DE102021121018A1

DE102021121018A1 - Programmierbarer sanftanlauf für abwärts-aufwärts-wandler

Info

Publication number: DE102021121018A1
Application number: DE102021121018.6A
Authority: DE
Inventors: Hariom Rai; Pulkit Shah; Arun Khamesra; Rajesh Karri; Praveen Suresh
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2022-03-03
Also published as: US20220069709A1; US11658574B2

Abstract

Ein IC-Controller für eine USB-Typ-C-Vorrichtung umfasst ein Register, das programmierbar ist, um eine Impulsbreite und eine Frequenz zu speichern. Ein Abwärts-Aufwärts-Wandler des Controllers umfasst einen ersten High-Side-Schalter und einen zweiten High-Side-Schalter. Steuerungslogik ist mit dem Register und Gates des ersten/zweiten High-Side-Schalters gekoppelt. Um einen Sanftanlauf in einem eines Abwärtsmodus oder Aufwärtsmodus durchzuführen, wird die Steuerungslogik: den zweiten High-Side-Schalter veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register abrufen; den zweiten High-Side-Schalter veranlassen, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten; eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers detektieren, die einen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion auf die Detektion die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers an eine Fehlerverstärkerschleife übertragen, die mit der Steuerungslogik gekoppelt ist.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruft sich auf die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/073,858 , eingereicht am 2. September 2020, die hier in ihrer Gesamtheit durch diese Bezugnahme einbezogen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf integrierte Schaltungen (ICs), die eine Universal-Serial-Bus(USB)-Stromlieferung an elektronische Vorrichtungen steuern.
HINTERGRUND
Verschiedene elektronische Vorrichtungen (wie etwa z. B. Smartphones, Mobiltelefone, Tablets, Notebook-Computer, Laptop-Computer, Ladegeräte, Adapter, Stromspeicher etc.) sind konfiguriert, um Strom über USB-Verbinder gemäß USB-Stromlieferungsprotokollen, die in verschiedenen Versionen und Revisionen der USB-Stromlieferungsspezifikation (USB-Power-Delivery-, USB-PD-Spezifikation) definiert sind, zu übertragen. Zum Beispiel kann in einigen Anwendungen eine elektronische Vorrichtung als Stromverbraucher konfiguriert sein, um Strom über einen USB-Verbinder (z. B. für Batterieladung) zu empfangen, während in anderen Anwendungen eine elektronische Vorrichtung als Strombereitsteller konfiguriert sein kann, um einer anderen Vorrichtung, die mit diesem verbunden ist, über einen USB-Verbinder Strom bereitzustellen. In verschiedenen Anwendungen können Elektronikhersteller auch Stromwandler (wie etwa z. B. Abwärts-Aufwärts-Wandler) verwenden, die verschiedene USB-PD-Spezifikationsanforderungen erfüllen müssen, wie etwa zum Beispiel Anforderungen für Monotonie und Stabilität von Ausgangsspannung (Vout).
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers in mindestens einer einzelnen Ausführungsform.
2A ist ein Blockdiagramm eines USB-Controllers, der einen Abwärts-Aufwärts-Wandler umfasst, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform.
2B ist ein Blockdiagramm eines USB-Controllers, der einen Abwärts-Aufwärts-Wandler umfasst, in mindestens einer verwandten Ausführungsform.
3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von Steuerungssignalen an Schalter des Abwärts-Aufwärts-Wandlers von 2A-2B und einem entsprechenden Spannungseingang und Spannungsausgang des USB-Controllers in mindestens einer einzelnen Ausführungsform des Abwärtsmodus.
4 ist ein Blockdiagramm eines USB-Controllers, der einen Abwärts-Aufwärts-Wandler von 2A-2B umfasst, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen eines Sanftanlaufs eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers in dem Abwärtsmodus in mindestens einer einzelnen Ausführungsform.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen eines Sanftanlaufs eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers in dem Aufwärtsmodus in mindestens einer einzelnen Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele für spezifische Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis von verschiedenen Ausführungsformen der hier beschriebenen Modus-Übergangs-Architektur für USB-Typ-C-Controller bereitzustellen. Es wird einem Fachmann auf dem Gebiet jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden gut bekannte Komponenten, Elemente oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um das Verständnis des hier beschriebenen Gegenstands nicht unnötig zu erschweren. Die nachfolgend dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Konkrete Implementierungen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem im Wesen und Umfang der vorliegenden Ausführungsformen vorgesehen sein.
Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ „eine einzelne Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“ und „verschiedene Ausführungsformen“ bedeuten, dass eine konkrete Funktion, eine konkrete Struktur, ein konkreter Schritt, eine konkrete Operation oder eine konkrete Eigenschaft, beschrieben in Verbindung mit der/den Ausführungsform(en), in mindestens einer einzelnen Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen ist. Des Weiteren beziehen sich die Erscheinungen der Ausdrücke „eine Ausführungsform“, „eine einzelne Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“ und „verschiedene Ausführungsformen“ an verschiedenen Stellen in der Beschreibung nicht unbedingt alle auf die gleiche(n) Ausführungsform(en).
Die Beschreibung umfasst Bezüge auf die beigefügten Zeichnungen, die Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen Illustrationen in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen, die hier möglicherweise auch als „Beispiele“ bezeichnet sein können, werden ausführlich genug beschrieben, um es Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die hier beschriebenen Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands auszuüben. Die Ausführungsformen können kombiniert werden, andere Ausführungsformen können benutzt werden oder strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang und Wesen des beanspruchten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen den Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands nicht beschränken sollen, sondern eher einem Fachmann auf dem Gebiet ermöglichen sollen, den beanspruchten Gegenstand auszuüben, herzustellen und/oder zu verwenden.
Es werden hier verschiedene Ausführungsformen einer Modus-Übergangs-Architektur in USB-Typ-C-Controllern beschrieben, die angeordnet sein können, um in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen zu arbeiten. Beispiele für solche elektronischen Vorrichtungen umfassen, ohne Beschränkung, persönliche Computer (z. B. Laptop-Computer, Notebook-Computer etc.), mobile Computervorrichtungen (z. B. Tablets, Tablet-Computer, E-Reader-Vorrichtungen etc.), mobile Kommunikationsvorrichtungen (z. B. Smartphones, Mobiltelefone, persönliche digitale Assistenten, Nachrichtenübermittlungsvorrichtungen, Taschen-PCs etc.), Konnektivitäts- und Ladevorrichtungen (z. B. Kabel, Hubs, Andockstationen, Adapter, Ladegeräte etc.), Audio-/Video-/Datenaufzeichnungs- und/oder -wiedergabevorrichtungen (z. B. Kameras, Sprachaufzeichnungsgeräte, tragbare Scanner, Monitore etc.) und andere ähnliche elektronische Geräte, die USB-Schnittstellen für die Kommunikation, Batterieladung und/oder Stromlieferung verwenden können.
