DE102023106204A1 - Architekturen Mit Potentialfreier Masse In Usb-Typ-C-Controllern Zur Fehlererkennung - Google Patents

Architekturen Mit Potentialfreier Masse In Usb-Typ-C-Controllern Zur Fehlererkennung Download PDF

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Kiran Kumar Reddy Maley
Ramakrishna Venigalla
Hemant Vispute
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Cypress Semiconductor Corp
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Cypress Semiconductor Corp
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Abstract

Beschrieben wird ein Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controller mit einer Architektur mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung. Ein USB-C-Controller umfasst eine Schaltung mit potentialfreier Masse und eine Fehlererkennungsschaltung, die mit einem Leistungswandler gekoppelt sind. Die Schaltung mit potentialfreier Masse stellt eine Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer Versorgungsspannung des Leistungswandlers bereit. Die Fehlererkennungsschaltung umfasst einen Komparator mit Leistungsschienen, die mit der Versorgungsspannung und der Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind. Die Fehlererkennungsschaltung misst ein Differenzsignal zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei das Differenzsignal einen Strom des Leistungswandlers darstellt. Die Fehlererkennungsschaltung vergleicht das Differenzsignal mit einem Schwellenwert unter Verwendung des Komparators und gibt als Reaktion darauf, dass das Differenzsignal den Schwellenwert erfüllt, eine Angabe eines Fehlerzustands aus.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Offenbarung betrifft integrierte Schaltungen (ICs, Integrated Circuits), die die Universal-Serial-Bus(USB)-Leistungsabgabe an elektronische Vorrichtungen steuern, umfassend Architekturen mit potentialfreier Masse in USB-Typ-C-Controllern zur Fehlererkennung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Verschiedene elektronische Vorrichtungen (wie etwa z. B. Smartphones, Tablets, Notebook-Computer, Laptop-Computer, Hubs, Ladegeräte, Adapter usw.) sind konfiguriert, um Leistung über Universal-Serial-Bus(USB)-Verbinder gemäß USB-Leistungsabgabeprotokollen, die in verschiedenen Revisionen der USB-Leistungsabgabe(PD, Power Delivery)-Spezifikation (USB-PD-Spezifikation) definiert sind, zu übertragen. Beispielsweise kann in einigen Anwendungen eine elektronische Vorrichtung als ein Leistungsverbraucher konfiguriert sein, um Leistung über einen USB-Verbinder zu empfangen (z. B. zum Batterieladen). In anderen Anwendungen kann eine elektronische Vorrichtung hingegen als ein Leistungsbereitsteller konfiguriert sein, um einer anderen verbundenen Vorrichtung Leistung über einen USB-Verbinder bereitzustellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Offenbarung ist in den Figuren der begleitenden Zeichnungen beispielhaft und nicht begrenzend illustriert.
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Universal-Serial-Bus(USB)-Typ-C-Controllers mit einer Architektur mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung gemäß mindestens einer Ausführungsform.
    • 2 ist ein Blockdiagramm einer Multi-Port-USB-Leistungsabgabe(USB-PD)-Vorrichtung mit Schaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung gemäß mindestens einer Ausführungsform.
    • 3 ist ein Blockdiagramm eines Erkennungsschaltkreises mit einer Schaltung mit potentialfreier Masse und einer Fehlererkennungsschaltung gemäß mindestens einer Ausführungsform.
    • 4 ist ein Zwei-Port-Ladesystem mit einem Leistungs-Controller mit Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung gemäß mindestens einer Ausführungsform.
    • 5 ist ein Blockdiagramm, das ein System für eine USB-Vorrichtung mit einer Fehlererkennung mit potentialfreier Masse bei einer USB-Leistungsabgabe gemäß einigen Ausführungsformen illustriert.
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fehlererkennung mit potentialfreier Masse für eine USB-PD-Leistungsvorrichtung gemäß mindestens einer Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele spezifischer Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis verschiedener Ausführungsformen der hierin beschriebenen Techniken zum Bereitstellen von Schaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung, wie sie etwa in USB-Leistungsabgabe(PD)-Anwendungen verwendet werden, bereitzustellen. Es wird einem Fachmann 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 sie werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um ein unnötiges Verschleiern der hierin beschriebenen Techniken zu vermeiden. Die nachfolgend dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Bestimmte Implementierungen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem als im Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten angesehen werden.
  • Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „ein Ausführungsbeispiel“, „einige Ausführungsformen“ und „verschiedene Ausführungsformen“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur, ein bestimmter Schritt, eine bestimmte Operation oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der bzw. den Ausführungsformen beschrieben werden, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen ist. Ferner wird mit dem Auftreten der Ausdrücke „eine Ausführungsform“, „ein Ausführungsbeispiel“, „einige Ausführungsformen“ und „verschiedene Ausführungsformen“ an verschiedenen Stellen in der Beschreibung nicht notwendigerweise jedes Mal auf die gleiche(n) Ausführungsform(en) Bezug genommen.
  • Die Beschreibung umfasst Bezugnahmen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen Illustrationen gemäß Ausführungsbeispielen. Diese Ausführungsformen, die hierin auch als „Beispiele“ bezeichnet werden können, werden detailliert genug beschrieben, um es Fachleuten zu ermöglichen, die Ausführungsformen des hierin beschriebenen beanspruchten Gegenstands auszuüben. Die Ausführungsformen können kombiniert werden, andere Ausführungsformen können genutzt werden oder es können strukturelle, logische und elektrische Änderungen gemacht werden, ohne von dem Geist und Umfang des beanspruchten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen den Umfang des Gegenstands nicht begrenzen sollen, sondern es vielmehr Fachleuten ermöglichen sollen, den Gegenstand umzusetzen, herzustellen und/oder zu verwenden.
  • Hierin beschrieben werden verschiedene Ausführungsformen von Techniken zum Bereitstellen eines Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controllers mit einer Architektur mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung in elektronischen Vorrichtungen bei der USB-PD. Beispiele solcher elektronischen Vorrichtungen umfassen, ohne darauf begrenzt zu sein, Personal Computer (z. B. Laptop-Computer, Notebook-Computer usw.), mobile Rechenvorrichtungen (z. B. Tablets, Tablet-Computer, E-Reader-Vorrichtungen usw.), mobile Kommunikationsvorrichtungen (z. B. Smartphones, Mobiltelefone, Personal Digital Assistants, Nachrichtenübermittlungsvorrichtungen, Taschen-PCs usw.), Konnektivitäts- und Ladevorrichtungen (z. B. Hubs, Andockstationen, Adapter, Ladegeräte usw.), Audio-/Video-/Datenaufzeichnungs-
    und/oder -wiedergabevorrichtungen (z. B. Kameras, Sprachaufzeichnungsgeräte, tragbare Scanner, Monitore usw.) und andere ähnliche elektronische Vorrichtungen, die USB-Verbinder (USB-Schnittstellen) zum Kommunizieren, Batterieladen und/oder zur Leistungsabgabe verwenden können. In mindestens einer Ausführungsform umfasst ein USB-C-Controller eine Schaltung mit potentialfreier Masse und eine Fehlererkennungsschaltung, die mit einem Leistungswandler gekoppelt sind. Die Schaltung mit potentialfreier Masse stellt eine Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer Versorgungsspannung des Leistungswandlers bereit. Die Fehlererkennungsschaltung umfasst einen Komparator mit Leistungsschienen, die mit der Versorgungsspannung und der Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind. Die Fehlererkennungsschaltung misst ein Differenzsignal zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss. Das Differenzsignal stellt einen Strom des Leistungswandlers dar. Die Fehlererkennungsschaltung vergleicht das Differenzsignal mit einem Schwellenwert unter Verwendung des Komparators und gibt als Reaktion darauf, dass das Differenzsignal den Schwellenwert erfüllt, eine Angabe eines Fehlerzustands aus. Der Fehlerzustand kann ein Überstromschutz(OCP, Over-Current Protection)-Zustand, ein Rückstromschutz(RCP, Reverse-Current Protection)-Zustand oder ein Kurzschlussschutz(SCP, Short-Circuit Protection)-Zustand sein. Die Fehlererkennungsschaltung kann für jeden Fehlerzustand dupliziert werden, um alle drei Zustände zu erkennen. Die Fehlererkennungsschaltung kann auch für zusätzliche Ports dupliziert werden. Diese Technologien können in einer beliebigen USB-fähigen Vorrichtung oder einem beliebigen USB-fähigen System eingesetzt werden.
  • Wie hierin verwendet, wird mit einer „USB-fähigen“ Vorrichtung oder einem „USB-fähigen“ System auf eine Vorrichtung oder ein System Bezug genommen, die/das eine USB-Verbinderschnittstelle umfasst, damit konfiguriert oder anderweitig assoziiert ist. Eine USB-fähige elektronische Vorrichtung kann mindestens einem Release einer Universal-Serial-Bus(USB)-Spezifikation entsprechen. Beispiele solcher USB-Spezifikationen umfassen, ohne darauf begrenzt zu sein, 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, Programmierschnittstellen usw.) eines differentiellen seriellen Busses, die erforderlich sind, um standardmäßige Kommunikationssysteme
    und -peripherieeinheiten zu gestalten und zu erstellen. Eine USB-fähige Peripherievorrichtung wird beispielsweise an eine USB-fähige Host-Vorrichtung über einen USB-Port der Host-Vorrichtung angeschlossen, um ein USB-fähiges System zu bilden. Ein USB-2.0-Port umfasst eine Leistungsspannungsleitung von 5 V (als VBUS gekennzeichnet), ein differentielles Paar Datenleitungen (als D+ bzw. DP und D- bzw. DN gekennzeichnet) und eine Masseleitung zur Leistungsrückführung (als MASSE gekennzeichnet). Ein USB-3.0-Port stellt auch die Leitungen VBUS, D+, D- und MASSE für eine Rückwärtskompatibilität mit USB 2.0 bereit. Zusätzlich stellt ein USB-3.0-Port, um einen schnelleren differentiellen Bus (den USB-SuperSpeed-Bus) zu unterstützen, auch ein differentielles Paar Senderdatenleitungen (als SSTX+ und SSTX- gekennzeichnet), ein differentielles Paar Empfängerdatenleitungen (als SSRX+ und SSRX- gekennzeichnet), eine Leistungsleitung für die Leistung (als DPWR gekennzeichnet) und eine Masseleitung zur Leistungsrückführung (als DMASSE gekennzeichnet) bereit. Ein USB-3.1-Port stellt für die Rückwärtskompatibilität mit USB-2.0- und USB-3.0-Kommunikationen die gleichen Leitungen wie ein USB-3.0-Port bereit, erweitert aber das Leistungsverhalten des SuperSpeed-Busses durch eine Reihe von Merkmalen, die als Enhanced SuperSpeed bezeichnet werden.
