管的源极与所述第十一MOS管的源极相连；所述第十二MOS管的栅极、第十三MOS管的栅极与所述第十一MOS管的栅极相连；所述第十二MOS管的漏极连接第十四MOS管的漏极，所述第十三MOS管的漏极连接第十五MOS管的漏极，所述第十四MOS管的栅极、第十五MOS管的栅极、第十一MOS管的漏极相连接；所述第十二MOS管的漏极和第十四MOS管的漏极之间，以及所述第十三MOS管的漏极和第十五MOS管的漏极之间输出上电检测复位信号。

可选地，所述下拉电阻模块包括：第一下拉电阻电路和第二下拉电阻电路；所述第一下拉电阻电路包括第一开关控制模块和下拉电阻修调模块，所述第二下拉电阻电路包括第二开关控制模块和下拉电阻产生模块，所述第一开关控制模块用于基于充电端口信号控制所述下拉电阻修调模块的导通，所述第二开关控制模块用于基于负载端口信号控制所述下拉电阻产生模块的导通。

可选地，所述端口控制模块包括：电荷泵控制电路和协议传输电路；所述电荷泵控制电路用于将输入电压提升到目标电压；所述协议传输电路用于在所述目标电压下控制所述充电端口与所述负载端口之间的协议信号传输。

可选地，所述电荷泵控制电路包括：充放电电路和升压电路；所述充放电电路用于基于时钟控制信号产生两个不交叠的时钟信号；所述升压电路包括互耦反相器和第一钳位模块，所述互耦反相器用于将输入电压提升到目标电压，所述第一钳位模块用于对所述目标电压进行钳位。

可选地，所述协议传输电路包括：信号处理模块、滤波模块和第一防反模块；所述信号处理模块包括电压转换器、第一反相器、第二反相器、第十六MOS管和第十七MOS管，所述电压转换器的第一端输入所述目标电压，所述电压转换器的第二端连接所述第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端连接所述第十六MOS管的栅极，所述第十六MOS管的漏极连接所述第十七MOS管的漏极，所述电压转换器的第三端连接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接所述第十七MOS管的栅极，所述第十七MOS管的源极和漏极通过第十八MOS管连接所述滤波模块；所述滤波模块包括第十九MOS管和滤波电阻，所述第十九MOS管的栅极通过栅极电阻连接第十八MOS管的源极，所述第十九MOS管的源极和漏极通过所述滤波电阻连接所述第一防反模块；所述第一防反模块包括第二十MOS管、第二十一MOS管和二极管，所述第二十MOS管的第一端连接所述充电端口，所述第二十MOS管的第二端连接所述二极管的输出端和所述第二十一MOS管的第一端，所述第二十MOS管的第三端连接所述二极管的输入端和所述第二十一MOS管的第二端，所述第二十一MOS管的第三端与所述负载端口连接。

可选地，所述系统还包括第二防反模块，所述第二防反模块设置在输入电源与所述电源供给单元的传输通路上；所述第二防反模块包括第二十二MOS管、第二十三MOS管、泄放电阻、第二十四MOS管、第二十五MOS管和第二十六MOS管，所述第二十二MOS管的第一端连接所述输入电源，所述第二十二MOS管的第二端连接所述泄放电阻的第一端和所述第二十三MOS管的第一端，所述第二十二MOS管的第三端连接所述泄放电阻的第二端、所述第二十四MOS管的第一端和所述第二十三MOS管的第二端，所述第二十三MOS管的第三端连接所述电源供给单元；所述第二十四MOS管的第二端连接所述第二十五MOS管的第一端，所述第二十四MOS管的第三端和所述第二十五MOS管的第二端连接使能控制信号，所述第二十五MOS管的第二端连接所述第二十六MOS管的第一端，所述第二十五MOS管的第三端连接所述第二十六MOS管的第二端，所述第二十六MOS管的第三端连接所述第二十三MOS管的第三端。

第二方面，还提供了一种芯片，所述芯片包括第一方面任一项所述的下拉电阻控制系统。

第三方面，还提供了一种电子设备，包括第一方面任一项所述的下拉电阻控制系统。

总的来说，本发明至少存在以下有益效果：

本实施例提供的下拉电阻控制系统通过电源供给单元控制时钟信号产生单元、下拉计数器和下拉电阻模块工作，并输出上电检测复位信号和偏置电流信号，通过时钟信号产生单元基于偏置电流信号和上电检测复位信号产生时钟信号，通过下拉计数器基于下拉控制信号和时钟信号控制下拉电阻模块处于高阻态，以控制下电后下拉电阻模块的高阻释放时间，可根据应用需求自行进行编程控制改变下拉控制信号，实现高阻释放时间的可控。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1示出本发明实施例提供的一种下拉电阻控制系统的结构示意图；