Wie hier verwendet, bezieht sich „USB-fähige“ Vorrichtung oder „USBfähiges“ System auf eine Vorrichtung oder ein System, die/das eine USB-Verbinderschnittstelle umfasst, mit einer solchen konfiguriert ist oder anderweitig mit einer solchen assoziiert ist. Eine USB-fähige Vorrichtung kann mindestens einem Release einer Universal-Serial-Bus-Spezifikation (USB-Spezifikation) entsprechen. Beispiele für solche USB-Spezifikationen umfassen, ohne Beschränkung, die USB-Spezifikation Revision 2.0, die USB-3.0-Spezifikation, die USB-3.1-Spezifikation, die USB-3.2-Spezifikation und/oder verschiedene Ergänzungen, Versionen und Errata davon. Die USB-Spezifikationen definieren allgemein die Eigenschaften (z. B. Attribute, Protokolldefinition, Transaktionstypen, Busverwaltung, Programmierungsschnittstellen etc.) eines differenziellen seriellen Busses, die erforderlich sind, um standardmäßige Kommunikationssysteme und Peripherien zu konstruieren und zu bauen. Eine USB-fähige, periphere Vorrichtung ist zum Beispiel an eine USB-fähige Hostvorrichtung über einen USB-Port der Hostvorrichtung angeschlossen, um ein USB-fähiges System zu bilden. Ein USB-2.0-Port umfasst eine Spannungsleitung von 5 V (bezeichnet als VBUS), ein Differenzialpaar von Datenleitungen (bezeichnet als D+ oder DP und D- oder DN) und eine Masseleitung für Stromrückleitung (bezeichnet als GND). Ein USB-3.0-Port stellt auch die VBUS-, D+-, D-- und GND-Leitungen für Rückwärtskompatibilität mit USB 2.0 bereit. Darüber hinaus, um einen schnelleren differenziellen Bus (den USB-SuperSpeed-Bus) zu unterstützen, stellt ein USB-3.0-Port auch ein Differenzialpaar von Senderdatenleitungen (bezeichnet als SSTX+ und SSTX-), ein Differenzialpaar von Empfängerdatenleitungen (bezeichnet als SSRX+ und SSRX-), eine Stromleitung für Strom (bezeichnet als DPWR) und eine Masseleitung für Stromrückleitung (bezeichnet als DGND) bereit. Ein USB-3.1-Port stellt die gleichen Leitungen wie ein USB-3.0-Port für die Rückwärtskompatibilität mit USB-2.0- und USB-3.0-Kommunikationen bereit, erweitert aber die Leistung des SuperSpeed-Busses durch eine Reihe von Funktionen, die als Enhanced SuperSpeed bezeichnet werden.
Eine jüngere Technologie für USB-Verbinder, USB-Typ-C genannt (hier auch als „USB-C“ bezeichnet, wird in verschiedenen Releases und/oder Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation definiert. Die USB-Typ-C-Spezifikation definiert Typ-C-Buchsen, Typ-C-Stecker und Typ-C-Kabel, die sowohl USB-Kommunikationen als auch Stromlieferung über neuere USB-Stromlieferungsprotokolle unterstützen können, die in verschiedenen Revisionen/Versionen der USB-PD-Spezifikation definiert sind. Beispiele für USB-Typ-C-Funktionen und Anforderungen können, ohne Beschränkung, Daten- und andere Kommunikationen gemäß USB-2.0 und USB-3.0/3.1, elektromechanische Definitionen und Leistungsanforderungen für Typ-C-Kabel, elektromechanische Definitionen und Leistungsanforderungen für Typ-C-Buchsen, elektromechanische Definitionen und Leistungsanforderungen für Typ-C-Stecker, Anforderungen für Typ-C- bis Altkabelbaugruppen und -adapter, Anforderungen für Typ-C basierte Vorrichtungsdetektion und Schnittstellenkonfiguration, Anforderungen für optimierte Stromlieferung für Typ-C-Verbinder etc. umfassen. Gemäß der/den USB-Typ-C-Spezifikation(en) stellt ein Typ-C-Port unter anderem VBUS-, D+-, D--, GND-, SSTX+-, SSTX--, SSRX+- und SSRX--Leitungen bereit. Darüber hinaus stellt ein Typ-C-Port auch eine Seitenbandnutzungs(Sideband-Use, bezeichnet als SBU)-Leitung zum Signalisieren von Seitenbandfunktionalität und eine Konfigurationskanal(Configuration Channel, oder Kommunikationskanal, bezeichnet als CC)-Leitung zur Entdeckung, Konfiguration und Verwaltung von Verbindungen über ein Typ-C-Kabel bereit. Ein Typ-C-Port kann mit einem Typ-C-Stecker und/oder einer Typ-C-Buchse assoziiert sein. Zwecks einfacher Benutzung sind der Typ-C-Stecker und die Typ-C-Buchse als reversierbares Paar konstruiert, das unabhängig von der Stecker-zur-Buchse-Ausrichtung betrieben wird. Ein standardmäßiger USB-Typ-C-Verbinder, angeordnet als standardmäßige(r) Typ-C-Stecker oder Buchse, stellt daher unter anderem Pins für vier VBUS-Leitungen, vier Masserückleitungen (GND-Rückleitungen), zwei D+-Leitungen (DP1 und DP2), zwei D--Leitungen (DN1 und DN2), zwei SSTX+-Leitungen (SSTXP1 und SSTXP2), zwei SSTX-Leitungen (SSTXN1 und SSTXN2), zwei SSRX+-Leitungen (SSRXP1 und SSRXP2), zwei SSRX--Leitungen (SSRXN1 und SSRXN2), zwei CC-Leitungen (CC1 und CC2) und zwei SBU-Leitungen (SBU1 und SBU2) bereit.
Einige USB-fähige elektronische Vorrichtungen können wahrscheinlich mit einer spezifischen Revision und/oder Version der USB-PD-Spezifikation konform sein. Die USB-PD-Spezifikation definiert ein Standardprotokoll, das konstruiert ist, um die maximale Funktionalität von USB-fähigen Vorrichtungen durch Bereitstellen flexiblerer Stromlieferung zusammen mit Datenkommunikationen über ein einzelnes USB-Typ-C-Kabel durch USB-Typ-C-Ports zu ermöglichen. Die USB-PD-Spezifikation beschreibt auch die Architektur, die Protokolle, das Stromversorgungsverhalten, die Parameter und die Verkabelung, die für die Verwaltung der Stromlieferung über USB-Typ-C-Kabel mit einer Leistung bis zu 100 W notwendig sind. Gemäß der USB-PD-Spezifikation können Vorrichtungen mit USB-Typ-C-Ports (wie etwa z. B. USB-fähige Vorrichtungen) mehr Strom und/oder höhere oder niedrigere Spannungen über ein USB-Typ-C-Kabel aushandeln als in älteren USB-Spezifikationen (wie etwa z. B. der USB-2.0-Spezifikation, USB-3.1-Spezifikation, der USB-Batterieladungsspezifikation Rev. 1.1/1.2 etc.) erlaubt sind. Zum Beispiel definiert die USB-PD-Spezifikation die Anforderungen für einen Stromlieferungsvertrag (PD-Vertrag), der zwischen einem Paar USB-fähiger Vorrichtungen ausgehandelt werden kann. Der PD-Vertrag kann sowohl den Strompegel als auch die Richtung der Stromübertragung, die von beiden Vorrichtungen unterstützt werden können, spezifizieren und kann bei Anfrage von einer Vorrichtung und/oder als Reaktion auf verschiedene Ereignisse und Zustände, wie etwa Rollentausch bei der Stromversorgung (Power Role Swap), Datenrollentausch (Data Role Swap), hartes Reset, Versagen der Stromquelle etc., dynamisch neu ausgehandelt werden (z. B. ohne Ausstecken der Vorrichtung). Wie hier verwendet, bezieht sich „USB-PD-Teilsystem“ auf einen oder mehrere Logikblöcke und andere analoge/digitale Hardwareschalttechnik, die durch Firmware in einem IC-Controller steuerbar sind und die konfiguriert und betriebsfähig sind, um die Funktionen durchzuführen und die Anforderungen zu befriedigen, die in mindestens einem Release der USB-PD-Spezifikation spezifiziert sind. Der IC-Controller kann in einer USB-Typ-C-Vorrichtung implementiert werden. Der IC-Controller kann in einer USB-Vorrichtung implementiert werden.
Stromlieferung in Übereinstimmung mit der/den USB-PD-Spezifikation(en) kann in verschiedenen unterschiedlichen Typen von USB-Typ-C-Anwendungen ausgeführt werden. Beispiele für solche Typen von Typ-C-Anwendungen umfassen, aber sind nicht beschränkt auf: eine Downstream-Facing-Port(DFP)-Anwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um einen Downstream-Facing-USB-Port bereitzustellen (z. B. in einer USB-fähigen Hostvorrichtung); eine Upstream-Facing-Port(UFP)-Anwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um einen Upstream-Facing-USB-Port bereitzustellen (z. B. in einer USB-fähigen Peripherievorrichtung oder einem Adapter); eine Dual-Role-Port(DRP)-USB-Anwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um sowohl DFP- als auch UFP-Anwendungen auf dem gleichen USB-Port (z. B. einem USB-Typ-C-Port, der konfiguriert ist, um entweder als ein Strombereitsteller oder ein Stromverbraucher zu arbeiten oder dynamisch zwischen diesen beiden Rollen unter Verwendung von USB-PD-Stromversorgungsrollentausch) zu unterstützen; und eine aktive Kabelanwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem in einem EMCA-Typ-C-Kabel (EMCA = Electronically-Marked-Cable-Assembly) angeordnet ist und konfiguriert ist, ein solches zu betreiben.