  • Eine jüngere Technologie für USB-Verbinder, die USB-Typ-C genannt wird (hierin auch als „USB-C“ bezeichnet), ist in verschiedenen Releases und/oder Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation definiert. Die USB-Typ-C-Spezifikation definiert eine Typ-C-Buchse, einen Typ-C-Stecker und Typ-C-Kabel, die USB-Kommunikationen sowie eine Leistungsabgabe über neuere USB-Leistungsabgabeprotokolle, die in verschiedenen Revisionen/Versionen der USB-PD-Spezifikation definiert sind, unterstützen können. Beispiele für USB-Typ-C-Funktionen und -Anforderungen können, ohne darauf begrenzt zu sein, Daten- und andere Kommunikationen gemäß USB 2.0 und USB 3.0/3.1, elektromechanische Definitionen und Leistungsverhaltensanforderungen für Typ-C-Kabel, elektromechanische Definitionen und Leistungsverhaltensanforderungen für Typ-C-Buchsen, elektromechanische Definitionen und Leistungsverhaltensanforderungen für Typ-C-Stecker, Anforderungen für Typ-C-zu-Vorgängerkabelbaugruppen und -adapter, Anforderungen für eine Typ-C-basierte Vorrichtungserkennung und Schnittstellenkonfiguration, Anforderungen für eine optimierte Leistungsabgabe für Typ-C-Verbinder usw. umfassen. Gemäß der/den USB-Typ-C-Spezifikation(en) stellt ein Typ-C-Port unter anderem die Leitungen VBUS, D+, D-, MASSE, SSTX+, SSTX-, SSRX+ und SSRX- bereit. Zusätzlich stellt ein Typ-C-Port auch eine Leitung zur Seitenbandverwendung (als SBU (Sideband Use) gekennzeichnet) zum Signalisieren einer Seitenbandfunktionalität und einen Konfigurationskanal (oder Kommunikationskanal, als CC gekennzeichnet) zum Entdecken, Konfigurieren und Verwalten 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. Um die Verwendung zu erleichtern, sind der Typ-C-Stecker und die Typ-C-Buchse als ein reversibles Paar gestaltet, das unabhängig von der Stecker-Buchse-Orientierung arbeitet. Ein standardmäßiger USB-Typ-C-Verbinder, der als standardmäßige(r) Typ-C-Stecker oder -Buchse angeordnet ist, stellt daher unter anderem Pins für vier VBUS-Leitungen, vier Masserückleitungen (MASSE-Leitungen), 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 einer spezifischen Revision und/oder Version der USB-PD-Spezifikation entsprechen. Die USB-PD-Spezifikation definiert ein Standardprotokoll, das so gestaltet ist, dass es die maximale Funktionalität USB-fähiger Vorrichtungen ermöglicht, indem es neben Datenkommunikationen auch eine flexiblere Leistungsabgabe über ein einziges USB-Typ-C-Kabel über USB-Typ-C-Ports bereitstellt. Die USB-PD-Spezifikation beschreibt auch die Architektur, die Protokolle, das Leistungsversorgungsverhalten, die Parameter und die Verkabelung, die zum Verwalten der Leistungsabgabe über USB-Typ-C-Kabel mit bis zu 100 W Leistung notwendig sind. Gemäß der USB-PD-Spezifikation können Vorrichtungen mit USB-Typ-C-Ports (wie etwa z. B. USB-fähige Vorrichtungen) einen höheren Strom und/oder höhere oder niedrigere Spannungen über ein USB-Typ-C-Kabel aushandeln, als dies in älteren USB-Spezifikationen (wie etwa z. B. der USB-2.0-Spezifikation, der USB-3.1-Spezifikation, der USB-Batterieladespezifikation Rev. 1.1/1.2 usw.) erlaubt ist. Beispielsweise definiert die USB-PD-Spezifikation die Anforderungen für einen Leistungsabgabevertrag (PD-Vertrag), der zwischen einem Paar USB-fähiger Vorrichtungen ausgehandelt werden kann. Der PD-Vertrag kann sowohl den Leistungspegel als auch die Richtung der Leistungsübertragung, die für beide Vorrichtungen passend sind, spezifizieren und kann auf Anfrage durch eine beliebige der Vorrichtungen und/oder als Reaktion auf verschiedene Ereignisse und Zustände, wie etwa Leistungsrollenwechsel, Datenrollenwechsel, Kaltstart, Ausfall der Leistungsquelle usw., dynamisch neu ausgehandelt werden (z. B. ohne den Stecker der Vorrichtung herauszuziehen). Wie hierin verwendet, bezieht sich ein „USB-PD-Teilsystem“ auf einen oder mehrere Logikblöcke und andere analoge/digitale Hardwareschaltkreise, die durch Firmware in einem IC-Controller steuerbar sein können, welcher konfiguriert und betriebsfähig ist, um die Funktionen durchzuführen und die Anforderungen zu erfüllen, die in mindestens einem Release der USB-PD-Spezifikation spezifiziert sind. Der IC-Controller kann in einer USB-Typ-C-Vorrichtung implementiert sein. Der IC-Controller kann in einer USB-Vorrichtung implementiert sein.
  • Eine Leistungsabgabe gemäß der/den USB-PD-Spezifikation(en) kann in diversen unterschiedlichen Typen von USB-Typ-C-Anwendungen verkörpert sein. Beispiele solcher Typen von Typ-C-Anwendungen umfassen, ohne darauf begrenzt sein zu müssen: eine DFP-Anwendung (DFP = Downstream Facing Port, stromabwärts zeigender Port), bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um einen stromabwärts zeigenden USB-Port bereitzustellen (z. B. in einer USB-fähigen Host-Vorrichtung); eine UFP-Anwendung (UFP = Upstream Facing Port, stromaufwärts zeigender Port), bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um einen stromaufwärts zeigenden USB-Port bereitzustellen (z. B. in einer USB-fähigen Peripherievorrichtung oder einem USB-fähigen Adapter); eine DRP-USB-Anwendung (DRP = Dual Role Port, Doppelrollen-Port), bei der ein IC-Controller mit einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um sowohl DFP- als auch UFP-Anwendungen an demselben USB-Port zu unterstützen (z. B. einem USB-Typ-C-Port, der konfiguriert ist, um entweder als ein Leistungsbereitsteller oder ein Leistungsverbraucher zu arbeiten, oder der zwischen diesen zwei Rollen dynamisch umschalten kann, indem er einen USB-PD-Leistungsrollenwechsel verwendet); 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, um dieses zu betreiben.
  • Bestehende Lösungen zur Fehlererkennung verwenden einen in Gateschaltung betriebenen Verstärker in einer ersten Stufe und zwei Komparatoren in einer zweiten Stufe, um einen OCP-Zustand oder einen SCP-Zustand zu erkennen. Der in Gateschaltung betriebene Verstärker übersetzt ein Differenzsignal an einem externen Widerstand (Rerfass), der mit zwei Anschlüssen gekoppelt ist, in ein massebezogenes Signal und vergleicht das übersetzte Signal unter Verwendung der Komparatoren mit zwei Referenzspannungen, um Indikatorausgänge zu produzieren, die dem OCP-Zustand und dem SCP-Zustand entsprechen. Für den RCP-Zustand werden ein separater in Gateschaltung betriebener Verstärker und ein separater Komparator benötigt. Der separate in Gateschaltung betriebene Verstärker übersetzt eine Spannungsdifferenz an einem externen Widerstand (Rerfass) in das massebezogene Signal und der Komparator vergleicht es mit einer Referenzspannung, um den RCP-Zustand zu erkennen. Die Bandbreite des in Gateschaltung betriebenen Verstärkers begrenzt die Erkennungsgeschwindigkeit für den SCP und den RCP. Die Notwendigkeit eines separaten in Gateschaltung betriebenen Verstärkers zur RCP-Implementierung trägt zudem zu einer größeren Siliziumfläche bei (z. B. 0,5 mm2 für die zwei in Gateschaltung betriebenen Verstärker). Außerdem werden bei UHV(Ultra-High Voltage, Ultrahochspannung)-toleranten Fehlererkennungskonzepten UHV-Vorrichtungen (z. B. 20-40 V-Transistoren) in dem Verstärkerschaltkreis benötigt. Die UHV-Vorrichtungen in den Stromerfassungsverstärkern begrenzen die Bandbreite.