图2示出本发明实施例提供的一种电源供给单元的电路图；

图3示出本发明实施例提供的时钟信号产生单元的电路图；

图4示出本发明实施例提供的下拉电阻模块的电路图；

图5示出本发明实施例提供的电荷泵控制电路的电路图；

图6示出本发明实施例提供的协议传输电路的电路图；

图7示出本发明实施例提供的下拉电阻控制系统的另一结构示意图；

图8示出本发明实施例提供的第二防反模块的电路图；

图9示出了本发明实施例提供的所提供的一种芯片的结构示意图；

图10示出了本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

type-C芯片是通过在CC端加5.1K下拉电阻，CC端的电压值不同，以此来识别设备与设备之间的不同连接状态。在两个芯片进行CC协议交互的场景中，主要需要处理充电头端和负载端协议的交互，两个端口分别命名为CC_I和CC_O，在处理协议交互的过程中，需要满足标准的5.1KΩ下拉电阻和大于200KΩ的复位高阻，但是现有CC协议交互电路中需根据不同充电头调整外置充电电容大小，从而改变高阻释放时间，调节方式复杂，高阻释放时间不易控制，进而影响充电端和负载端的通信效率。

关于现有CC协议交互电路高阻释放时间不易控制的问题，本实施例提供的下拉电阻控制系统采用电源供给单元和时钟信号产生单元独立的方式，当主机断开后由外部电源VIN产生的HV_LDO对下拉系统中的MPD_CAP充电电容进行供电，可通过对下拉计数器进行编程，通过下拉计数器发送下拉控制信号来控制下电后下拉电阻模块的高阻释放时间，可根据应用需求自行进行编程控制改变下拉控制信号，实现高阻释放时间的可控。

实施例一

图1示出本发明的一种下拉电阻控制系统的结构示意图。参考图1，本发明的实施例中，一种下拉电阻控制系统10包括：电源供给单元100以及与电源供给单元连接的时钟信号产生单元101、下拉计数器102和下拉电阻模块103，电源供给单元100用于控制时钟信号产生单元101、下拉计数器102和下拉电阻模块103工作，并输出上电检测复位信号和偏置电流信号，时钟信号产生单元101基于偏置电流信号和上电检测复位信号产生时钟信号，下拉计数器102基于下拉控制信号和时钟信号控制下拉电阻模块103处于高阻态。

如图1所示，本实施例采用独立电源设计，其中HV_LDO为输入电源，HV_LDO可先对外置大电容MPD_CAP进行充电，再为电源供给单元供电，通过电源供给单元为时钟信号产生单元、下拉计数器和下拉电阻模块提供所需工作电压和偏置电流信号，独立的电源设计，可以使得下拉电阻控制系统在电源供给单元处于非充电状态下的任一时刻都能提供下拉电阻。

本实施例的电源供给单元100内部自带POR检测复位功能，在电源建立到一定电压值时，POR上电复位，下拉电阻控制系统内部各功能模块开始工作。

本实施例中，下拉计数器主要由数字逻辑实现，可通过编程设置下拉控制信号进而通过下拉控制信号和时钟信号控制下拉电阻模块处于高阻态，对CC端下拉5.1KΩ电阻的释放时间进行控制，以解决现有CC协议交互电路高阻释放时间不易控制的问题。

相关技术中，在两个芯片进行CC协议交互的场景中，还需要实现CC_I到CC_O通路的开断，以及因寄生导通问题带来通路开断失效，负载端进入过压保护或者烧毁的情况。因此，本实施例的系统还包括端口控制模块104，参考图1，本实施例的下拉电阻模块连接充电端口CC_I，充电端口CC_I通过端口控制模块连接负载端口CC_O，端口控制模块104用于控制充电端口CC_I与负载端口CC_O之间的通断，可以实现一个CC_I到CC_O的开断功能。用于解决CC协议交互通路开断失效问题。

图2示出本实施例提供的一种电源供给单元的电路图，参考图2，电源供给单元100包括：启动电路1001、偏置电路1002和上电检测复位电路1003，启动电路1001用于触发偏置电路1002工作，偏置电路1002用于产生偏置电流信号，上电检测复位电路1003用于产生上电检测复位信号。

其中，本实施例的偏置电路采用VTH电流镜互偏置电路，由于VTH电流镜互偏置电路存在两个稳定的静态工作点，其中一个是零点，当工作在零点的情况下，VTH互偏置电路将不能正常工作，无法对外提供所需要的偏置电压和电流，故增加启动电路设计来打破零点。

具体地，启动电路1001包括第一MOS管NM4、第二MOS管NM5和第三MOS管NM6，第一MOS管NM4的栅极连接第二MOS管NM5的漏极，第一MOS管NM4的源极连接第三MOS管的栅极，第二MOS管NM5的源极、第三MOS管NM6的源极和漏极互相连接。通过NM4、NM5和NM6的导通和关断来实现偏置电路的启动。