Eine USB-C/PD-Stromversorgung kann verwendet werden, um Strom mit einem breiten Ausgangsspannungsbereich von 3,3 V-21,5 V, einem breiten Strombereich von 1 A -5 A und einem breiten Eingangsversorgungsspannungsbereich von 5,0V bis 24 V, nach USB-C/PD-Protokoll, bereitzustellen. Aufgrund dieses breiten Spannungs-/Strombereichs für die USB-C-Stromlieferung und Anforderungen für schnelle Umschaltung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannungssignalen kann ein Abwärts-Aufwärts-Wandler (BB-Wandler, BB = buck-boost) mit einem USB-Typ-C-Controller eingesetzt werden, der gesteuert werden kann, um erwarteten Ausgangslasten Strom bereitzustellen.
1 ist ein schematisches Diagramm eines BB-Wandlers 100 in mindestens einer einzelnen Ausführungsform. Der BB-Wandler 100 umfasst einen Induktor 102, einen ersten High-Side-Schalter 104 (oder HS1), einen zweiten High-Side-Schalter 110 (oder HS2), einen ersten Low-Side-Schalter 106 (oder LS1) und einen zweiten Low-Side-Schalter 108 (oder LS2). In einer einzelnen Ausführungsform sind diese Schalter n-Typ-Feldeffekttransistoren (NFETs), illustriert. In einer anderen Ausführungsform sind die High-Side-Schalter, obwohl nicht illustriert, p-Typ-Feldeffekttransistoren (PFETs). In verschiedenen Ausführungsformen ist der erste High-Side-Schalter 104 zwischen einem Eingangsanschluss 112 und einer ersten Seite des Induktors 102 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 gekoppelt. Der High-Side-Schalter 110 ist zwischen einer zweiten Seite des Induktors 102 und einem Ausgangsanschluss 114 gekoppelt. Der erste Low-Side-Schalter 106 ist zwischen der ersten Seite des Induktors 102 und einer Masse des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 gekoppelt. Der zweite Low-Side-Schalter 108 ist zwischen der zweiten Seite des Induktors und der Masse gekoppelt. Der Eingangsanschluss 112 kann eine Eingangsspannung (Vin) führen und der Ausgangsanschluss kann eine Ausgangsspannung (Vout) des BB-Wandlers 100 führen. Der BB-Wandler 100 kann ferner einen Eingangskondensator (Cin), der mit dem Eingangsanschluss 112 gekoppelt ist, und einen Ausgangskondensator (Cout), der mit dem Ausgangsanschluss 114 gekoppelt ist, umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter (HS1, HS2, LS1, LS2) gesteuert werden, um den Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 in einem von vier Modi zu betreiben, einschließlich eines Abwärtsmodus, eines BB-Abwärtsmodus, eines BB-Aufwärtsmodus und eines Aufwärtsmodus. Bei diesen Modi muss zum Durchführen eines Sanftanlaufs des BB-Wandlers 100 nur bestimmt werden, ob der Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 in dem Abwärtsmodus oder Aufwärtsmodus ist. Falls zum Beispiel die Eingangsspannung (Vin) höher als die Ausgangsspannung (Vout) ist, ist der Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 in dem Abwärtsmodus. In dem Abwärtsmodus kann die Steuerungslogik Impulse senden, die moduliert sind, um eine gewisse Impulsbreite (PW) aufzuweisen, um den ersten High-Side-Schalter 104 intermittierend einzuschalten, der Strom über den Induktor 102 aufbaut und schließlich die Ausgangsspannung, Vout, aufbaut. Des Weiteren ist, falls Vout höher als Vin ist, der Abwärts-Aufwärts-Wandler in dem Aufwärtsmodus. In dem Aufwärtsmodus kann die Steuerungslogik dem zweiten Low-Side-Schalter 108 PW-modulierte Signale (PWM-Signale) bereitstellen. Die Frequenz der PWM-Signale kann ebenfalls verändert werden. Generell gilt, bei einem hohen Tastverhältnis der PWM-Signale und je höher die Frequenz, umso schneller wird sich die Energie in dem Induktor aufbauen und umso schneller wird sich auch der Spannungsausgang (Vout) aufbauen.
Für einen solchen BB-Wandler 100, können der Eingangskondensator (Cin), Ausgangskondensator (Cout) und der Induktor 102 basierend auf Eingangs-, Ausgangs- und Laststromanforderungen konstruiert sein. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Konstruktion des BB-Wandlers 100 (oder eines größeren Systems oder einer größeren Vorrichtung, das/die den BB-Wandler 100 umfasst) anstreben, den maximalen Strom auf eine gewisse Amperezahl- und Wattzahlanforderung zu begrenzen. Sobald der Gesamtausgangsleistungsbereich bekannt ist, können Eingangsstromanforderungen bestimmt werden. Von den Eingangsstromanforderungen können Werte für die Kapazität der Eingangs- und Ausgangskondensatoren (Cin und Cout) und für die Induktivität des Induktors 102 bestimmt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen sollte, um eine USB-Vorrichtung, die den BB-Wandler 100 umfasst, mit einem solchen breiten Bereich von möglichen Strom- und Spannungseingängen und -ausgängen zu starten, ein Sanftanlauf ausreichende Steuerung beim Hochrampen (oder Aufbauen) der Ausgangsspannung zu einer angezielten (oder erwarteten) Betriebsausgangsspannung für eine USB-Vorrichtung bereitstellen. Bei einem solchen Sanftanlauf wird darüber hinaus erwartet, dass er gewisse Bedingungen für ein effizientes und sicheres Starten der USB-Vorrichtung erfüllt. Zum Beispiel sollte der Sanftanlauf sicherstellen, dass der Induktor 102 nicht gesättigt wird, da der Induktor 102, wenn er einmal gesättigt ist, Eigenschaften als Induktor verliert. Ferner sollte der Sanftanlauf Eingangseinschaltstrom steuern, z. B. einen plötzlichen Sprung des Stroms in den Eingangsanschluss 112. Der Sanftanlauf sollte ferner sicherstellen, dass sowohl die Ausgangsspannung (Vout) eine Zielspannung nicht zu stark überschreitet und das der BB-Wandler 100 nicht zu lange braucht, um zu starten, Anforderungen, die gegeneinander abgewogen werden müssen.
In gewissen BB-Wandler-basierten Systemen oder Vorrichtungen wird ein zusätzlicher Sanftanlauf-Pin verwendet, um unter Verwendung eines externen Kondensators die Sanftanlaufzeit zu verwenden. Ein eingestellter Strom wird von einem Chip, auf dem sich der BB-Wandler 100 befindet, über diesen externen Kondensator bezogen, um eine Rampenspannung für eine Referenzspannung zu erhalten, die auf einem Fehlerverstärker (Error Amplifier, „EA“) verwendet wird, der innerhalb einer Steuerungsschleife integriert ist, basierend auf der Ausgangsspannung der Referenzspannung. Der EA ist daher konstruiert, um die Ausgangsspannung zu regeln, und langsames Rampen der Referenzspannung kann den gewünschten Sanftanlauf bereitstellen. Es ist ein Nachteil, dass dieses Verfahren einen zusätzlichen Pin auf einem Chip erfordert, um das Starten zu steuern (somit geht die Funktionalität von einem Pin verloren), und es ist ein zusätzlicher Kondensator auf der Platinenebene erforderlich Dieser Kondensator, der die Rampenspannung für das Starten bereitstellt, muss möglicherweise zehn Mal größer als ein Kompensationskondensator des EA sein, wodurch die Fläche und Kosten der Konstruktion wesentlich erhöht werden. Ferner beeinflusst diese Konstruktion nicht die Steuerung bezüglich eines Einschaltstromprofils. Außerdem kann das Starten unter Verwendung eines solchen großen externen Kondensators nicht schneller als die Bandbreite des BB-Wandlersystems gestaltet werden, das dann für den ungünstigsten Zustand über die Eingangs- und Ausgangsspannungen und den Lastbereich konstruiert ist.