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung begegnen den oben beschriebenen Defiziten und anderen Herausforderungen, indem sie eine Architektur mit potentialfreier Masse in dem USB-Typ-C-Controller für Fehlererkennungskonzepte bereitstellen. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können die Erkennungsgeschwindigkeit für SCP, RCP und OCP erhöhen, da die Architekturen mit potentialfreier Masse keinen in Gateschaltung betriebenen Verstärker verwenden, der die Bandbreite begrenzt. Abschnitte der Architektur mit potentialfreier Masse können für jeden Fehlerzustand in hocheffizienten Flächenimplementierungen zur OCP-, SCP- und RCP-Erkennung dupliziert werden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können bei einem Zwei-Port-Teil Ersparnisse bei der Die-Fläche von 0,5 mm2 aufweisen, da keine in Gateschaltung betriebenen Verstärker verwendet werden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können für alle Fehlerzustände - OCP, SCP und RCP - die gleiche Fehlererkennungsgeschwindigkeit erzielen, was zu einem verbesserten Leistungsverhalten führt. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können eine Skalierbarkeit bereitstellen, da die Architektur mit potentialfreier Masse von einer Siliziumtechnologie zur anderen skalierbar ist. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können ein verbessertes Leistungsverhalten bereitstellen, indem sie Transistoren mit 5 V oder weniger anstelle von 20/40 V-Transistoren verwenden, was die Geschwindigkeit der Erkennungspfade erhöht. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können ein verbessertes Leistungsverhalten bereitstellen, indem sie eine skalierbare Spannungsarchitektur zwischen ungefähr 3,3 V und ungefähr 30 V bereitstellen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Universal-Serial-Bus(USB)-Typ-C-Controllers 100 mit einer Architektur mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung gemäß mindestens einer Ausführungsform. Der USB-Typ-C-Controller 100 umfasst eine Schaltung mit potentialfreier Masse 102 und eine Fehlererkennungsschaltung 104, die jeweils mit einem Leistungswandler 106 gekoppelt sind. Der Leistungswandler 106 kann ein Regler auf der Bereitstellerseite sein. Alternativ kann der Leistungswandler 106 ein Gleichstrom(DC)-DC-Wandler sein. Alternativ können anderen Typen von Leistungsquellen zur Leistungsabgabe verwendet werden. Die Schaltung mit potentialfreier Masse 102 stellt eine Spannung mit potentialfreier Masse 101 basierend auf einer ersten Versorgungsspannung 103 (VBUS_Versorgung) des ersten Leistungswandlers 106 bereit.
  • Die Fehlererkennungsschaltung 104 umfasst einen Komparator 108 mit Leistungsschienen, die mit der ersten Versorgungsspannung 103 und der Spannung mit potentialfreier Masse 101 gekoppelt sind. Die Fehlererkennungsschaltung 104 misst ein Differenzsignal 105 zwischen einem ersten Anschluss 110 und einem zweiten Anschluss 112. Das Differenzsignal 105 stellt einen Strom des Leistungswandlers 106 dar. Der Komparator 108 vergleicht das Differenzsignal mit einem ersten Schwellenwert und gibt als Reaktion darauf, dass das Differenzsignal den ersten Schwellenwert erfüllt, eine Angabe 107 eines Fehlerzustands aus. Der Fehlerzustand kann ein Überstromschutz(OCP)-Zustand, ein Rückstromschutz(RCP)-Zustand oder ein Kurzschlussschutz(SCP)-Zustand sein. Alternativ können andere Fehlerzustände, wie etwa Spannungszustände oder andere Stromzustände, erkannt werden. Aufgrund der Schaltung mit potentialfreier Masse 102 kann die Fehlererkennungsschaltung 104 für jeden Fehlerzustand auf eine flächeneffiziente Weise dupliziert werden: eine Fehlererkennungsschaltung für den OCP, eine andere Fehlererkennungsschaltung für den SCP und eine weitere Fehlererkennungsschaltung für den RCP. Da die Schaltung mit potentialfreier Masse 102 keinen in Gateschaltung betriebenen Verstärker umfasst, der die Bandbreite begrenzt, kann die Fehlererkennungsschaltung 104 die Erkennungsgeschwindigkeit für SCP, RCP und OCP verbessern und für alle Typen von Fehlerzuständen die gleiche Geschwindigkeit erzielen. Aufgrund der Schaltung mit potentialfreier Masse 102 kann die Fehlererkennungsschaltung 104 5 V-Transistoren verwenden und höhere Spannungen in einem Spannungsbereich von 3,3 V bis 30 V von dem Leistungswandler 106 unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform ist der Leistungswandler 106 konfiguriert, um in einem ersten Spannungsbereich zwischen ungefähr 3,3 Volt und ungefähr 30 Volt zu arbeiten.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst der USB-Typ-C-Controller 100 eine Vorspannungsgenerierungsschaltung 114 und eine Schwellenwerteinstellschaltung 116. Die Vorspannungsgenerierungsschaltung 114 generiert eine Vorspannungsspannung 109 und stellt diese der Schwellenwerteinstellschaltung 116 bereit. Die Vorspannungsgenerierungsschaltung 114 kann die Vorspannungsspannung 109 basierend auf einer Systemleistungsversorgung (nicht illustriert) generieren. Die Vorspannungsgenerierungsschaltung 114 kann programmierbar sein. Ebenso kann die Schwellenwerteinstellschaltung 116 programmierbar sein, um unterschiedliche Schwellenwerteinstellungen für die Fehlererkennungsschaltung 104 einzustellen. Ein Widerstandsnetzwerk kann zwischen dem ersten und zweiten Anschluss 110, 112 und dem Komparator 108 der Fehlererkennungsschaltung 104 gekoppelt sein. Die Schwellenwerteinstellschaltung 116 kann für den bestimmten Fehlerzustand, der durch die Fehlererkennungsschaltung 104 überwacht wird, einen Schwellenwert einstellen. In einer anderen Ausführungsform kann die Schwellenwerteinstellschaltung 116 den Schwellenwert des Komparators 108 steuern. In mindestens einer Ausführungsform kann die Schwellenwerteinstellschaltung 116 einen Offset des Komparators aufheben.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann sich die Angabe 107 von der Fehlererkennungsschaltung 104 auf einem ersten Pegel befinden, der an einen zweiten Pegel angepasst werden muss. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Pegelschieberschaltung 118 mit einem Ausgang der Fehlererkennungsschaltung 104 (z. B. dem Ausgang des Komparators 108) gekoppelt. Die Pegelschieberschaltung 118 passt ein erstes Ausgangssignal (die Angabe 107) von der Fehlererkennungsschaltung 104 an ein zweites Ausgangssignal an. Das zweite Ausgangssignal umfasst auch eine Angabe 111 des Fehlerzustands. Die Angabe 111 kann einer anderen Schaltung, wie etwa einem Verarbeitungskern 120, bereitgestellt werden. Alternativ kann die Angabe 111 in eine andere Schaltung oder eine zusätzliche Logik eingegeben werden.
  • In anderen Ausführungsformen umfasst der USB-Typ-C-Controller eine oder mehrere Schaltungen mit potentialfreier Masse 102, mehrere Fehlererkennungsschaltungen 104, mehrere Schwellenwerteinstellschaltungen 116 und eine oder mehrere Vorspannungsgenerierungsschaltungen 114 für mehrere Fehlerzustände. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-Typ-C-Controller eine oder mehrere Schaltungen mit potentialfreier Masse 102, drei Fehlererkennungsschaltungen 104, drei Schwellenwerteinstellschaltungen 116 und eine oder mehrere Vorspannungsgenerierungsschaltungen 114. Die erste Schaltung mit potentialfreier Masse, die erste Fehlererkennungsschaltung und die erste Schwellenwerteinstellschaltung können einen OCP-Zustand erkennen. Die zweite Schaltung mit potentialfreier Masse, die zweite Fehlererkennungsschaltung und die zweite Schwellenwerteinstellschaltung können einen SCP-Zustand erkennen. Die dritte Schaltung mit potentialfreier Masse, die dritte Fehlererkennungsschaltung und die dritte Schwellenwerteinstellschaltung können einen RCP-Zustand erkennen.
  • In mindestens einer Ausführungsform können die erste Fehlererkennungsschaltung und die zweite Fehlererkennungsschaltung (und die dritte Fehlererkennungsschaltung) mit einem ersten Leistungswandler gekoppelt sein. Die Leistungsschienen jeder Fehlererkennungsschaltung können mit der ersten Versorgungsspannung und der jeweiligen Spannung mit potentialfreier Masse von der jeweiligen Schaltung mit potentialfreier Masse gekoppelt sein. Jede Schwellenwerteinstellschaltung kann den jeweiligen Schwellenwert zum Erkennen des jeweiligen Fehlerzustands einstellen und eine Angabe des jeweiligen Fehlerzustands ausgeben.
  • In anderen Ausführungsformen kann der USB-Typ-C-Controller 100 auch andere Typen von USB-Buchsen und Leistungswandlern unterstützen. Obwohl der USB-Typ-C-Controller 100 für einen Port (eine Typ-C-Buchse 122) illustriert ist, kann der USB-Typ-C-Controller 100 mehrere Ports (zwei oder mehr Typ-C-Buchsen) unterstützen, wie in 2 gezeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Multi-Port-USB-PD-Vorrichtung 200 mit Schaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung gemäß einer Ausführungsform. Die Multi-Port-USB-PD-Vorrichtung 200 umfasst einen Multi-Port-USB-C-Controller 211 (nachfolgend als „USB-C-Controller“ bezeichnet). Der USB-C-Controller 211 kann in einem Chipgehäuse angeordnet sein und umfasst ein USB-PD-Teilsystem, das gemäß den hierin beschriebenen Techniken für Schaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung konfiguriert ist. Der USB-C-Controller 211 ist konfiguriert, um mit einer Verbrauchervorrichtung (nicht gezeigt), die an einen USB-Typ-C-Port 240 angeschlossen ist, einen PD-Vertrag auszuhandeln und die erforderliche VBUS-Spannung über einen Ausgangsanschluss zu steuern. Der USB-Typ-C-Port 240 kann auch als USB-Typ-C-Verbinder bezeichnet werden und ist typischerweise mit einem Typ-C-Stecker assoziiert, es versteht sich jedoch, dass der USB-Typ-C-Port in verschiedenen Ausführungsformen stattdessen mit einer Typ-C-Buchse assoziiert sein kann. Der USB-C-Controller 211 ist konfiguriert, um mit anderen Verbrauchervorrichtungen, die an andere USB-Typ-C-Ports, umfassend einen N-ten USB-Typ-C-Port 242, angeschlossen sind, eine PD-Steuerung auszuhandeln.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist der USB-Typ-C-Port 240 über einen ersten Satz Leiter 212 mit einem ersten Port 210 des USB-C-Controllers 211 gekoppelt. Ein zweiter USB-Typ-C-Port ist über einen zweiten Satz Leiter mit einem zweiten Port des USB-C-Controllers 211 gekoppelt. Ein N-ter USB-Typ-C-Port 242 ist über einen N-ten Leiter 222 mit einem N-ten Port 220 des USB-C-Controllers 211 gekoppelt. Der Einfachheit halber werden der erste und der N-te Port 210, 220 jeweils als erster und zweiter Port 210, 220 bezeichnet.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-C-Controller 211 einen Systemmasseanschluss 201, den ersten Port 210 und den zweiten Port 220. Der erste Port 210 umfasst einen ersten VBUS-Anschluss 213, einen ersten Leistungsversorgungsmasseanschluss 219, CC-Anschlüsse 215 und Datenanschlüsse 217 und der zweite Port 220 umfasst einen zweiten VBUS-Anschluss 223, einen zweiten Leistungsversorgungsmasseanschluss 229, CC-Anschlüsse 225 und Datenanschlüsse 227. Der erste Port 210 ist über den ersten Satz Leiter 212 mit dem ersten USB-C-Port 240 gekoppelt. Der erste Port 210 umfasst mindestens einen ersten VBUS-Anschluss 213, einen ersten Leistungsversorgungsmasseanschluss 219, einen ersten CC-Anschluss (CC1) und einen zweiten CC-Anschluss (CC2). In einer anderen Ausführungsform umfasst der erste Port 210 ferner einen ersten Datenanschluss (DP) und einen zweiten Datenanschluss (DM). Der zweite Port 220 ist über den zweiten Satz Leiter 222 mit dem zweiten USB-C-Port 242 gekoppelt. Der zweite Port 220 umfasst mindestens einen zweiten VBUS-Anschluss 223, einen zweiten Leistungsversorgungsmasseanschluss 229, einen ersten CC-Anschluss (CC1) und einen zweiten CC-Anschluss (CC2). In einer anderen Ausführungsform umfasst der zweite Port 220 ferner einen ersten Datenanschluss (DP) und einen zweiten Datenanschluss (DM).