启动电路的输入端连接电源MPD_PAD，MPD_PAD为电源供给单元100的输入电压。参考图2，启动电路还包括MOS管PM1、PM2、PM3、NM1、NM2、NM3以及电阻R1和R2，以作为启动电路的辅助支路，其中，电源MPD_PAD和PM1的栅端还设置有Q1，Q1作为二极管钳位保护，可防止MPD_PAD进来的电压较高，将启动支路上的器件击穿。

偏置电路1002包括第四MOS管NM13、第五MOS管NM14、第六MOS管PM4、第七MOS管PM5、第八MOS管NM7、第九MOS管NM8、第十MOS管NM9和第十一MOS管PM6，第四MOS管NM13的栅极连接第一MOS管NM4的栅极，第四MOS管NM13的漏极连接五MOS管NM14的栅极，第五MOS管NM14的漏极连接输入电源。

第四MOS管NM13的源极、第五MOS管NM14的源极、第六MOS管PM4的源极、第七MOS管PM5的源极、第十一MOS管PM6的源极连接，第六MOS管PM4的源极还连接至第一MOS管NM4的漏极。

第六MOS管PM4的栅极、第七MOS管PM5的栅极、第六MOS管PM4的漏极、第十一MOS管PM6的栅极连接，第六MOS管PM4的漏极连接第八MOS管NM7的漏极，第八MOS管NM7的栅极连接第一MOS管NM4的源极，第八MOS管NM7的源极连接调节电阻R3。

第九MOS管NM8的栅极连接第八MOS管NM7的漏极，第九MOS管NM8的漏极、第七MOS管PM5的漏极、第十MOS管NM9的栅极、第五MOS管NM14的栅极相连接。第十MOS管NM9的栅极、第十MOS管NM9的漏极、第九MOS管NM8的源极相连接。第十一MOS管PM6的漏极还连接至第二MOS管NM5的栅极。其中，PM6的漏极与NM7的源极具有连接通路，该通路上设置有阻值为R3的2倍的调节电阻。

具体地，上电检测复位电路包括第十二MOS管PM7、第十三MOS管PM8、第十四MOS管NM10和第十五MOS管NM11，所述第十二MOS管PM7的源极、第十三MOS管PM8的源极与第十一MOS管的源极相连，第十二MOS管PM7的栅极、第十三MOS管PM8的栅极与所述第十一MOS管的栅极相连。第十二MOS管PM7的漏极连接第十四MOS管NM10的漏极，第十三MOS管PM8的漏极连接第十五MOS管NM11的漏极，第十四MOS管NM10的栅极、第十五MOS管NM11的栅极、第十一MOS管PM6的漏极相连接。第十二MOS管PM7的漏极和第十四MOS管NM10的漏极之间，以及第十三MOS管PM8的漏极和第十五MOS管NM11的漏极之间输出上电检测复位信号。

图2中，PM1、PM2、PM3为开关管，NM1、NM2、NM3为二极管，NM4、NM5、NM7、NM13为开关管，NM4栅端电压为3Vgs，NM6管、NM9管为MOS电容，NM14管为耗尽管，具有恒流特性。PM4、PM5、PM6为电流镜管，NM8、NM10、NM11为饱和放大管，PM7、PM8、PM9、NM15为尾电流镜管。

下面对上述电源供给单元100的电路原理进行简单说明：

当MPD_PAD端电源给入时，启动电路开始工作，随着MPD_PAD电源的增加NM4管栅极电压逐渐升高到大于2Vgs（Vgs为栅极相对于源极的电压）时，NM4导通，将NM14的源极短接到MOS电容NM6上，NM14为耗尽型MOS管，当NM4栅极电压升高到大于3Vgs时，NM13导通，将NM14栅极和源极短接，即耗尽管Vgs=0，NM14开启，MPD_VDD端给入电源可对MOS电容NM6进行充电，当NM6充电至Vgs时，将偏置电路NM7管导通，则偏置电路开始工作，由NM8管Vgs电压钳位作用，可定义基准电流，/>为阈值电压，/>为NM7管源极和漏极的压差，通过对电阻R3的调整，可改变基准电流的大小。

当偏置电路达到稳定的静态工作点时，PM4和NM8管工作在饱和区，由Vgs的电压钳位作用可得电源输出电压MPD_VDD，且PM4、NM13、NM14构成负反馈环路稳定电源MPD_VDD的输出，PM5、N14构成正反馈环路。

本实施例中负反馈环路要强于正反馈环路，为确保环路的稳定性，增加补偿电容NM9，当偏置电路给出稳定的偏置电流时，PM6漏极电压约为2Vgs，即2*i*R3+i*2*R3=2Vgs，PM6漏极电压反馈到启动电路端NM5管的栅极，NM5打开，将NM4管栅极下拉到地，启动电路启动完成并关闭。