In verschiedenen Ausführungsformen, die im Detail erörtert werden, werden diese und andere Mängel des aktuellen Stands der Technik durch Einsatz einer effizienten und programmierbaren Sanftanlauf-Lösung überwunden, die durch Firmware auf einem Integrierte-Schaltungs-Controller (IC-Controller) geleitet werden kann, der den BB-Wandler 100. Einige kleinere zusätzliche Hardware, wie etwa ein Satz Multiplexer, kann hinzugefügt werden, um den Sanftanlauf und Steuerungsübergänge zwischen dem Sanftanlauf und normaler Steuerung durch eine EA-Steuerungsschleife durchzuführen. Die hinzugefügte Hardware ist im Vergleich zu dem zusätzlichen Pin und dem großen externen Kondensator, die anderweitig erforderlich sein würden, minimal.
In einigen Ausführungsformen kann ein IC-Controller für eine Universal-Serial-Bus(USB)-Typ-C-Vorrichtung ein Register umfassen, das programmierbar ist, um eine Impulsbreite und eine Frequenz zu speichern. Das Register kann lediglich eine Verwendung eines lokalen flüchtigen Speichers oder ein anderes Hardwareregister darstellen, worin Werte für die Impulsbreite und Frequenz, mit der der Sanftanlauf durchgeführt wird, gespeichert werden. Der IC-Controller kann ferner Steuerungslogik umfassen, die mit dem Register und Gates des ersten High-Side-Schalters 104 und des zweiten High-Side-Schalters 110 betriebsfähig gekoppelt ist. Um einen Sanftanlauf in einem Abwärtsmodus durchzuführen, als ein Beispiel, kann die Steuerungslogik Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register abrufen und den ersten High-Side-Schalter 104 veranlassen, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten. Die Steuerungslogik kann ferner angepasst sein, um den zweiten High-Side-Schalter 110 zu veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. um ausgeschaltet zu werden, sodass der Schalter eine parasitäre Diode zwischen Source und Drain des Schalters bereitstellt, die immer noch Strom führen kann. Die Impulsbreite und Frequenz können sich zum Beispiel von variierenden Impulsbreiten und einer Frequenz, mit der der BB-Wandler 100 während eines EA-Steuerungsmodus betrieben wird, unterscheiden. Die Steuerungslogik kann ferner eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers detektieren, die einen Schwellenwert erfüllt (oder überschreitet), und als Reaktion auf die Detektion die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers an eine Fehlerverstärkerschleife (EA-Schleife), die mit der Steuerungslogik gekoppelt ist, übertragen. Der Fall für den Aufwärtsmodus wird ebenfalls beschrieben.
Vorteile der Systeme und Verfahren, die in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementiert werden, umfassend daher unter anderem die Flexibilität des Einsetzens von programmierbaren Impulsbreiten- und Frequenzwerten, um die Rampenrate der Ausgangsspannung (Vout) zu steuern. Ferner kann Firmware die Werte für die Impulsbreiten- und/oder Frequenz während der Operation basierend auf Vout dynamisch ändern und kann das Einschaltstromprofil ändern. Zusätzlich hängt die offenbarte Konstruktion nicht von der EA-Steuerungsschleifenbandbreite ab und kann daher schneller als die Bandbreite des/der BB-Wandlersystems oder -Wandlervorrichtung gestaltet werden. Des Weiteren besteht keine Notwendigkeit für einen zusätzlichen Pin und externen Kondensator. Wenn die Platine einmal fertiggestellt ist, besteht keine Notwendigkeit eine externe Komponente zu ändern, um den Sanftanlauf zu verhindern. Zum Beispiel würde eine Firmwareaktualisierung genügen, um das Register mit unterschiedlichen Werten für die Impulsbreite und Frequenz des Sanftanlaufs neu zu programmieren. Andere Vorteile werden für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sein, wie in der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Figuren erläutert.
2A ist ein Blockdiagramm eines USB-Controllers 200A, der einen Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 umfasst oder mit einem solchen gekoppelt ist, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform. Der USB-Controller 200A umfasst einen Strommessungsverstärker (Current Sense Amplifier, CSA) 202, einen Vergleicher 206, einen Fehlerverstärker (Error Amplifier, EA) 208, BB-Steuerungslogik 210, einen Treiber 212, einen Treiber 214 und Modusdetektionslogik 216. Der CSA 202 kann einen Eingangsstrom des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 messen und ein CSA-Signal 201 ausgeben, das für den Eingangsstrom indikativ ist. In einigen Ausführungsformen kann eine Neigungskompensationslogik und Hardware auf das CSA-Signal 201 wirken, um dem CSA-Signal 201 ein Offset-Signal hinzuzufügen. Das CSA-Signal 201 umfasst daher eine Neigungskompensations-Offset-Spannung oder -Ladung in einigen Ausführungsformen.
In mindestens einer einzelnen Ausführungsform empfängt der Vergleicher 206 das CSA-Signal 201 und ein EA-Signal 207 von dem EA 208. Der EA 208 vergleicht die Ausgangsspannung (Vout) mit einer Referenzspannung (Vref1), um ein EA-Signal 207 zu generieren. Der Vergleicher 206 vergleicht das CSA-Signal 201 und das EA-Signal 207 und stellt der BB-Steuerungslogik 210 ein Steuerungssignal 209 bezeichnet als Impulsbreitenmodulations-Ausgangssignal (PWM-out-Signal oder pwm_out-Signal) bereit. In einer einzelnen Ausführungsform bezieht sich die EA-Steuerungsschleife, wie hier bezeichnet, mindestens auf den EA 208, den CSA 202 und den Vergleicher 206, die das PWM-Ausgangssignal auf die BB-Steuerung 210 basierend auf der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) der Referenzspannung (Vref1), wovon letztere programmierbar ist, anpassen.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt die BB-Steuerungslogik 210 das Steuerungssignal 209 und ein Modussignal 211 von der Modusdetektionslogik 216. Die Modusdetektionslogik 216 kann einen Modus und einen Übergang zwischen Modi basierend auf der Ausgangsspannung (Vout) und der Eingangsspannung (Vin) bestimmen und gibt das Modussignal 211 demgemäß aus. Wie erörtert wird, falls Vin höher als Vout ist, die Modusdetektionslogik 216 das Modussignal 211 ausgeben, das für einen Abwärtsmodus indikativ ist. Im Gegensatz dazu wird, falls Vout höher als Vin ist, die Modusdetektionslogik 216 das Modussignal 211 ausgeben, das für einen Aufwärtsmodus indikativ ist.
Die BB-Steuerungslogik 210 kann das Steuerungssignal 209 und das Modussignal 211 verwenden, um einen Modus des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 zu steuern. Insbesondere kann die BB-Steuerungslogik 210 ein erstes Steuerungssignal 213 (set_buck) an den Treiber 212 senden, der den ersten High-Side-Schalter 104 und den ersten Low-Side-Schalter 106 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 steuert. Die BB-Steuerungslogik 210 kann ferner ein zweites Steuerungssignal 215 (set_boost) an den Treiber 214 senden, der den zweiten High-Side-Schalter 110 und den zweiten Low-Side-Schalter 108 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 steuert.
2B ist ein Blockdiagramm eines USB-Controllers 200B, der einen Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 umfasst oder mit einem solchen gekoppelt ist, in mindestens einer verwandten Ausführungsform. Diese verwandte Ausführungsform illustriert, dass der Gate-Treiber 212 tatsächlich einen ersten Treiber 212A (HS1-Gate-Treiber) und einen dritten Treiber 212B (LS1-Gate-Treiber) umfassen kann, um ein Gate des ersten High-Side-Schalters 104 bzw. des ersten Low-Side-Schalters 106 zu treiben. Ferner kann der Gate-Treiber 214 tatsächlich einen zweiten Treiber 214A (HS2-Gate-Treiber) und einen vierten Treiber 214B (LS2-Gate-Treiber) umfassen, um ein Gate des zweiten High-Side-Schalters 110 bzw. des zweiten Low-Side-Schalters 108 zu treiben. Wie ersichtlich sein wird, kann der USB-Controller 200B von 2B als eine Erweiterung des USB-Controllers 200A der Ausführungsform von 2A verstanden werden.