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-C-Controller 211 eine erste Schaltung mit potentialfreier Masse 252, eine erste Fehlererkennungsschaltung 254 und eine erste Pegelschieberschaltung 256, um Fehler zu erkennen, die mit dem Leistungsschalter und den Leistungskomponenten 228 assoziiert sind. Der USB-C-Controller 211 umfasst eine zweite Schaltung mit potentialfreier Masse 262, eine zweite Fehlererkennungsschaltung 264 und eine zweite Pegelschieberschaltung 266, um Fehler zu erkennen, die mit dem Leistungsschalter und den Leistungskomponenten 230 assoziiert sind. Die erste Schaltung mit potentialfreier Masse 252 und die zweite Schaltung mit potentialfreier Masse 262 ähneln der Schaltung mit potentialfreier Masse 102 aus 1. Die erste Fehlererkennungsschaltung 254 und die zweite Fehlererkennungsschaltung 264 ähneln der Fehlererkennungsschaltung 104 aus 1. Die erste Pegelschieberschaltung 256 und die zweite Pegelschieberschaltung 266 ähneln der Pegelschieberschaltung 118 aus 1.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist die zweite Schaltung mit potentialfreier Masse mit einem zweiten Leistungswandler gekoppelt. Sie stellt eine zweite Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer zweiten Versorgungsspannung des zweiten Leistungswandlers bereit. Die zweite Fehlererkennungsschaltung ist ebenfalls mit dem zweiten Leistungswandler gekoppelt. Die zweite Fehlererkennungsschaltung umfasst einen zweiten Komparator, wobei Leistungsschienen des zweiten Komparators mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind. Die zweite Fehlererkennungsschaltung misst ein zweites Differenzsignal an einem Widerstand, der zwischen einem dritten Anschluss (VBUS) und einem vierten Anschluss gekoppelt ist. Das zweite Differenzsignal stellt einen zweiten Strom des zweiten Leistungswandlers dar. Unter Verwendung des zweiten Komparators vergleicht die zweite Fehlererkennungsschaltung das zweite Differenzsignal mit einem zweiten Schwellenwert. Als Reaktion darauf, dass das zweite Differenzsignal den zweiten Schwellenwert erfüllt, gibt die zweite Fehlererkennungsschaltung eine zweite Angabe eines zweiten Fehlerzustands aus.
  • In mindestens einer Ausführungsform arbeitet der USB-C-Controller 211 mit Spannungsversorgungen, die zwischen ungefähr 1,8 V und ungefähr 5 V liegen. Die Leistungswandler können hingegen in einem Spannungsbereich zwischen ungefähr 3,3 V und ungefähr 30 V arbeiten.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-C-Controller 211 eine erste Leistungssteuerungsschaltung (PCU) 204, die mit dem Systemmasseanschluss 201 und dem ersten Port 210 gekoppelt ist. Die erste PCU 204 kann ein erstes VBUS-Signal an dem ersten VBUS-Anschluss anpassen. Der USB-C-Controller 211 umfasst eine zweite PCU 214, die mit dem Systemmasseanschluss 201 und dem zweiten Port 220 gekoppelt ist. Die zweite PCU 214 kann ein zweites VBUS-Signal an dem zweiten VBUS-Anschluss anpassen.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-C-Controller 211 eine erste physische CC-Schnittstelle 206, die mit dem ersten Masseanschluss, dem ersten CC-Anschluss und dem zweiten CC-Anschluss des ersten Ports 210 gekoppelt ist. Der USB-C-Controller 211 umfasst eine zweite physische CC-Schnittstelle 216, die mit dem zweiten Masseanschluss, dem ersten CC-Anschluss und dem zweiten CC-Anschluss des zweiten Ports 220 gekoppelt ist. Die erste physische CC-Schnittstelle 206 arbeitet auf demselben ersten Massepotential wie der USB-Typ-C-Port 240 (z. B. der erste USB-C-Verbinder). Die zweite physische CC-Schnittstelle 216 arbeitet auf demselben zweiten Massepotential wie der USB-Typ-C-Port 242 (z. B. der zweite USB-C-Verbinder).
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-C-Controller 211 einen Verarbeitungskern 202, der mit der ersten PCU 204 und der zweiten PCU 214 gekoppelt ist. Der Verarbeitungskern 202 ist konfiguriert, um unter Verwendung der ersten physischen CC-Schnittstelle 206 erste Steuersignale 203 zu senden oder zu empfangen und unter Verwendung der zweiten physischen CC-Schnittstelle 216 zweite Steuersignale 205 zu senden oder zu empfangen.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der USB-C-Controller 211 eine erste physische Datenschnittstelle 208, die mit einem ersten Datenanschluss und einem zweiten Datenanschluss des ersten Ports 210 gekoppelt ist. Die erste physische Datenschnittstelle 208 arbeitet auf demselben ersten Massepotential wie der USB-Typ-C-Port 240 (z. B. der erste USB-C-Verbinder). Der USB-C-Controller 211 umfasst eine zweite physische Datenschnittstelle 218, die mit einem dritten Datenanschluss und einem vierten Datenanschluss des zweiten Ports 220 gekoppelt ist. Die zweite physische Datenschnittstelle 218 arbeitet auf demselben zweiten Massepotential wie der USB-Typ-C-Port 242 (z. B. der zweite USB-C-Verbinder).
  • In mindestens einer Ausführungsform ist der USB-C-Controller 211 mit Leistungs- und Schaltkomponenten 228 gekoppelt. Die Leistungs- und Schaltkomponenten 228 können einen Abwärts-/Aufwärts-DC-DC-Wandler mit vier Schaltern umfassen. Die Schalter können externe NFETs sein.
  • Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können in einem Leistungsabgabesystem, wie etwa einer Serial-Bus-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung, implementiert sein. Ein Beispiel einer Serial-Bus-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung kann eine Serial-Bus-Leistungsabgabevorrichtung (SBPD-Vorrichtung), eine USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die SBPD-Vorrichtung eine Multi-Port-USB-PD-Vorrichtung, die mit dem USB-PD-Standard oder allgemeiner mit dem USB-Standard kompatibel ist. Beispielsweise kann die SBPD-Vorrichtung eine Ausgangsspannung (z. B. VBUS_C, Leistungsversorgungsspannung) basierend auf einer Eingangsspannung (z. B. VBUS_EIN, Leistungsversorgungsspannung) an jedem der mehreren Ports bereitstellen. Die SBPD-Vorrichtung kann die verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen umfassen, um Kommunikationen zwischen einem Primärseiten-Controller und einem Sekundärseiten-Controller zu gestatten. Die SBPD-Vorrichtung kann einen Leistungswandler (z. B. einen AC-DC-Wandler) und ein analoges Leistungssteuerungsteilsystem (z. B. einen USB-PD-Controller) umfassen. Das analoge Leistungssteuerungsteilsystem kann die Schaltkreise, die Funktionalitäten oder beides, wie sie hierin beschrieben sind, für das Kommunizieren von Informationen über eine galvanische Isolationsbarriere hinweg umfassen.
  • In Ausführungsformen ist die SBPD-Vorrichtung mit einer Leistungsquelle, wie etwa einer Wandsteckdosen-Leistungsquelle, verbunden, die Wechselstrom(AC)-Leistung bereitstellt. In anderen Ausführungsformen kann die Leistungsquelle eine unterschiedliche Leistungsquelle, wie etwa eine Fahrzeugbatterie, sein und der SBPD-Vorrichtung Gleichstrom(DC)-Leistung bereitstellen. Der Leistungswandler kann die von einer Leistungsquelle empfangene Leistung umwandeln (z. B. Leistung umwandeln, die an VBUS_EIN empfangen wird und von 3,3 V bis 21,5 V reicht). Ein Leistungswandler kann beispielsweise ein AC-DC-Wandler sein und AC-Leistung von der Leistungsquelle in DC-Leistung umwandeln. In einigen Ausführungsformen ist der Leistungswandler ein Sperrwandler, wie etwa ein sekundärgesteuerter Sperrwandler, der eine galvanische Isolation zwischen dem Eingang (z. B. der Primärseite) und dem Ausgang (z. B. der Sekundärseite) bereitstellt. In einer anderen Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Verbrauchervorrichtung sein, die Leistung von der SBPD-Vorrichtung empfängt. Die Verbrauchervorrichtung kann die Gate-Source-Spannung ihres Bereitsteller-FETs mit einem sekundären Gate-Treiber steuern, der in den Sekundärseiten-Controller der Verbrauchervorrichtung integriert ist.