偏置电路为VTH电流镜互偏置电路，PM7管镜像电流约是PM4的13倍，即PM7=NM10=13*i，而NM10采用较大的倒比管尺寸设计，且随着偏置电路建立稳定后，NM10栅极电压等于PM6漏极电压2*Vgs，NM10管的过流能力限制了PM7管中走过的电流，由MOS管的电流特性曲线可知，PM7管将进入到线性区，导通内阻急剧减小，呈现出强上拉的趋势，将SW信号上拉到电源MPD_VDD，完成电源上电复位检测功能。

同理，PM8管镜像电流约是PM4的1/2倍，即PM8=NM11=1/2*i，而NM11采用相对NM10较小的倒比管尺寸设计，且互偏置电路建立稳定后，NM11栅极电压等于PM6漏端电压2*Vgs，PM8管的过流能力限制了NM11管中走过的电流，PM8管工作饱和区，NM11管进入到线性区，其导通内阻减小，呈现出强下拉的趋势，将POD信号下拉到地，完成电源上电复位检测。

电源供给单元输出的电源信号MPD_VDD为振荡器和计数器进行供电，考虑到时钟信号和数字逻辑翻转带来的大功耗问题，在MPD_VDD到地之间增加大电容NM15，避免瞬时大功耗过来将MPD_VDD电源拉低，避免触发内部POR的检测复位而关闭时钟和数字逻辑使能。

由此可知，本实施例的电源供给单元可以提供稳定的电源电压和电流偏置信号，且具有POR上电检测复位的功能。

图3示出本实施例提供的时钟信号产生单元的电路图，如图3所示，时钟信号产生单元101包括MOS管NM16、NM17、NM18和充电电容C0，NM16的漏极连接电源供给单元的ISOURCE端，NM16的栅极连接电源供给单元的SW端，SW为检测复位信号，NM16的源极连接NM17的漏极、C0的第一端以及NM18的漏极，NM17的栅极连接时钟使能信号LOSC-EN，NM17的源极连接C0的第二端以及NM18的源极。NM16的漏极还连接有施密特触发器I0以及反相器I1和I2，I2连接由I3、I4、I5、I6、I7、I8和I9组成的SR锁存器，SR锁存器的输出端通过反相器I10和I12输出时钟信号LOSC，SR锁存器的输出端还连接NM18的栅极。

下面对上述时钟信号产生单元101的电路原理进行简单说明：

当电源供给单元的电源建立稳定，SW检测复位信号翻转，MOS管NM16导通，采用偏置电路给出的偏置电流信号给电容C0进行充电，当电容C0的充电电压超过I0中NMOS管的翻转阈值电压，则I0输出端被下拉到地，输出低电平，经过两级反向器I1和I2给到SR锁存器的输入端，由SR锁存器的置位功能可得I9的输出逻辑为高电平，又反馈到MOS管NM18控制电容C0的放电，同理可得，当电容C0被快速放电后，I0的输入端被NM18管下拉到地，输出端被拉高，经过SR锁存器后，I9的输出逻辑为低电平，关闭NM18，电容C0又进入到充电模式，依次重复电容充电放电过程产生时钟信号。可实现由SR锁存器的输出结果反馈控制电容的充放电，从而实现时钟翻转，通过调整充电电容的大小，可改变时钟信号频率。

图4示出本实施例提供的下拉电阻模块的电路图，如图4所示，本实施例的下拉电阻模块103包括：第一下拉电阻电路1031和第二下拉电阻电路1032，第一下拉电阻电路1031包括第一开关控制模块1033和下拉电阻修调模块1034，第二下拉电阻电路1032包括第二开关控制模块1036和下拉电阻产生模块1035，第一开关控制模块1033用于基于充电端口信号控制下拉电阻修调模块1034的导通，第二开关控制模块1036用于基于负载端口信号控制下拉电阻产生模块1035的导通。

第一开关控制模块1033包括MOS管N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9、N10，N1的漏极通过电阻R10和R11连接CC_I，N1的栅极连接在R10和R11之间，由电阻R10与R11比值产生N1开启的Vgs电压，R10和R11还可以保证5.1KΩ的下拉电阻释放后，CC_I对地有大电阻通路。

第一开关控制模块1033的N2、N3串联，N4、N5串联，N6、N7串联，N8、N9、N10串联，组成4条支路，这4条支路并联，N2的漏极通过电阻R12连接CC_I，其中，N2、N3、N4、N5、N6、N7的栅极均连接控制信号，N2的栅极连接数字配置信号TRIM_CC<2>，N3的栅极连接上电复位信号DIG_POR_P，N4的栅极连接数字命令偏置信号CCHZ_ENP，N5的栅极连接上电复位信号DIG_POR_P，N6的栅极连接数字命令偏置信号CCPD_ENP，N7的栅极连接信号MPD_POR1_N，信号MPD_POR1_N为上电复位信号DIG_POR_P的取反。