In diesen Ausführungsformen kann der USB-Controller 200B ferner einen programmierbaren Festwertspeicher (ROM) 205, wie etwa einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), ein Register 225, einen ersten Multiplexer 224, einen zweiten Multiplexer 230, einen dritten Multiplexer 226, einen vierten Multiplexer 228 und einen Softwarestart(SS)-Vergleicher 240, gekoppelt mit der BB-Steuerungslogik 210, umfassen. Der SS-Vergleicher 240 kann zum Beispiel einen Ausgang aufweisen, der für die Steuerungslogik 210 bereitgestellt ist, und Eingänge, die die Ausgangsspannung (Vout) und eine Referenzspannung (Vref2), die auf einen Schwellenwert eingestellt ist, bei dem der USB-Controller 200B die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 auf die EA-Steuerungsschleife, wie im Detail mit Bezug auf 2A illustriert und erörtert, überführen wird.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die BB-Steuerungslogik 210 ferner einen Impulsbreitenmodulationsgenerator (PWM-Generator) 217. Wie erörtert, kann das Register 225 ein Hardwareregister, ein flüchtiger Speicherort (z. B. eines lokalen Speichers, wie etwa Zwischenspeicher), oder ein nicht flüchtiger Speicherort (z. B. in chipinternem Flashspeicher), oder dergleichen sein. Der ROM 205 kann Firmware (FW) umfassen, die das Register 225 mit bestimmten Werten (festen oder variablen) für die Impulsbreite und Frequenz, mit der die BB-Steuerungslogik 210 die Gate-Treiber in dem Sanftanlauf(SS)-Modus aktivieren wird, programmieren kann. Lediglich beispielhaft kann die Impulsbreite in einem Bereich zwischen ungefähr 20 Nanosekunden (ns) und 20 Mikrosekunden (µs) liegen und kann die Frequenz in einem Bereich zwischen ungefähr 10 Kilohertz (KHz) und 600 kHz liegen.
In einigen Ausführungsformen kann der USB-Controller 200B die Firmware aus dem ROM 205 heraus ausführen, die in einigen Ausführungsformen angepasst sein kann, um das Register 225 mit neuen Werten für die Impulsbreite und die Frequenz dynamisch zu ändern oder neu zu programmieren. In einigen Fällen kann dieses Neuprogrammieren auf einem Spannungspegel der Ausgangsspannung, Vout, basieren und kann in anderen Fällen auf einer Konstruktion des BB-Wandlers 100 basieren, einschließlich der Eingangs- und Ausgangskapazitäten und der Induktivitäten des Induktors 102, die zum Beispiel auf aktualisierten Laststrom angezielt sind. In einigen Ausführungsformen ist der USB-Controller 200B ein programmierbares System-aufeinem-Chip (PSOC), das bereits dafür designiert ist, unter Verwendung von Firmware und/oder anderer Software programmierbar zu ein.
In einigen Ausführungsformen verwendet die BB-Steuerungslogik 210 ihren PWM-Generator 217, um Impulse mit einer Impulsbreite (PW) und mit der Frequenz der aus dem Register 225 abgerufenen Werte zu generieren, wobei der Ausgang des PWM-Generators 217 als „SS“ für Sanftanlauf angegeben ist. Auf diese Weise und auch durch Steuern der Multiplexer, wie erörtert werden wird, kann die BB-Steuerungslogik 210 die normale EA-Steuerungsschleife während des Sanftanlaufs umgehen, indem die Schalter des BB-Wandlers 100 veranlasst werden, unter Verwendung der SS-Impulse getrieben zu werden, die generiert werden, um die Impulsbreite und Frequenz aufzuweisen, die zuvor in dem Register 225 programmiert waren.
In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Multiplexer 224 einen Ausgang, um den ersten Treiber 212A einzuschalten, und ist durch die Steuerungslogik 210, z. B. über ein ctrl_hs1-Steuerungssignal, zu steuern. Der erste Multiplexer 224 weist selektierbare Eingänge auf, die Folgendes umfassen: einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkerschleife (EA-Schleife) (PWM_HS1); einen zweiten Eingang (SS) von dem PWM-Generator 217 der BB-Steuerungslogik 210; einen Null-Wert („0“); und einen Einser-Wert („1“). Der zweite Multiplexer 230 weist einen Ausgang auf, um den zweiten Treiber 214A einzuschalten, und ist durch die BB-Steuerungslogik 210A, z. B. über ein ctrl_hs2-Signal, zu steuern. Der zweite Multiplexer 230 weist selektierbare Eingänge auf, die Folgendes umfassen: einen ersten Eingang von der EA-Schleife (PWM_HS2) und einen zweiten Eingang, der einen Null-Wert („0“) aufweist.
In einigen Ausführungsformen weist der dritte Multiplexer 226 einen Ausgang auf, um den dritten Treiber 212B einzuschalten, und ist durch die BB-Steuerungslogik 210, z. B. über ein ctrl_Is1-Steuerungssignal, zu steuern. Der dritte Multiplexer 226 weist selektierbare Eingänge auf, die Folgendes umfassen: einen ersten Eingang von der EA-Schleife (PWM_LS1) und einen zweiten Eingang, der einen Null-Wert („0“) aufweist. Der vierte Multiplexer 228 weist einen Ausgang auf, um den vierten Treiber 214B einzuschalten, und ist durch die BB-Steuerungslogik 210, z. B. über ein ctrl_Is2-Steuerungssignal, zu steuern. Der vierte Multiplexer 228 weist selektierbare Eingänge auf, die Folgendes umfassen: einen ersten Eingang von der EA-Schleife (PWM-LS2); einen zweiten Eingang (SS) von dem PWM-Generator 217 der BB-Steuerungslogik 210; einen Null-Wert („0“); und einen Einser-Wert („1“). Die Eingänge von der EA-Steuerungsschleife können zum Beispiel das Steuerungssignal 209 mit dem PWM-Ausgang (pwm_out) sein.
Insbesondere, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform, detektiert die BB-Steuerungslogik 210 den Modus von dem Modussignal 211 und steuert die Multiplexer abhängig davon, ob der USB-Controller 200B in dem Abwärtsmodus oder in dem Aufwärtsmodus startet, unterschiedlich. In dem Abwärtsmodus kann die BB-Steuerungslogik 210 den zweiten High-Side-Schalter 110 veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. durch Selektieren des Null-Eingang-Wertes („0“) des zweiten Multiplexers 230. Die BB-Steuerungslogik 210 kann den ersten Low-Side-Schalter 106 außerdem veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. durch Selektieren des Null-Eingang-Wertes („0“) des dritten Multiplexers 226. Die BB-Steuerungslogik 210 kann ferner Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register 225 abrufen und den ersten High-Side-Schalter 104 veranlassen, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten, z. B. durch Selektieren des SS-Eingangs des ersten Multiplexers 224. Die BB-Steuerungslogik 210 kann ferner eine Ausgangsspannung (Vout) an dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers detektieren, die einen Schwellenwert überschreitet, und als Reaktion auf die Detektion die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers an die Fehlerverstärkersteuerungsschleife, die mit der Steuerungslogik 210 gekoppelt ist, übertragen, wie mit Bezug auf 2A im Detail illustriert und erörtert. Der Schwellenwert kann von der Referenzspannung (Vref2) kommen, falls durch die Firmware aus dem ROM 205 heraus programmiert werden kann.