  • In einigen Ausführungsformen stellt die SBPD-Vorrichtung VBUS_C für eine Senkenvorrichtung bereit (z. B. über einen Konfigurationskanal (CC), der eine bestimmte Ausgangsspannung und möglicherweise einen Ausgangsstrom spezifiziert). Die SBPD-Vorrichtung kann der Senkenvorrichtung auch Zugang zu einem Massepotential (z. B. Masse) bereitstellen. In einigen Ausführungsformen ist das Bereitstellen von VBUS_C mit dem USB-PD-Standard kompatibel. Das analoge Leistungssteuerungsteilsystem kann VBUS_EIN von dem Leistungswandler empfangen und das analoge Leistungssteuerungsteilsystem kann VBUS_EIN ausgeben. In einigen Ausführungsformen ist das analoge Leistungssteuerungsteilsystem ein USB-Typ-C-Controller, der mit dem USB-Typ-C-Standard kompatibel ist. Das analoge Leistungssteuerungsteilsystem kann als Reaktion auf VBUS_EIN und VBUS_C Systemunterbrechungen bereitstellen.
  • In einigen Ausführungsformen können beliebige der Komponenten der SBPD-Vorrichtung Teil einer IC sein, oder alternativ können beliebige der Komponenten der SBPD-Vorrichtung in ihrer eigenen IC implementiert sein. Beispielsweise können der Leistungswandler und das analoge Leistungssteuerungsteilsystem diskrete ICs mit separaten Gehäusen und Anschlusskonfigurationen sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann die SBPD-Vorrichtung eine komplette USB-Typ-C- und USB-Leistungsabgabe-Port-Steuerungslösung für Notebooks, Dongles, Bildschirme, Dockingstationen, Leistungsadapter, Fahrzeugladegeräte, Powerbanks, Mobiladapter und dergleichen bereitstellen.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Erkennungsschaltkreises 300 mit einer Schaltung mit potentialfreier Masse 302 und einer Fehlererkennungsschaltung 304 gemäß mindestens einer Ausführungsform. Die Schaltung mit potentialfreier Masse 302 stellt der Fehlererkennungsschaltung 304 High-Side-Leistungsschienen bereit, umfassend eine Versorgungsspannung 301 (CSP_K) und eine Spannung mit potentialfreier Masse 303 (als VFG bezeichnet). Die Spannung mit potentialfreier Masse 303 kann so eingestellt werden, dass sie einen Offset oder ein Delta zu der Versorgungsspannung 301 aufweist. In mindestens einer Ausführungsform beträgt das Delta 3 V. Der Strom durch den Widerstand R6 zwischen der Versorgungsspannung 301 und der Spannung mit potentialfreier Masse 303 wird unter Verwendung einer Feedback-Schleife gesteuert, um den Offset oder das Delta aufrechtzuerhalten. Die Spannung zwischen der Versorgungsspannung 301 und der Spannung mit potentialfreier Masse 303 wird unter Verwendung eines Widerstands R5 und eines PMOS MP3 in einen Strom umgewandelt. Der Strom durch den Widerstand R5 wird dann unter Verwendung des Stromspiegels N6-N7 mit einem Referenzstrom Iref verglichen. Die Feedback-Schleife wird geschlossen, indem eine Stromvergleichsspannung 327 mit einem Gate eines Hochspannungs-NMOS N8 (z. B. eines 42 V-NMOS) verbunden wird, sodass der Strom durch den Widerstand R6 so moduliert wird, dass ein fester Offset oder ein festes Delta zwischen der Versorgungsspannung 301 und der Spannung mit potentialfreier Masse 303 aufrechterhalten wird. In mindestens einer Ausführungsform sind die Leistungsschienen mit einem Komparator 308 der Fehlererkennungsschaltung 304 gekoppelt. Dadurch, dass die Spannung mit potentialfreier Masse 303 so bereitgestellt wird, dass sie innerhalb des Offsets oder Deltas zu der Versorgungsspannung 301 liegt, kann der Komparator 308 mit 5 V-Halbleitervorrichtungen (oder Vorrichtungen mit niedrigeren Spannungen) konstruiert werden, selbst wenn die Versorgungsspannung 301 höhere Spannungen, wie etwa 20-30 V, aufweist. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Leistungswandler konfiguriert, um in einem ersten Spannungsbereich zwischen ungefähr 3,3 Volt und ungefähr 30 Volt zu arbeiten. Das heißt, dass die Versorgungsspannung 301 eine Spannung in dem ersten Bereich sein kann. Die Fehlererkennungsschaltung 304 ist konfiguriert, um in einem zweiten Spannungsbereich zwischen ungefähr 3 V und ungefähr 5 V zu arbeiten, da die Schaltung mit potentialfreier Masse 302 so gesteuert wird, dass sie den Offset oder das Delta aufrechterhält. In mindestens einer Ausführungsform kann der Leistungswandler mit einer maximalen Spannung größer als 5 V arbeiten, und die Fehlererkennungsschaltung 304 kann mit ungefähr 5 V absolut oder weniger oder einer 5 V-Differenz zwischen dem ersten Anschluss 316 (CSP) und der Spannung mit potentialfreier Masse 303 (VFG) arbeiten.
  • Wie in 3 illustriert, umfasst die Fehlererkennungsschaltung 304 vor dem Komparator 308 und der Pegelschieberschaltung 310 eine Eingangsstufe. Die Eingangsstufe kann ein Widerstandsnetzwerk 312 und eine Schwellenwerteinstellschaltung 314 umfassen. Das Widerstandsnetzwerk 312 ist zwischen dem Komparator 308 und einem ersten Anschluss 316 und einem zweiten Anschluss 318 gekoppelt. Die Schwellenwerteinstellschaltung 314 ist zwischen dem Komparator 308 und dem ersten und zweiten Anschluss 316, 318 gekoppelt. Die erste Schwellenwerteinstellschaltung 314 steuert einen Schwellenwert des Komparators 308 bzw. stellt diesen ein. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Widerstandsnetzwerk 312 einen ersten Widerstand 320 und einen zweiten Widerstand 322, die zwischen dem ersten Anschluss 316 und einem ersten Eingang des Komparators 308 in Reihe gekoppelt sind. Das Widerstandsnetzwerk 312 umfasst ferner einen dritten Widerstand 324 und einen vierten Widerstand 326, die zwischen dem zweiten Anschluss 318 und einem zweiten Eingang des Komparators 308 in Reihe gekoppelt sind. Die Schwellenwerteinstellschaltung 314 ist mit einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand 320 und dem zweiten Widerstand 322, einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand 322 und dem ersten Eingang des Komparators 308, einem dritten Knoten zwischen dem dritten Widerstand 324 und dem vierten Widerstand 326 und einem vierten Knoten zwischen dem vierten Widerstand 326 und dem zweiten Eingang des Komparators 308 gekoppelt. Die Schwellenwerteinstellschaltung 314 kann einen oder mehrere programmierbare Transistoren umfassen, die mit einem oder mehreren von dem ersten Knoten, dem zweiten Knoten, dem dritten Knoten und/oder dem vierten Knoten gekoppelt sind, um in Verbindung mit dem Widerstandsnetzwerk 312 einen Schwellenwert des Komparators 308 zu definieren. Nach dem Einstellen der Eingangsstufe kann ein Differenzsignal an dem ersten Anschluss 316 und dem zweiten Anschluss 318 durch den Komparator 308 verglichen werden. Die Schwellenwerteinstellschaltung 314 kann einen Offset in dem Differenzsignal aufheben, um einen spezifischen Fehlerzustand, wie etwa einen OCP-, SCP- oder RCP-Zustand, zu erkennen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Schwellenwerteinstellschaltung 314 einen ersten Offset zwischen einem ersten Signal an dem ersten Knoten und einem zweiten Signal an dem dritten Knoten und einen zweiten Offset zwischen dem ersten Signal an dem zweiten Knoten und dem zweiten Signal an dem vierten Knoten aufheben.
  • In mindestens einer Ausführungsform wird die Schwellenwerteinstellschaltung 314 durch ein Vorspannungssignal 305 vorgespannt. Das Vorspannungssignal 305 kann eine Vorspannungsspannung oder ein Vorspannungsstrom sein und das Vorspannungssignal 305 kann durch eine Vorspannungsgenerierungsschaltung 306 generiert werden. Alternativ kann das Vorspannungssignal 305 durch andere Schaltungen bereitgestellt werden.
  • In mindestens einer Ausführungsform können die Vorspannungsgenerierung durch die Vorspannungsgenerierungsschaltung 306 und die Generierung einer potentialfreien Masse durch die Schaltung mit potentialfreier Masse 302 für drei separate Instanziierungen der Fehlererkennung verwendet werden, umfassend die Eingangsstufe für die unterschiedlichen Schwellenwerte und die Stufe für den Vergleich der potentialfreien Masse und die Pegelschiebung. Das heißt, dass mindestens Abschnitte der Fehlererkennungsschaltung 304 (oder die gesamte Fehlererkennungsschaltung 304) für jeden überwachten Fehlerzustand dupliziert werden können. Beispielsweise kann jede Instanziierung der Schwellenwerteinstellschaltung 314 eine Offset-Aufhebung für die Schwellenwerteinstellung für einen der Fehlerzustände (z. B. OCP, SCP, RCP) durchführen. Die jeweilige Pegelschieberschaltung 310 kann als Reaktion auf einen Vergleich des Differenzsignals mit dem jeweiligen Schwellenwert für den jeweiligen Fehlerzustand eine Angabe 307 des jeweiligen Fehlerzustands (z. B. OCP, SCP, RCP) ausgeben. In anderen Ausführungsformen können mehrere Vorspannungsgenerierungsschaltungen 306 verwendet werden, wenn mehrere Fehlererkennungsschaltungen 304 verwendet werden. Ebenso können mehrere Schaltungen mit potentialfreier Masse 302 verwendet werden, wenn mehrere Fehlererkennungsschaltungen 304 verwendet werden.