本实施例中，考虑到应用中需要一个精度较高5.1KΩ的下拉电阻，电路实现考虑到电阻工艺带来的偏差，故采用修调的方式来提高下拉电阻的精度，因此设置下拉电阻修调模块1034，下拉电阻修调模块1034包括电阻R13、R4和R5，以及MOS管N11、N12、N13、N14、N15，R13、R4和R5的第一端均连接CC_I，R13的第二端连接N14的漏极，N14的源极连接N12的漏极，N12的源极、N13的源极和N11的漏极连接，R4的第二端连接N15的漏极，N15的源极连接N13的漏极，N11的源极接地，其中，N11的栅极连接N8的栅极、N8的漏极、N6的漏极、N4的漏极和N2的漏极。N12的栅极和N13的栅极连接上电复位信号DIG_POR_P，N14的栅极连接数字配置信号TRIM_CC<0>，N15的栅极连接数字配置信号TRIM_CC<1>。

第二开关控制模块1036包括MOS管N16、N17、N18、N19、N20、N21和N22，N16的漏极通过电阻R6连接CC_I，N16的源极连接N17的漏极，N18的源极连接N19的漏极，N17的源极、N19的源极和N22的源极连接。N20的栅极和N20的漏极连接，N20的源极连接N21的漏极，N21的漏极连接N21的栅极，N21的源极、N22的栅极、N22的漏极连接。

下拉电阻产生模块1035包括电阻R6、R7、R8、R9，以及MOS管N23、N24、N25、N26、N27，R6、R7、R8、R9的第一端连接CC_I，R7的第二端连接N26的漏极，N26的源极连接N24的漏极，N24的源极、N25的源极、R9的第二端和N23的漏极连接，R8的第二端连接N275的漏极，N27的源极连接N25的漏极，N23的源极接地。N26的栅极连接数字配置信号TRIM_CC<1>，N27的栅极连接数字配置信号TRIM_CC<0>，N24的栅极和N25的栅极连接上电复位信号DIG_POR_P。

本实施例中，N1作为二极管连接，N1的钳位电压为Vgs，N8、N9、N10作为二极管连接，钳位电压为3Vgs；同理，N20、N21、N22作为二极管连接，钳位电压为3Vgs。N2~N7、N11~N15、N16~N19、N23~N27均为开关管，其中，N11和N23导通电阻较小，以确保下拉电阻的精度只与电阻有关。

下面对上述下拉电阻模块103的电路原理进行简单说明：

默认情况下，TRIM_CC<2>、TRIM_CC<1>和TRIM_CC<0>输入高电平，在电源供给单元100的电源建立完成后，POR的上电复位信号DIG_POR_P会被拉高，则N3、N5、N12、N13、N24、N25将被闭合，而TRIM_CC<2>默认数字配置高电平，即N11栅极电压被下拉到地，将R13、R4、R5、N11的对地通路关断，该对地通路主要实现对5.1KΩ下拉电阻的修调。

MPD_POR1_N默认工作为高电平，负载插入后，CCHZ_ENP和CCPD_ENP均由数字命令偏置为低电平，随着CC_I有电压信号给入，N23栅极电压升压到3Vgs，N23完全开启，电阻R7、R8、R9并联产生5.1KΩ的下拉电阻。

本实施例中，端口控制模块104包括：电荷泵控制电路1041和协议传输电路1046，电荷泵控制电路1041用于将输入电压提升到目标电压，协议传输电路1046用于在目标电压下控制充电端口与负载端口之间的协议信号传输。

本实施例的端口控制模块104使用电荷泵控制电路，可以实现一个CC_I到CC_O的开断功能，用于解决CC协议交互通路开断失效问题。

因低功耗的应用需求，电源VDD设计较低2V左右，而CC端电压典型情况最高可到5V左右，为确保CC协议通路的正常开启，需要采用电荷泵将VDD电压升到CH_VDD。

图5示出本实施例提供的电荷泵控制电路的电路图，如图5所示，电荷泵控制电路包括：充放电电路1043和升压电路1042，充放电电路1043用于基于时钟控制信号产生两个不交叠的时钟信号，升压电路1042包括互耦反相器1044和第一钳位模块1045，互耦反相器1044用于将输入电压提升到目标电压，第一钳位模块1045用于对目标电压进行钳位。

如图5所示，充放电电路1043包括数字逻辑器件I20~I30以及电容C2、C1，充放电电路1043利用时钟信号CLK不断对电容C2、C1进行充放电，引起CLK_C0和CLK_C1端时钟逻辑的翻转，再通过互耦反相器1044不断开断实现电荷的转移，将CH_VDD电压抬升到约2倍的VDD。互耦反相器1044包括由四个MOS管PM10、PM11、NM16、NM17组成的交叉耦合型的架构，NM16的栅极连接CLK_C1，NM17的栅极连接CLK_C0。