Ferner kann, in dem Aufwärtsmodus, die Steuerungslogik 210 den zweiten High-Side-Schalter 110 und den ersten Low-Side-Schalter 106 veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. durch Selektieren des Null-Eingang-Wertes („0“) für jeden des zweiten Multiplexers 230 und des dritten Multiplexers 226. Die BB-Steuerungslogik 210 kann ferner Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register 225 abrufen und den ersten High-Side-Schalter 104 und den zweiten Low-Side-Schalter 108 veranlassen, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten, z. B. durch Selektieren des SS-Eingangs des ersten Multiplexers 224 und des vierten Multiplexers 228. Alternativ kann, in dem Aufwärtsmodus, die Steuerungslogik 210 den zweiten High-Side-Schalter 110 und den ersten Low-Side-Schalter 106 veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. durch Selektieren des Null-Eingang-Wertes („0“) für jeden des zweiten Multiplexers 230 und des dritten Multiplexers 226. Die BB-Steuerungslogik 210 kann den ersten High-Side-Schalter 104 veranlassen, stets EIN zu sein, z. B. durch Selektieren des Einser-Eingangs („1“) des ersten Multiplexers 224. Die BB-Steuerungslogik 210 kann ferner Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register 225 abrufen und den zweiten Low-Side-Schalter 108 veranlassen, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten, z. B. durch Selektieren des SS-Eingangs des vierten Multiplexers 228. Die BB-Steuerungslogik 210 kann ferner eine Ausgangsspannung (Vout) an dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 detektieren, die einen Schwellenwert (z. B. von Vref2) überschreitet, und als Reaktion auf die Detektion die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers an die Fehlerverstärkersteuerungsschleife, die mit der Steuerungslogik 210 gekoppelt ist, übertragen, wie mit Bezug auf 2A im Detail illustriert und erörtert.
In einigen Ausführungsformen ist der Wert von Vref2 programmiert (oder eingestellt), um leicht höher (z. B. zwischen ein und fünf Prozent höher) als der einer Zielausgangsspannung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 zu sein. Auf diese Weise kann der USB-Controller 200B eine schnelle (oder breite) Öffnung des ersten High-Side-Schalters 104 und des zweiten Low-Side-Schalters 108 vermeiden, wenn die EA-Steuerungsschleife übernimmt. Falls zum Beispiel die Ziel-Vout fünf Volt (5 V) ist, kann die Firmware den Vref2-Wert einstellen, um 5,1 V zu sein. Dies erlaubt, dass die Impulsbreite schmaler ist, wenn der Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 auf EA-Modus übergeht, und ermöglicht einen glatten Übergang in die EA Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100. Auf diese Weise kann sich die Ausgangsspannung unter Steuerung der EA-Steuerungsschleife sofort ohne Spannungsspitzen stabilisieren.
3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von Steuerungssignalen an Schalter des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 von 2A-2B und einem entsprechenden Spannungseingang (Vin) und Spannungsausgang (Vout) des USB-Controllers 200B in mindestens einer einzelnen Ausführungsform des Abwärtsmodus. Wenn die Eingangsspannung hochrampt, erfolgt dies langsam und am Anfang der Sanftanlaufperiode, sendet die BB-Steuerungslogik 210 Impulse mit der Impulsbreite und Frequenz, die aus dem Register 225 abgerufen werden, an den ersten High-Side-Schalter 104 für den Aufwärtsmodus. In dem Aufwärtsmodus, wenn die Eingangsspannung hochrampt, erfolgt dies langsam und am Anfang der Sanftanlaufperiode, sendet die BB-Steuerungslogik 210 Impulse mit der Impulsbreite und Frequenz, die aus dem Register 225 abgerufen werden, an den ersten High-Side-Schalter 104 und den zweiten Low-Side-Schalter 108. Während der Sanftanlaufperiode rampt die Ausgangsspannung (Vout) an dem Ausgangsanschluss 114 langsam bis zur Zielspannung hoch, die der Referenzspannung (Vref2) entspricht. Wenn der Vergleicher 240 ausgelöst wird, da Vout den mit Vref2 assoziierten Wert erreicht hat, kann die BB-Steuerungslogik 210 die Steuerung an die EA-Steuerungsschleife übertragen.
4 ist ein Blockdiagramm eines USB-Controllers 400, der einen Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 von 2A-2B umfasst, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform. Der USB-Typ-C-Controller 400 kann ferner einen VBUS-Anschluss 405 umfassen, der mit einer VBUS-Leitung 410 und dem Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 gekoppelt ist. Die VBUS-Leitung 410 kann ferner mit einem USB-Typ-C-Verbinder 450 gekoppelt sein, der zum Beispiel mit einem USB-Kabel verbunden ist. In einer einzelnen Ausführungsform kann die VBUS-Leitung 410 Teil des USB-Typ-C-Verbinders 450 sein. In einigen Ausführungsformen ist der USB-Typ-C-Controller 400 der USB-Controller 200B von 2B, welche eine Expansion des USB-Controllers 200A von 2A darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zum Durchführen eines Sanftanlaufs eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers in dem Abwärtsmodus in mindestens einer einzelnen Ausführungsform. Das Verfahren 500 kann durch Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware, Firmware oder eine Kombination davon beinhaltet. Das Verfahren 500 kann durch den USB-Controller 200B von 2B durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 500 durch die BB-Steuerungslogik 210 durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 500 durch den USB-Typ-C-Controller 400 von 4 durchgeführt werden.
Bei Operation 510 ruft die Verarbeitungslogik Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register 225 ab. Die Verarbeitungslogik (oder durch den USB-Controller 200B ausgeführte Firmware) kann diese Werte für die Impulsbreite und die Frequenz in das Register 225 programmieren.
Bei Operation 520 veranlasst die Verarbeitungslogik, in dem Abwärtsmodus, den ersten High-Side-Schalter 104, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten. Der PWM-Generator 217 kann diese SS-Impulse für die BB-Steuerungslogik 210 generieren, die dann dem ersten Multiplexer 224 bereitgestellt werden. Die Modusdetektionslogik 216 von 2A kann eingesetzt werden, um zu detektieren, dass der Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 in dem Abwärtsmodus ist.
Bei Operation 530 veranlasst die Verarbeitungslogik den zweiten High-Side-Schalter 110 und den ersten Low-Side-Schalter 106 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. ausgeschaltet zu werden durch Selektieren eines Null-Eingang-Wertes („0“) für den zweiten Multiplexer 230 bzw. den dritten Multiplexer 226.
Bei Operation 540 detektiert die Verarbeitungslogik eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss 114 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100, die einen Schwellenwert überschreitet, z. B. die Referenzspannung, Vref2, in 2B. Bei Operation 550 überträgt die Verarbeitungslogik als Reaktion auf die Detektion die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 an eine Fehlerverstärkersteuerungsschleife (EA-Steuerungsschleife), die mit der Steuerungslogik 210 gekoppelt ist. In einer einzelnen Ausführungsform bezieht sich die EA-Steuerungsschleife, wie hier bezeichnet, mindestens auf den EA 208, den CSA 202 und den Vergleicher 206, die das PWM-Ausgangssignal auf die BB-Steuerung 210 basierend auf der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) der Referenzspannung (Vref1), wovon letztere programmierbar ist, anpassen.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Durchführen eines Sanftanlaufs eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers in dem Aufwärtsmodus in mindestens einer einzelnen Ausführungsform. Das Verfahren 600 kann durch Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware, Firmware oder eine Kombination davon beinhaltet. Das Verfahren 600 kann durch den USB-Controller 200B von 2B durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 600 durch die BB-Steuerungslogik 210 durchgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren 600 durch den USB-Typ-C-Controller 400 von 4 durchgeführt werden.
Bei Operation 610 ruft die Verarbeitungslogik Werte für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register 225 ab. Die Verarbeitungslogik (oder durch den USB-Controller 200B ausgeführte Firmware) kann diese Werte für die Impulsbreite und die Frequenz in das Register 225 programmieren.
Bei Operation 620 veranlasst die Verarbeitungslogik, in dem Aufwärtsmodus, den ersten High-Side-Schalter 104 und den zweiten Low-Side-Schalter 108, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten. Der PWM-Generator 217 kann diese SS-Impulse für die BB-Steuerungslogik 210 generieren, die dann dem ersten Multiplexer 224 und dem vierten Multiplexer 228 bereitgestellt werden. Die Modusdetektionslogik 216 von 2A kann eingesetzt werden, um zu detektieren, dass der Abwärts-Aufwärts-Wandler 100 in dem Abwärtsmodus ist.