  • 4 ist ein Zwei-Port-Ladesystem 400 mit einem Leistungs-Controller 402 mit Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung gemäß mindestens einer Ausführungsform. Das Zwei-Port-Ladesystem 400 umfasst zwei Leistungswandler 410, 412, um USB-Typ-C-Buchsen 414, 416 jeweils mit Leistung zu versorgen. Der Leistungs-Controller 402 verwendet die Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse, um Fehlerzustände in einem ersten Versorgungsstrom 401, der durch den ersten Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, und Fehlerzustände in einem zweiten Versorgungsstrom 403, der durch den zweiten Leistungswandler 412 bereitgestellt wird, zu erkennen. Der Leistungs-Controller 402 kann den ersten Versorgungsstrom 401 unter Verwendung eines ersten Widerstands 418, der zwischen zwei Anschlüssen 420, 422 gekoppelt ist, messen. Der Leistungs-Controller 402 kann den ersten Versorgungsstrom 401 als ein Differenzspannungssignal an den zwei Anschlüssen 420, 422 messen. Der Leistungs-Controller 402 kann den zweiten Versorgungsstrom 403 unter Verwendung eines zweiten Widerstands 424, der zwischen zwei Anschlüssen 426, 428 gekoppelt ist, messen. Der Leistungs-Controller 402 kann den zweiten Versorgungsstrom 403 als ein Differenzspannungssignal an den zwei Anschlüssen 426, 428 messen. Das Differenzspannungssignal kann in die Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse eingegeben werden, um die Fehlerzustände zu erkennen.
  • In der illustrierten Ausführungsform können die Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse OPC-Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse 404, SCP-Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse 406 und RCP-Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse 408 umfassen. Die erste OCP-Erkennungsschaltung mit potentialfreier Masse 404 kann einen OCP-Zustand in dem ersten Versorgungsstrom 401, der durch den Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, erkennen. Die zweite OCP-Erkennungsschaltung mit potentialfreier Masse 404 kann einen OCP-Zustand in dem zweiten Versorgungsstrom 403, der durch den Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, erkennen. Die zweite SCP-Erkennungsschaltung mit potentialfreier Masse 406 kann einen SCP-Zustand in dem ersten Versorgungsstrom 401, der durch den Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, erkennen. Die zweite SCP-Erkennungsschaltung mit potentialfreier Masse 406 kann einen SCP-Zustand in dem zweiten Versorgungsstrom 403, der durch den Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, erkennen. Die erste RCP-Erkennungsschaltung mit potentialfreier Masse 408 kann einen RCP-Zustand in dem ersten Versorgungsstrom 401, der durch den Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, erkennen. Eine zweite der RCP-Erkennungsschaltungen mit potentialfreier Masse 408 kann einen RCP-Zustand in dem zweiten Versorgungsstrom 403, der durch den Leistungswandler 410 bereitgestellt wird, erkennen.
  • In einer anderen Ausführungsform ist der Leistungs-Controller 402 ein Dual-Port-USB-Typ-C-Controller in dem Zwei-Port-Ladesystem 400. In anderen Ausführungsformen ist der Leistungs-Controller 402 Teil eines USB-PD-Teilsystems, das in verschiedenen Anwendungen verwendet wird. In mindestens einer Ausführungsform kann der Leistungs-Controller 402 in oder in Verbindung mit einem Fahrzeugunterhaltungssystem verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Leistungs-Controller 402 einen Verbinder, der mit anderen Teilsystemen des Fahrzeugunterhaltungssystems verbunden werden kann. Alternativ kann der Verbinder mit anderen Systemen, wie etwa einem Head-Unit-Ladegerät, einem Rücksitzladegerät, einem Ladegerät eines Unterhaltungssystems oder dergleichen, verbunden werden.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das ein System 500 mit integrierter Schaltung (IC) für eine USB-Vorrichtung mit einer Fehlererkennung mit potentialfreier Masse gemäß einigen Ausführungsformen illustriert. Das System 500 kann ein Peripherieteilsystem 510 umfassen, das eine Anzahl von Komponenten zur USB-PD-Verwendung umfasst. Das Peripherieteilsystem 510 kann eine Peripherieanbindung 511 umfassen, die ein Taktmodul, einen Peripherietakt (PCLK) 512 zum Bereitstellen von Taktsignalen an die verschiedenen Komponenten des Peripherieteilsystems 510 umfasst. Die Peripherieanbindung 511 kann ein Peripheriebus, wie etwa ein Einzelebenen- oder Mehrfachebenen-Advanced-High-Performance-Bus (AHB), sein und kann eine Daten- und Steuerschnittstelle zwischen dem Peripherieteilsystem 510, einem CPU-Teilsystem 530 und Systemressourcen 540 bereitstellen. Die Peripherieanbindung 511 kann Controller-Schaltungen, wie etwa DMA(Direct Memory Access, direkter Speicherzugriff)-Controller, umfassen, die programmiert sein können, um Daten zwischen Peripherieblöcken ohne Mitwirkung, Steuerung oder Belastung des CPU-Teilsystems 530 zu übertragen.
  • Die Peripherieanbindung 511 kann verwendet werden, um Komponenten des Peripherieteilsystems 510 mit anderen Komponenten des Systems 500 zu koppeln. Eine Anzahl von GPIOs (General Purpose Input/Outputs, Allzweckeingänge/-ausgänge) 515 kann mit der Peripherieanbindung 511 gekoppelt sein, um Signale zu senden und zu empfangen. Die GPIOs 515 können Schaltungen umfassen, die konfiguriert sind, um verschiedene Funktionen zu implementieren, wie etwa Pull-up, Pull-down, Eingangsschwellenwertauswahl, Eingangs- und Ausgangszwischenspeicher-Befähigung/-Sperrung, Einzelmultiplexen usw. Noch weitere Funktionen können durch die GPIOs 515 implementiert werden. Ein oder mehrere TCPWMs (Timer/Counter/Pulsweitenmodulator) 517 können auch mit der Peripherieanbindung gekoppelt sein und Schaltkreise zum Implementieren von Zeitgeberschaltungen (Timer), Zählern, Pulsweitenmodulatoren (PWMs), Decodern und anderen digitalen Funktionen umfassen, die mit E/A-Signalen arbeiten können und Systemkomponenten des Systems 500 digitale Signale bereitstellen können. Das Peripherieteilsystem 510 kann auch einen oder mehrere serielle Kommunikationsblöcke (SCBs, Serial Communication Blocks) 519 umfassen, um serielle Kommunikationsschnittstellen, wie etwa I2C, SPI (Serial Peripheral Interface, serielle Peripherieschnittstelle), UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, universeller asynchroner Empfänger/Transmitter), CAN (Controller Area Network), CXPI (Clock Extension Peripheral Interface) usw., zu implementieren.
  • Für USB-Leistungsabgabeanwendungen kann das Peripherieteilsystem 510 ein USB-Leistungsabgabeteilsystem 520 umfassen, das mit der Peripherieanbindung gekoppelt ist und einen Satz USB-PD-Module 521 zur Verwendung bei der USB-Leistungsabgabe beinhaltet. Die USB-PD-Module 521 können über eine USB-PD-Anbindung 523 mit der Peripherieanbindung 511 gekoppelt sein. Die USB-PD-Module 521 können Folgendes umfassen: ein ADC(Analog-to-Digital Conversion, Analog-Digital-Wandlung)-Modul zum Umwandeln verschiedener analoger Signale in digitale Signale; einen Fehlerverstärker (AMP), der die Ausgangsspannung an der VBUS-Leitung mittels eines PD-Vertrags regelt; einen Hochspannungs(HV)-Regler zum Umwandeln der Leistungsquellenspannung in eine exakte Spannung (wie etwa 3,5-5 V) zur Versorgung des Systems 500 mit Leistung; ein OVP(Over-Voltage Protection, Überspannungsschutz)-Modul zum Bereitstellen eines Schutzes vor Überspannung an der VBUS-Leitung mit konfigurierbaren Schwellenwerten und Antwortzeiten; einen oder mehrere Gate-Treiber für externe Leistungs-Feldeffekttransistoren (FETs), die bei einer USB-Leistungsabgabe in Bereitsteller- und Verbraucherkonfigurationen verwendet werden; ein Kommunikationskanal-PHY(CC BB PHY)-Modul zum Unterstützen von Kommunikationen über eine Typ-C-Kommunikationskanal(CC)-Leitung; und Erkennungsmodule mit potentialfreier Masse 560. Die Erkennungsmodule mit potentialfreier Masse 560 können ein OCP(Überstromschutz)-Modul, ein SCP(Kurzschlussschutz)-Modul und ein RCP(Rückstromschutz)-Modul zum Erkennen von Fehlerzuständen umfassen, wie hierin beschrieben. Die USB-PD-Module 521 können auch ein Ladegeräterkennungsmodul, um zu bestimmen, dass eine Ladeschaltung vorhanden und mit dem System 500 gekoppelt ist, und ein VBUS-Entlademodul, um die Spannungsentladung an VBUS zu steuern, umfassen. Das USB-Leistungsabgabeteilsystem 520 kann auch Pads 527 für externe Verbindungen und einen Schaltkreis 529 zum Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD), der an einem Typ-C-Port erforderlich sein kann, umfassen. Die USB-PD-Module 521 können auch ein Kommunikationsmodul zum Abfragen und Kommunizieren von Informationen, die in einem nichtflüchtigen Speicher-Controller gespeichert sind, an einen anderen Controller umfassen, wie etwa zwischen einem Primärseiten-Controller und einem Sekundärseiten-Controller eines Sperrwandlers. Die USB-PD-Module 521 können auch ein oder mehrere Module für Schaltungen mit potentialfreier Masse zur Fehlererkennung, wie hierin beschrieben, umfassen.