其中，PM12、PM13为二极管，PM14为饱和放大管，钳位电压为3*Vgs+VDD，其余PM10、PM11、PM16、PM17为开关管，工作在线性区。

其中，为防止在CLK_C0信号和CLK_C1信号交叠时，反相器PM10、NM16和反相器PM11、NM17同时导通，导致部分电荷转移到VDD上，引起CH_VDD电压被拉低，故重充放电电路增加或非门I21和I22互锁产生两项不交叠时钟信号CLK_C0和CLK_C1。

第一钳位模块1045利用PM12、PM13、PM14的Vgs来实现，输出目标电压CH_VDD的钳位保护，将CH_VDD钳位到3*Vgs+VDD。

图6示出本实施例提供的协议传输电路的电路图，如图6所示，协议传输电路1046包括：信号处理模块1047、滤波模块1048和第一防反模块1049，信号处理模块1047包括电压转换器I31、第一反相器I33、第二反相器I32、第十六MOS管PM15和第十七MOS管NM18，电压转换器I31的第一端输入目标电压CH_VDD，电压转换器I31的第二端连接第一反相器I33的输入端，第一反相器I33的输出端连接第十六MOS管PM15的栅极，第十六MOS管PM15的漏极连接第十七MOS管PM18的漏极，电压转换器I31的第三端连接第二反相器I32的输入端，第二反相器I32的输出端连接第十七MOS管NM18的栅极，第十七MOS管NM18的源极和漏极通过第十八MOS管NM19连接滤波模块1048。

滤波模块1048包括第十九MOS管PM16和滤波电阻R15，第十九MOS管PM16的栅极通过栅极电阻R16连接第十八MOS管NM19的源极，第十九MOS管PM16的源极和漏极通过滤波电阻R15连接第一防反模块1049。第一防反模块1049包括第二十MOS管NM20、第二十一MOS管NM21和二极管D1，第二十MOS管NM20的第一端连接充电端口CC_I，第二十MOS管NM20的第二端连接二极管的输出端和第二十一MOS管NM21的第一端，第二十MOS管NM20的第三端连接二极管的输入端和第二十一MOS管NM21的第二端，第二十一MOS管NM21的第三端与所述负载端口CC_0连接。

其中，PM16作为MOS电容管连接在电路中，PM15、NM18、NM19、PM15、NM21均为开关管。

电压转换器I31的输入端接入CC协议通路工作使能信号VDD_POR_N以及数字命令信号CCRCP_ENP，CCRCP_ENP用于控制CC协议通路的开断。在CCRCP_ENP给入高电位时，PM15导通，NM18、NM19关闭，电荷泵输出电压CH_VDD给到第一防反模块的开关NM20、NM21，即防反通路开启，CC_I信号传输到CC_O。

本实施例中的防反开关NM20、NM21采用MOS管寄生Dioed背靠背设置，可以阻断寄生通路，避免在MOS关断后出现因寄生导通的情况，也就可以防止关断失效。

由于防反开关NM20、NM21寄生电容较大，MOS管的寄生电容Cgs和Cg耦合作用影响较大，尤其在协议信号传输过程中，为避免对控制级电荷泵的影响，本实施例采用滤波模块1048的R15和PM16对寄生的耦合信号进行滤波处理。且在复位过程中，高阻释放CC_I端电压随着负载电源的升高而升高，由于CH_VDD被钳位到3*Vgs+VDD，则CC_O端电压将被钳位到2*Vgs+VDD，实现了在确保协议信号正常通过的情况下，对CC_O端电压做钳位保护。

考虑到低功耗应用中，下拉电阻控制系统仅在某一时刻开始工作，大部分时间内处于关闭状态，另外在控制主机关断的情况下，下拉电阻控制系统由外置大电容MPD_CAP对电源供给单元供电，确保在有限时间内下拉系统依然能正常工作，为节省功耗，本实施例的下拉电阻控制系统还包括第二防反模块。

图7示出本实施例提供的下拉电阻控制系统的另一结构示意图，如图7所示，第二防反模块105设置在输入电源HV_LDO与电源供给单元的传输通路上。

图8示出本实施例提供的第二防反模块的电路图，如图8所示，第二防反模块包括第二十二MOS管PM17、第二十三MOS管PM18、泄放电阻R17、第二十四MOS管NM22、第二十五MOS管NM23和第二十六MOS管NM24，第二十二MOS管PM17的第一端连接所述输入电源HV_LDO，所述第二十二MOS管PM17的第二端连接所述泄放电阻R17的第一端和所述第二十三MOS管PM18的第一端，所述第二十二MOS管PM17的第三端连接所述泄放电阻R17的第二端、所述第二十四MOS管NM22的第一端和所述第二十三MOS管PM18的第二端，所述第二十三MOS管PM18的第三端连接电源供给单元。