Bei Operation 630 veranlasst die Verarbeitungslogik den zweiten High-Side-Schalter 110 und den ersten Low-Side-Schalter 106 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 in dem Diodenmodus zu arbeiten, z. B. ausgeschaltet zu werden durch Selektieren eines Null-Eingang-Wertes („0“) für den zweiten Multiplexer 230 bzw. den dritten Multiplexer 226.
Bei Operation 640 detektiert die Verarbeitungslogik eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss 114 des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100, die einen Schwellenwert überschreitet, z. B. die Referenzspannung, Vref2, in 2B. Bei Operation 650 überträgt die Verarbeitungslogik als Reaktion auf die Detektion die Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers 100 an eine Fehlerverstärkersteuerungsschleife (EA-Steuerungsschleife), die mit der Steuerungslogik 210 gekoppelt ist. In einer einzelnen Ausführungsform bezieht sich die EA-Steuerungsschleife, wie hier bezeichnet, mindestens auf den EA 208, den CSA 202 und den Vergleicher 206, die das PWM-Ausgangssignal auf die BB-Steuerung 210 basierend auf der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) der Referenzspannung (Vref1), wovon letztere programmierbar ist, anpassen.
Verschiedene Ausführungsformen der hier beschriebenen USB-C-Sanftanlauf-Architektur können verschiedene Operationen umfassen. Diese Operationen können von Hardwarekomponenten, digitaler Hardware und/oder Firmware und/oder Kombinationen davon durchgeführt und/oder gesteuert werden. Wie hier verwendet, kann der Begriff „gekoppelt mit“ durch einen oder mehrere dazwischenliegende Komponenten direkt verbunden oder indirekt verbunden bedeuten. Alle der über verschiedene dieinterne (On-Die) Busse bereitgestellten Signale können mit anderen Signalen zeitmultiplexiert und über einen oder mehrere gemeinsame dieinterne Busse bereitgestellt werden. Zusätzlich kann die Zwischenverbindung zwischen Schaltungskomponenten oder Blöcken als Busse oder als Einzelsignalleitungen gezeigt werden. Jeder der Busse kann alternativ eine oder mehrere Einzelsignalleitungen sein und jede der Einzelsignalleitungen kann alternativ Busse sein.
Gewisse Ausführungsformen können als Firmwareanweisungen implementiert werden, die auf einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium, wie etwa z. B. einem flüchtigen Speicher und/oder nicht flüchtigen Speicher, gespeichert sind. Diese Anweisungen können verwendet werden, um eine oder mehrere Vorrichtungen zu programmieren und/oder zu konfigurieren, die einen oder mehrere Prozessoren (z. B. CPUs) oder Äquivalente davon (wie etwa z. B. Verarbeitungskerne, Verarbeitungsmaschinen, Mikrocontroller und dergleichen) umfassen, sodass, wenn vom/von den Prozessor(en) oder den Äquivalenten davon ausgeführt, die Anweisungen verursachen, dass die Vorrichtung(en) die hier beschriebenen Operationen für USB-C-Modus-Übergangs-Architektur ausführt/ausführen. Das nicht transitorische computerlesbare Speichermedium kann unter anderem ein elektromagnetisches Speichermedium, einen Festwertspeicher (ROM); Direktzugriffsspeicher (RAM), löschbaren, programmierbaren Speicher (z. B. EPROM und EEPROM), einen Flashspeicher oder einen anderen mittlerweile bekannten oder später entwickelten nicht transitorischen Typ von Medium, das für das Speichern von Informationen geeignet ist, umfassen.
Obwohl die Operationen der Schaltung(en) und des Blocks/der Blöcke hier in einer bestimmten Reihenfolge gezeigt und beschrieben werden, kann in einigen Ausführungsformen die Reihenfolge der Operationen von jeder Schaltung/jedem Block geändert werden, sodass gewisse Operationen in einer umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden können oder gewisse Operationen, mindestens teilweise, gleichzeitig und/oder parallel mit anderen Operationen durchgeführt werden können. In anderen Ausführungsformen können Anweisungen oder Teiloperationen von separaten Operationen auf eine intermittierende und/oder alternierende Weise durchgeführt werden.
In der vorangehenden Patentschrift wurde die Erfindung unter Verweis auf spezifische beispielhafte Ausführungsformen derselben beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass verschiedene Änderungen an diesen vorgenommen werden können, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen beschriebenen umfassenderen Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Patentschrift und Zeichnungen sind demgemäß als illustrativ und nicht beschränkend aufzufassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63/073858 [0001]

Claims

Ein Integrierte-Schaltungs-Controller (IC-Controller) für eine Universal-Serial-Bus(USB)-Typ-C-Vorrichtung, wobei der IC-Controller Folgendes beinhaltet: ein Register, das programmierbar ist, um eine Impulsbreite und eine Frequenz zu speichern; einen ersten High-Side-Schalter, der zwischen einem Eingangsanschluss und einer ersten Seite eines Induktors eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers gekoppelt ist; einen zweiten High-Side-Schalter, der zwischen einer zweiten Seite des Induktors und einem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers gekoppelt ist; und Steuerungslogik, die mit dem Register und Gates des ersten High-Side-Schalters und des zweiten High-Side-Schalters betriebsfähig gekoppelt ist, wobei, zum Durchführen eines Sanftanlaufs in einem eines Abwärtsmodus oder Aufwärtsmodus, die Steuerungslogik zu Folgendem dient: Veranlassen des zweiten High-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Abrufen von Werten für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register; Veranlassen des ersten High-Side-Schalters, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten; Detektieren einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, die einen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion auf die Detektion, Übertragen der Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers an eine Fehlerverstärkerschleife, die mit der Steuerungslogik gekoppelt ist.
IC-Controller gemäß Anspruch 1, der ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Treiber, der das Gate des ersten High-Side-Schalters treibt; und einen ersten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den ersten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der erste Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkersteuerungsschleife und einen zweiten Eingang von einem Impulsbreitenmodulationsgenerator (PWM-Generator) der Steuerungslogik beinhalten.
IC-Controller gemäß Anspruch 1, der ferner Folgendes beinhaltet: einen zweiten Treiber, der das Gate des zweiten High-Side-Schalters treibt; und einen zweiten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den zweiten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der zweite Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkersteuerungsschleife und einen zweiten Eingang, der einen Null-Wert aufweist, beinhalten.
IC-Controller gemäß Anspruch 1, der ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Low-Side-Schalter, der zwischen der ersten Seite des Induktors und einer Masse des Abwärts-Aufwärts-Wandlers gekoppelt ist; einen zweiten Low-Side-Schalter, der zwischen der zweiten Seite des Induktors und der Masse gekoppelt ist; wobei, zum Durchführen des Sanftanlaufs in dem Aufwärtsmodus, die Steuerungslogik ferner zu Folgendem dient: Veranlassen des ersten Low-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten; und außerdem Veranlassen des zweiten Low-Side-Schalters, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, mit der Frequenz einzuschalten; und wobei, zum Durchführen des Sanftanlaufs in dem Abwärtsmodus, die Steuerungslogik ferner dazu dient, den ersten Low-Side-Schalter zu veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten.
IC-Controller gemäß Anspruch 4, der ferner Folgendes beinhaltet: einen dritten Treiber, der das Gate des ersten Low-Side-Schalters treibt; und einen dritten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den dritten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der dritte Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkersteuerungsschleife und einen zweiten Eingang, der einen Null-Wert aufweist, beinhalten.
IC-Controller gemäß Anspruch 4, der ferner Folgendes beinhaltet: einen vierten Treiber, der das Gate des zweiten Low-Side-Schalters treibt; und einen vierten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den vierten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der vierte Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkersteuerungsschleife und einen zweiten Eingang von einem Impulsbreitenmodulationsgenerator (PWM-Generator) der Steuerungslogik beinhalten.
IC-Controller gemäß Anspruch1, der ferner einen Vergleicher beinhaltet, der einen Ausgang, der der Steuerungslogik bereitgestellt wird, und Eingänge, die die Ausgangsspannung und eine auf den Schwellenwert eingestellte Referenzspannung beinhalten, aufweist, wobei die Referenzspannung auf ungefähr zwischen ein und fünf Prozent höher als eine Zielausgangsspannung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers eingestellt ist.
Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Abrufen, durch die Steuerungslogik eines USB-Controllers, aus einem Register, von Werten für eine Impulsbreite und eine Frequenz, die mit einem Sanftanlauf eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers assoziiert sind; Veranlassen, durch die Steuerungslogik während eines Sanftanlaufs in dem Abwärtsmodus, eines ersten High-Side-Schalters des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten; Veranlassen, durch die Steuerungslogik, eines zweiten High-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Veranlassen, durch die Steuerungslogik, eines ersten Low-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Detektieren, durch die Steuerungslogik, einer Ausgangsspannung an einem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, die einen Schwellenwert überschreitet; und Übertragen der Steuerung, durch die Steuerungslogik, an eine Fehlerverstärkersteuerungsschleife, die mit der Steuerungslogik gekoppelt ist, als Reaktion auf das Detektieren.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner das dynamische Ändern, unter Verwendung von Firmware, die durch den USB-Controller ausgeführt wird, der Werte in dem Register für die Impulsbreite und die Frequenz basierend auf einem Spannungspegel der Ausgangsspannung beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei: das Veranlassen des ersten High-Side-Schalters, sich einzuschalten, das Senden der Impulse an einen Eingang eines ersten Multiplexers, der mit einem Gate des ersten High-Side-Schalters gekoppelt ist, und das Steuern des ersten Multiplexers, um den Eingang zu selektieren, beinhaltet; das Veranlassen des zweiten High-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten, das Steuern eines zweiten Multiplexers, der mit einem Gate des zweiten High-Side-Schalters gekoppelt ist, um einen Null-Wert zu selektieren, um den zweiten High-Side-Schalter auszuschalten, beinhaltet; und das Veranlassen des ersten Low-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten, das Steuern eines dritten Multiplexers, der mit einem Gate des ersten Low-Side-Schalters gekoppelt ist, um einen Null-Wert zu selektieren, um den ersten Low-Side-Schalter auszuschalten, beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner Folgendes beinhaltet: Veranlassen, durch die Steuerungslogik während eines Sanftanlaufs in dem Aufwärtsmodus, des zweiten High-Side-Schalters des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Veranlassen, durch die Steuerungslogik, des ersten Low-Side-Schalters des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Veranlassen, durch die Steuerungslogik, des ersten High-Side-Schalters des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten; und Veranlassen, durch die Steuerungslogik, eines zweiten Low-Side-Schalters des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei: das Veranlassen des ersten Low-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten, das Steuern eines dritten Multiplexers, der mit einem Gate des ersten Low-Side-Schalters gekoppelt ist, um einen Null-Wert zu selektieren, um den ersten Low-Side-Schalter auszuschalten, beinhaltet; und das Veranlassen des zweiten Low-Side-Schalters, sich einzuschalten, das Senden der Impulse an einen Eingang eines vierten Multiplexers, der mit einem Gate des zweiten Low-Side-Schalters gekoppelt ist, und das Steuern des vierten Multiplexers, um den Eingang zu selektieren, beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Detektieren der Ausgangsspannung, die den Schwellenwert überschreitet, das Empfangen eines Ausgangs eines Vergleichers beinhaltet, der die Ausgangsspannung mit einer auf den Schwellenwert eingestellten Referenzspannung vergleicht, wobei das Verfahren ferner das Einstellen der Referenzspannung auf ungefähr zwischen ein und fünf Prozent höher als eine Zielausgangsspannung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers beinhaltet.
Eine Universal-Serial-Bus(USB)-Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen Abwärts-Aufwärts-Wandler, der Folgendes beinhaltet: einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss; einen ersten High-Side-Schalter, der zwischen dem Eingangsanschluss und einer ersten Seite eines Induktors gekoppelt ist; und einen zweiten High-Side-Schalter, der zwischen einer zweiten Seite des Induktors und dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; einen USB-Typ-C-Verbinder, der eine VBUS-Leitung beinhaltet; und einen Integrierte-Schaltungs-Controller (IC-Controller), der Folgendes beinhaltet: einen VBUS-Anschluss, der mit der VBUS-Leitung des USB-Type-C-Verbinders und mit dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers verbunden ist; ein Register, das programmierbar ist, um eine Impulsbreite und eine Frequenz zu speichern; und Steuerungslogik, die mit dem Register und dem Abwärts-Aufwärts-Wandler betriebsfähig gekoppelt ist, wobei, zum Durchführen eines Sanftanlaufs in einem eines Abwärtsmodus oder Aufwärtsmodus, die Steuerungslogik zu Folgendem dient: Veranlassen des zweiten High-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten; Abrufen von Werten für die Impulsbreite und die Frequenz aus dem Register; Veranlassen des ersten High-Side-Schalters, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, und mit der Frequenz einzuschalten; Detektieren einer Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss des Abwärts-Aufwärts-Wandlers, die einen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion auf die Detektion, Übertragen der Steuerung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers an eine Fehlerverstärkersteuerungsschleife, die mit der Steuerungslogik gekoppelt ist.
USB-Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Abwärts-Aufwärts-Wandler Folgendes beinhaltet: einen ersten Treiber, der ein Gate des ersten High-Side-Schalters treibt; und einen ersten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den ersten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der erste Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkerschleife und einen zweiten Eingang von einem Impulsbreitenmodulationsgenerator (PWM-Generator) der Steuerungslogik beinhalten.
USB-Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Abwärts-Aufwärts-Wandler Folgendes beinhaltet: einen zweiten Treiber, der ein Gate des zweiten High-Side-Schalters treibt; und einen zweiten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den zweiten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der zweite Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkerschleife und einen zweiten Eingang, der einen Null-Wert aufweist, beinhalten.
USB-Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Abwärts-Aufwärts-Wandler Folgendes beinhaltet: einen ersten Low-Side-Schalter, der zwischen der ersten Seite des Induktors und einer Masse des Abwärts-Aufwärts-Wandlers gekoppelt ist; einen zweiten Low-Side-Schalter, der zwischen der zweiten Seite des Induktors und der Masse gekoppelt ist; und wobei, zum Durchführen des Sanftanlaufs in dem Aufwärtsmodus, die Steuerungslogik ferner zu Folgendem dient: Veranlassen des ersten Low-Side-Schalters, in dem Diodenmodus zu arbeiten; und außerdem Veranlassen des zweiten Low-Side-Schalters, sich unter Verwendung von Impulsen, die die Impulsbreite aufweisen, mit der Frequenz einzuschalten; und wobei, zum Durchführen des Sanftanlaufs in dem Abwärtsmodus, die Steuerungslogik ferner dazu dient, den zweiten Low-Side-Schalter zu veranlassen, in dem Diodenmodus zu arbeiten.
USB-Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei der Abwärts-Aufwärts-Wandler Folgendes beinhaltet: einen dritten Treiber, der ein Gate des ersten Low-Side-Schalters treibt; und einen dritten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den dritten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der dritte Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von dem Fehlerverstärker und einen zweiten Eingang, der einen Null-Wert aufweist, beinhalten.
USB-Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei der Abwärts-Aufwärts-Wandler Folgendes beinhaltet: einen vierten Treiber, der ein Gate des zweiten Low-Side-Schalters treibt; und einen vierten Multiplexer, der einen Ausgang aufweist, um den vierten Treiber einzuschalten und um durch die Steuerungslogik gesteuert zu werden, wobei der vierte Multiplexer selektierbare Eingänge aufweist, die einen ersten Eingang von der Fehlerverstärkersteuerungsschleife und einen zweiten Eingang von einem Impulsbreitenmodulationsgenerator (PWM-Generator) der Steuerungslogik beinhalten.
USB-Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner einen Vergleicher beinhaltet, der einen Ausgang, der der Steuerungslogik bereitgestellt wird, und Eingänge, die die Ausgangsspannung und eine auf den Schwellenwert eingestellte Referenzspannung beinhalten, aufweist, wobei die Referenzspannung auf ungefähr zwischen ein und fünf Prozent höher als eine Zielausgangsspannung des Abwärts-Aufwärts-Wandlers eingestellt ist.