  • Die GPIOs 515, die TCPWMs 517 und die SCBs 519 können mit einem Eingangs/Ausgangs(E/A)-Teilsystem 550 gekoppelt sein, das eine High-Speed(HS)-E/A-Matrix 551 umfassen kann, die mit einer Anzahl von GPIOs 553 gekoppelt ist. Die GPIOs 515, die TCPWMs 517 und die SCBs 519 können über die HS-E/A-Matrix 551 mit den GPIOs 553 gekoppelt sein.
  • Das System 500 kann auch ein Teilsystem mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 530 zum Verarbeiten von Befehlen, Speichern von Programminformationen und Daten umfassen. Das CPU-Teilsystem 530 kann eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten 531 umfassen, um Anweisungen auszuführen und innerhalb einer Anzahl von Speichern Speicherstellen auszulesen und zu beschreiben. Die Verarbeitungseinheit 531 kann ein Prozessor sein, der für einen Betrieb in einer integrierten Schaltung (IC) oder einer SOC(System-On-Chip)-Vorrichtung geeignet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinheit 531 für einen Betrieb mit niedriger Leistung mit umfassendem Clock-Gating optimiert sein. In dieser Ausführungsform können verschiedene interne Steuerschaltungen für einen Betrieb der Verarbeitungseinheit in verschiedenen Leistungsstatus implementiert sein. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit 531 einen Aufweck-Unterbrechungs-Controller (WIC, Wake-up Interrupt Controller) umfassen, der konfiguriert ist, um die Verarbeitungseinheit aus einem Schlafstatus aufzuwecken, wodurch erlaubt wird, die Leistung auszuschalten, wenn sich die IC oder der SOC in einem Schlafstatus befindet. Das CPU-Teilsystem 530 kann einen oder mehrere Speicher umfassen, umfassend einen Flash-Speicher 533, einen statischen Arbeitsspeicher (SRAM, Static Random Access Memory) 535 und einen Festwertspeicher (ROM, Read-Only Memory) 537. Der Flash-Speicher 533 kann ein nichtflüchtiger Speicher (NAND-Flash, NOR-Flash usw.) sein, der für das Speichern von Daten, Programmen und/oder anderen Firmware-Anweisungen konfiguriert ist. Der Flash-Speicher 533 kann einen Lesebeschleuniger umfassen und kann Zugriffszeiten durch Integration innerhalb des CPU-Teilsystems 530 verbessern. Der SRAM 535 kann ein flüchtiger Speicher sein, der für das Speichern von Daten und Firmware-Anweisungen, auf die die Verarbeitungseinheit 531 zugreifen kann, konfiguriert ist. Der ROM 537 kann konfiguriert sein, um Hochfahrroutinen, Konfigurationsparameter und andere Firmware-Parameter und -Einstellungen zu speichern, die sich während des Betriebs des Systems 500 nicht ändern. Der SRAM 535 und der ROM 537 können miteinander assoziierte Steuerschaltungen aufweisen. Die Verarbeitungseinheit 531 und die Speicher können mit einer Systemanbindung 539 gekoppelt sein, um Signale zu und von den verschiedenen Komponenten des CPU-Teilsystems 530 zu anderen Blöcken oder Modulen des Systems 500 zu leiten. Die Systemanbindung 539 kann als ein Systembus, wie etwa ein Einzelebenen- oder Mehrfachebenen-AHB, implementiert sein. Die Systemanbindung 539 kann als eine Schnittstelle konfiguriert sein, um die verschiedenen Komponenten des CPU-Teilsystems 530 miteinander zu koppeln. Die Systemanbindung 539 kann mit der Peripherieanbindung 511 gekoppelt sein, um Signalpfade zwischen den Komponenten des CPU-Teilsystems 530 und des Peripherieteilsystems 510 bereitzustellen.
  • Das System 500 kann auch eine Anzahl von Systemressourcen 540 umfassen, umfassend ein Leistungsmodul 541, ein Taktmodul 543, ein Reset-Modul 545 und ein Testmodul 547. Das Leistungsmodul 541 kann ein Schlafsteuermodul, ein Aufweck-Unterbrechungs-Steuerungs(WIC)-Modul, ein Power-on-Reset(POR)-Modul, eine Anzahl von Spannungsreferenzen (REF) und ein PWRSYS-Modul umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsmodul 541 Schaltungen umfassen, die es dem System 500 erlauben, Leistung mit unterschiedlichen Spannungs- und/oder Strompegeln aus externen Quellen zu beziehen oder diesen bereitzustellen und einen Controller-Betrieb in unterschiedlichen Leistungsstatus, wie etwa aktiv, mit niedriger Leistung oder Schlaf, zu unterstützen. In verschiedenen Ausführungsformen können mehr Leistungsstatus implementiert werden, wenn das System 500 den Betrieb drosselt, um einen gewünschten Leistungsverbrauch oder -ausgang zu erzielen. Das Taktmodul 543 kann ein Taktsteuermodul, einen Watchdog-Timer (WDT), einen internen Low-Speed-Oszillator (ILO) und einen internen Hauptoszillator (IMO, Internal Main Oscillator) umfassen. Das Reset-Modul 545 kann ein Reset-Steuermodul und ein Modul für einen externen Reset (XRES) umfassen. Das Testmodul 547 kann ein Modul zum Steuern und Eingeben eines Testmodus sowie Teststeuermodule für analoge und digitale Funktionen (digitaler Test und analoger DFT) umfassen.
  • Das System 500 kann als eine IC in einem monolithischen (z. B. einzelnen) Halbleiter-Die implementiert sein. In anderen Ausführungsformen können verschiedene Abschnitte oder Module des Systems 500 auf unterschiedlichen Halbleiter-Dies implementiert sein. Beispielsweise können Speichermodule des CPU-Teilsystems 530 On-Chip oder separat angeordnet sein. In noch anderen Ausführungsformen können einige Schaltungen auf separaten Dies in einen einzelnen „Chip“ integriert sein, während andere Schaltungen externe Komponenten umfassen können, die auf einer Leiterplatte (oder in einem USB-Verbinder) als separate Elemente angeordnet sind.
  • Das System 500 kann in einer Anzahl von Anwendungskontexten implementiert sein, um diesen eine USB-PD-Funktionalität bereitzustellen. In jedem Anwendungskontext kann ein IC-Steuergerät oder ein SOC, das das System 500 implementiert, in einer elektronischen Vorrichtung (z. B. einer USB-fähigen Vorrichtung) angeordnet und konfiguriert sein, um Operationen gemäß den hierin beschriebenen Techniken durchzuführen. In einem Ausführungsbeispiel kann ein System 500 in einem PC(Personal Computer)-Leistungsadapter für einen Laptop, einen Notebook-Computer usw. angeordnet und konfiguriert sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das System 500 in einem Leistungsadapter (z. B. einem Wandladegerät) für eine mobile elektronische Vorrichtung (z. B. ein Smartphone, ein Tablet usw.) angeordnet und konfiguriert sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das System 500 in einer Wandsteckdose angeordnet und konfiguriert sein, die konfiguriert ist, um Leistung über einen oder mehrere USB-Typ-A- und/oder -Typ-C-Ports bereitzustellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das System 500 in einem Autoladegerät angeordnet und konfiguriert sein, das konfiguriert ist, um Leistung über einen oder mehrere USB-Typ-A- und/oder -Typ-C-Ports bereitzustellen. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann das System 500 in einer Powerbank angeordnet und konfiguriert sein, die geladen werden kann und dann einer anderen elektronischen Vorrichtung Leistung über einen USB-Typ-A- oder -Typ-C-Port bereitstellen kann. In anderen Ausführungsformen kann ein System wie das System 500 mit den hierin beschriebenen Schaltkreisen mit potentialfreier Masse und zur Fehlererkennung konfiguriert sein und kann in verschiedenen anderen USB-fähigen elektronischen oder elektromechanischen Vorrichtungen angeordnet sein.
  • Es versteht sich, dass ein System wie das System 500, das auf einem oder als ein IC-Controller implementiert ist, in unterschiedlichen Anwendungen angeordnet sein kann, die sich dahingehend unterscheiden können, welcher Typ von Leistungsquelle verwendet wird und in welche Richtung die Leistung abgegeben wird. In dem Fall eines Autoladegeräts ist die Leistungsquelle beispielsweise eine Autobatterie, die DC-Leistung bereitstellt, während in dem Fall eines mobilen Leistungsadapters die Leistungsquelle eine AC-Wandsteckdose ist. Ferner geht in einem PC-Leistungsadapter der Fluss der Leistungsabgabe von einer Bereitstellervorrichtung zu einer Verbrauchervorrichtung. In dem Fall einer Powerbank kann der Fluss der Leistungsabgabe hingegen in beide Richtungen gehen, abhängig davon, ob die Powerbank als ein Leistungsbereitsteller (z. B. um eine andere Vorrichtung mit Leistung zu versorgen) oder als ein Leistungsverbraucher (z. B. um selber geladen zu werden) arbeitet. Aus diesen Gründen sind die verschiedenen Anwendungen des Systems 500 eher in einem illustrativen als in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zur Fehlererkennung mit potentialfreier Masse für eine USB-PD-Leistungsvorrichtung gemäß mindestens einer Ausführungsform. Das Verfahren 600 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Mikrocode usw.), Firmware oder eine Kombination daraus beinhaltet. In einer Ausführungsform kann das Verfahren 600 durch eine beliebige der hierin beschriebenen Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 600 durch den USB-C-Controller 100 aus 1 durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren 600 durch die Multi-Port-USB-PD-Vorrichtung 200 aus 2 durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren 600 durch den Erkennungsschaltkreis 300 aus 3 durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren 600 durch das Zwei-Port-Ladesystem 400 aus 4 durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren 600 durch das System 500 aus 4 durchgeführt. In mindestens einer Ausführungsform arbeitet das Verfahren 600 mit einer USB-fähigen Vorrichtung mit einem Multi-Port-IC(Integrated Circuit)-Controller. In einer Ausführungsform führt die Verarbeitungslogik ein Firmware-basiertes Verfahren aus, das die folgenden Operationen in Verbindung mit digitalen und/oder analogen Schaltkreisen durchführt. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Verarbeitungslogik digitale/analoge Schaltkreise, die konfiguriert sind, um die folgenden Operationen durchzuführen.