第二十四MOS管NM22的第二端连接第二十五MOS管NM23的第一端，所述第二十四MOS管NM22的第三端和所述第二十五MOS管NM23的第二端连接使能控制信号，所述第二十五MOS管NM23的第二端连接所述第二十六MOS管NM24的第一端，所述第二十五MOS管NM23的第三端连接所述第二十六MOS管NM24的第二端，所述第二十六MOS管NM24的第三端连接所述第二十三MOS管NM18的第三端。

如图8所示，PM17和PM18源极与源极相接，寄生二极管面对面，避免MOS管关闭情况下因寄生而存在导通的情况。CCPD_ENP和RCP_ENP为使能信号，当给出使能信号CCPD_ENP和RCP_ENP时，将NM22和NM23导通，PM17和PM18栅极电压快速下拉到地，PM17和PM18导通，HV_LDO先对MPD_PAD端的大电容进行充电，然后给到电源供给单元100，电源供给单元100产生MPD_VDD电源。

MOS管在电源通路做开关使用需着重关注其导通内阻，为降低PM17和PM18的导通内阻，MOS管的尺寸设计较大。但也因面积的增加，导致寄生电容较大，MOS管的沟道导通和栅端控制存在延迟等情况，输出信号处在过冲和源电容充电电荷难以释放等问题，故在第二防反模块的防反通路中PM17和PM18的源极到栅极增加电阻R17，形成一个电荷泄放通路。

以上为本实施例提供的下拉电阻控制系统通过电源供给单元100产生MPD_VDD电源，控制时钟信号产生单元101、下拉计数器102和下拉电阻模块103工作，并输出上电检测复位信号和偏置电流信号，通过时钟信号产生单元基于偏置电流信号和上电检测复位信号产生时钟信号，通过下拉计数器基于下拉控制信号和时钟信号控制下拉电阻模块处于高阻态，以控制下电后下拉电阻模块的高阻释放时间，可根据应用需求自行进行编程控制改变下拉控制信号，实现高阻释放时间的可控。

且设置端口控制模块来控制充电端口CC_I与负载端口CC_O之间的通断，可以实现一个CC_I到CC_O的开断功能，用于解决CC协议交互通路开断失效问题。

实施例二

基于上述下拉电阻控制系统相同的构思，本实施例还提供一种芯片，参考图9，芯片40包括上述实施例一所述的下拉电阻控制系统10。

具体地，该芯片可以是包括上述分立器件的专用芯片，也可以是MCU集成芯片。

本实施例提供的芯片40，基于上述下拉电阻控制系统相同的构思，故至少能够实现上述下拉电阻控制系统能够实现的有益效果，且上述下拉电阻控制系统的任意实施方式均可应用于本实施例提供的芯片中，在此不再赘述。

实施例三

基于上述下拉电阻控制系统相同的构思，参考图10，本实施例还提供一种电子设备50，包括上述实施例一所述的下拉电阻控制系统10。

本实施例提供的电子设备，基于上述下拉电阻控制系统相同的构思，故至少能够实现上述下拉电阻控制系统能够实现的有益效果，且上述下拉电阻控制系统的任意实施方式均可应用于本实施例提供的电子设备中，在此不再赘述。

需要说明的是：

在上述文本中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本发明实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，仅为本发明的具体实施方式，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种下拉电阻控制系统，其特征在于，包括：电源供给单元以及与所述电源供给单元连接的时钟信号产生单元、下拉计数器和下拉电阻模块；

所述电源供给单元用于控制所述时钟信号产生单元、计数器和下拉电阻模块工作，并输出上电检测复位信号和偏置电流信号；

所述时钟信号产生单元基于所述偏置电流信号和上电检测复位信号产生时钟信号；

所述计数器基于下拉控制信号和所述时钟信号控制所述下拉电阻模块处于高阻态；

其中，所述下拉电阻模块包括：第一下拉电阻电路和第二下拉电阻电路；

所述第一下拉电阻电路包括第一开关控制模块和下拉电阻修调模块，所述第二下拉电阻电路包括第二开关控制模块和下拉电阻产生模块，所述第一开关控制模块用于基于充电端口信号控制所述下拉电阻修调模块的导通，所述第二开关控制模块用于基于负载端口信号控制所述下拉电阻产生模块的导通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括端口控制模块；

所述下拉电阻模块连接充电端口，所述充电端口通过所述端口控制模块连接负载端口；

所述端口控制模块用于控制所述充电端口与所述负载端口之间的通断。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电源供给单元包括：启动电路、偏置电路和上电检测复位电路；

所述启动电路用于触发所述偏置电路工作；

所述偏置电路用于产生所述偏置电流信号；

所述上电检测复位电路用于产生所述上电检测复位信号。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述启动电路包括第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的漏极，所述第一MOS管的源极连接所述第三MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极、第三MOS管的源极和漏极互相连接；

所述偏置电路包括第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管和第十一MOS管，所述第四MOS管的栅极连接所述第一MOS管的栅极，所述第四MOS管的漏极连接所述五MOS管的栅极，所述第五MOS管的漏极连接输入电源；

所述第四MOS管的源极、第五MOS管的源极、第六MOS管的源极、第七MOS管的源极、第十一MOS管的源极连接，所述第六MOS管的源极还连接至第一MOS管的漏极；

所述第六MOS管的栅极、第七MOS管的栅极、第六MOS管的漏极、第十一MOS管的栅极连接；

所述第六MOS管的漏极连接第八MOS管的漏极，第八MOS管的栅极连接第一MOS管的源极，第八MOS管的源极连接调节电阻；

第九MOS管的栅极连接第八MOS管的漏极，第九MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第十MOS管的栅极、第五MOS管的栅极相连接；

第十MOS管的栅极、第十MOS管的漏极、第九MOS管的源极相连接；

第十一MOS管的漏极还连接至第二MOS管的栅极。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述上电检测复位电路包括第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管和第十五MOS管，所述第十二MOS管的源极、第十三MOS管的源极与所述第十一MOS管的源极相连；所述第十二MOS管的栅极、第十三MOS管的栅极与所述第十一MOS管的栅极相连；

所述第十二MOS管的漏极连接第十四MOS管的漏极，所述第十三MOS管的漏极连接第十五MOS管的漏极，所述第十四MOS管的栅极、第十五MOS管的栅极、第十一MOS管的漏极相连接；

所述第十二MOS管的漏极和第十四MOS管的漏极之间，以及所述第十三MOS管的漏极和第十五MOS管的漏极之间输出上电检测复位信号。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述端口控制模块包括：电荷泵控制电路和协议传输电路；

所述电荷泵控制电路用于将输入电压提升到目标电压；

所述协议传输电路用于在所述目标电压下控制所述充电端口与所述负载端口之间的协议信号传输。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电荷泵控制电路包括：充放电电路和升压电路；

所述充放电电路用于基于时钟控制信号产生两个不交叠的时钟信号；

所述升压电路包括互耦反相器和第一钳位模块，所述互耦反相器用于将输入电压提升到目标电压，所述第一钳位模块用于对所述目标电压进行钳位。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述协议传输电路包括：信号处理模块、滤波模块和第一防反模块；

所述信号处理模块包括电压转换器、第一反相器、第二反相器、第十六MOS管和第十七MOS管，所述电压转换器的第一端输入所述目标电压，所述电压转换器的第二端连接所述第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端连接所述第十六MOS管的栅极，所述第十六MOS管的漏极连接所述第十七MOS管的漏极，所述电压转换器的第三端连接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接所述第十七MOS管的栅极，所述第十七MOS管的源极和漏极通过第十八MOS管连接所述滤波模块；

所述滤波模块包括第十九MOS管和滤波电阻，所述第十九MOS管的栅极通过栅极电阻连接第十八MOS管的源极，所述第十九MOS管的源极和漏极通过所述滤波电阻连接所述第一防反模块；

所述第一防反模块包括第二十MOS管、第二十一MOS管和二极管，所述第二十MOS管的第一端连接所述充电端口，所述第二十MOS管的第二端连接所述二极管的输出端和所述第二十一MOS管的第一端，所述第二十MOS管的第三端连接所述二极管的输入端和所述第二十一MOS管的第二端，所述第二十一MOS管的第三端与所述负载端口连接。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二防反模块，所述第二防反模块设置在输入电源与所述电源供给单元的传输通路上；

所述第二防反模块包括第二十二MOS管、第二十三MOS管、泄放电阻、第二十四MOS管、第二十五MOS管和第二十六MOS管，所述第二十二MOS管的第一端连接所述输入电源，所述第二十二MOS管的第二端连接所述泄放电阻的第一端和所述第二十三MOS管的第一端，所述第二十二MOS管的第三端连接所述泄放电阻的第二端、所述第二十四MOS管的第一端和所述第二十三MOS管的第二端，所述第二十三MOS管的第三端连接所述电源供给单元；

所述第二十四MOS管的第二端连接所述第二十五MOS管的第一端，所述第二十四MOS管的第三端和所述第二十五MOS管的第二端连接使能控制信号，所述第二十五MOS管的第二端连接所述第二十六MOS管的第一端，所述第二十五MOS管的第三端连接所述第二十六MOS管的第二端，所述第二十六MOS管的第三端连接所述第二十三MOS管的第三端。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括权利要求1-9任一项所述的下拉电阻控制系统。

11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的下拉电阻控制系统。