  • Das Verfahren 600 beginnt damit, dass die Verarbeitungslogik eine erste Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer ersten Versorgungsspannung eines ersten Leistungswandlers bereitstellt (Block 602). Die Verarbeitungslogik misst ein erstes Differenzsignal zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss (Block 604). Der erste Anschluss ist mit einem ersten Knoten gekoppelt, der mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, und der zweite Anschluss ist mit einem zweiten Knoten gekoppelt, wobei zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten ein Widerstand gekoppelt ist. Das erste Differenzsignal stellt einen ersten Strom des ersten Leistungswandlers dar. Die Verarbeitungslogik verwendet einen ersten Komparator mit Leistungsschienen, die mit der ersten Versorgungsspannung und der ersten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, um das erste Differenzsignal unter Verwendung des ersten Komparators mit einem ersten Schwellenwert zu vergleichen (Block 606). Die Verarbeitungslogik gibt als Reaktion darauf, dass das erste Differenzsignal den ersten Schwellenwert erfüllt, eine Angabe eines ersten Fehlerzustands aus (Block 608), und das Verfahren 600 endet. Der erste Fehlerzustand ist ein OCP-Zustand, ein RCP-Zustand oder ein SCP-Zustand.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren 600 unter Verwendung eines zweiten Komparators und eines zweiten Schwellenwerts durchgeführt werden, um einen zweiten Fehlerzustand zu erkennen. Das Verfahren 600 kann unter Verwendung eines dritten Komparators und eines dritten Schwellenwerts durchgeführt werden, um einen dritten Fehlerzustand zu erkennen.
  • In mindestens einer Ausführungsform passt die Verarbeitungslogik ein erstes Ausgangssignal von dem ersten Komparator an ein zweites Ausgangssignal an, wobei das zweite Ausgangssignal die Angabe des ersten Fehlerzustands aufweist.
  • In der obigen Beschreibung werden einige Abschnitte der detaillierten Beschreibung in Form von Algorithmen und symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit anderen Fachleuten am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hierin und allgemein als eine in sich widerspruchsfreie Folge von Schritten gesehen, die zu einem gewünschten Ergebnis führt. Bei den Schritten handelt es sich um solche, die physikalische Manipulationen physikalischer Größen erfordern. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, haben diese Größen die Form elektrischer oder magnetischer Signale, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich zuweilen als praktisch erwiesen, hauptsächlich aus Gründen der allgemeinen Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.
  • Es sollte jedoch bedacht werden, dass all diese und ähnliche Begriffe den eigentlichen physikalischen Größen zuzuordnen sind und lediglich praktische Etiketten sind, mit denen diese Größen versehen wurden. Sofern nicht ausdrücklich anderweitig spezifiziert, wie aus der oben stehenden Erörterung zu entnehmen, ist es selbstverständlich, dass in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie etwa „ansteuern“, „empfangen“, „steuern“, „pull-down“, „kurzschließen“ oder dergleichen verwenden, die Aktionen und Prozesse eines Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung bezeichnen, welche(s) Daten, die innerhalb der Rechensystemregister und -speicher als physikalische (z. B. elektronische) Größen dargestellt sind, manipuliert und in andere Daten transformiert, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen innerhalb der Rechensystemspeicher oder -register oder sonstiger derartiger Vorrichtungen zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt werden.
  • Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hierin verwendet, um als ein Beispiel, Fall oder eine Illustration dienend zu bedeuten. Hierin als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekte oder Ausgestaltungen sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Ausgestaltungen aufzufassen. Vielmehr ist die Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ dazu gedacht, Konzepte auf konkrete Weise zu präsentieren. So wie er in dieser Patentanmeldung benutzt wird, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstatt eines exklusiven „oder“ bedeuten. Sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich, soll „X umfasst A oder B“ irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten. Das heißt, dass, wenn X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann in allen vorgenannten Fällen „X umfasst A oder B“ erfüllt ist. Zusätzlich sollten die Artikel „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Patentanmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „ein(e) oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich auf eine Singularform hingeleitet wird. Darüber hinaus soll die durchgängige Verwendung des Begriffs „eine Ausführungsform“ nicht bedeuten, dass dieselbe Ausführungsform gemeint ist, soweit nicht als solche beschrieben.
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen können sich auch auf eine Einrichtung zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen beziehen. Diese Einrichtung kann für die erforderlichen Zwecke speziell hergestellt sein oder kann Firmware-Anweisungen beinhalten, die in geeigneten Speicherungsmedien gespeichert sind. Solche Firmware-Anweisungen können beispielsweise in einem nichttransitorischen computerlesbaren Speicherungsmedium gespeichert sein, wie etwa, ohne darauf begrenzt zu sein, jeglicher Art von Speicher, wie etwa Festwertspeichern (ROMs), Direktzugriffsspeichern (RAMs), EPROMs, EEPROMs Flash-Speichern, oder jeglicher Art von Medien, die zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet sind. Der Begriff „computerlesbares Speicherungsmedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien, die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern, umfasst. Der Begriff „computerlesbares Medium“ ist auch so zu verstehen, dass er jegliches Medium umfasst, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch eine Maschine oder Vorrichtung zu speichern, zu kodieren oder zu tragen, und das die Maschine oder die Vorrichtung veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen. Der Begriff „computerlesbares Speicherungsmedium“ ist dementsprechend so zu verstehen, dass er, ohne darauf begrenzt zu sein, Folgendes umfasst: Festkörperspeicher, optische Medien, magnetische Medien, jegliches Medium, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch eine Maschine oder Vorrichtung zu speichern, und das die Maschine oder Vorrichtung veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen.
  • Die oben stehende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele spezifischer Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis diverser Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es versteht sich, dass die obige Beschreibung als illustrativ und nicht beschränkend beabsichtigt ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten nach der Lektüre und dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Offenbarung sollte daher unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.

Claims (20)

  1. Ein Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controller, der Folgendes beinhaltet: eine erste Schaltung mit potentialfreier Masse, die mit einem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, um eine erste Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer ersten Versorgungsspannung des ersten Leistungswandlers bereitzustellen; und eine erste Fehlererkennungsschaltung, die mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung einen ersten Komparator beinhaltet, wobei Leistungsschienen des ersten Komparators mit der ersten Versorgungsspannung und der ersten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Messen eines ersten Differenzsignals zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei das erste Differenzsignal einen ersten Strom des ersten Leistungswandlers darstellt; Vergleichen des ersten Differenzsignals mit einem ersten Schwellenwert unter Verwendung des ersten Komparators; und Ausgeben einer Angabe eines ersten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das erste Differenzsignal den ersten Schwellenwert erfüllt.
  2. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, wobei der erste Fehlerzustand ein Überstromschutz(OCP, Over-Current Protection)-Zustand, ein Rückstromschutz(RCP, Reverse-Current Protection)-Zustand oder ein Kurzschlussschutz(SCP, Short-Circuit Protection)-Zustand ist.
  3. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, der ferner Folgendes beinhaltet: eine Vorspannungsgenerierungsschaltung, um eine Vorspannungsspannung bereitzustellen, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: ein erstes Widerstandsnetzwerk, das zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine erste Schwellenwerteinstellschaltung, die mit der Vorspannungsgenerierungsschaltung und zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die erste Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, den ersten Schwellenwert des ersten Komparators zu steuern.
  4. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung Folgendes beinhaltet: eine erste Pegelschieberschaltung, die mit einem Ausgang des ersten Komparators gekoppelt ist, wobei die erste Pegelschieberschaltung dazu dient, ein erstes Ausgangssignal von dem ersten Komparator an ein zweites Ausgangssignal anzupassen, wobei das zweite Ausgangssignal die Angabe des ersten Fehlerzustands beinhaltet.
  5. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, der ferner Folgendes beinhaltet: eine zweite Fehlererkennungsschaltung, die mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung einen zweiten Komparator beinhaltet, wobei Leistungsschienen des zweiten Komparators mit der ersten Versorgungsspannung und der ersten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Vergleichen des ersten Differenzsignals mit einem zweiten Schwellenwert unter Verwendung des zweiten Komparators; und Ausgeben einer Angabe eines zweiten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das erste Differenzsignal den zweiten Schwellenwert erfüllt, wobei der zweite Fehlerzustand und der erste Fehlerzustand unterschiedlich sind.
  6. USB-C-Controller gemäß Anspruch 5, der ferner Folgendes beinhaltet: eine Vorspannungsgenerierungsschaltung, um eine Vorspannungsspannung bereitzustellen, wobei: die erste Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: ein erstes Widerstandsnetzwerk, das zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine erste Schwellenwerteinstellschaltung, die mit der Vorspannungsgenerierungsschaltung und zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die erste Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, den ersten Schwellenwert des ersten Komparators zu steuern; die zweite Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: ein zweites Widerstandsnetzwerk, das zwischen dem zweiten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine zweite Schwellenwerteinstellschaltung, die mit der Vorspannungsgenerierungsschaltung und zwischen dem zweiten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die zweite Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, den zweiten Schwellenwert des zweiten Komparators zu steuern.
  7. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die zwischen dem ersten Anschluss und einem ersten Eingang des ersten Komparators in Reihe gekoppelt sind; einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand, die zwischen dem zweiten Anschluss und einem zweiten Eingang des ersten Komparators in Reihe gekoppelt sind; und eine erste Schwellenwerteinstellschaltung, die mit einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand, einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand und dem ersten Eingang des ersten Komparators, einem dritten Knoten zwischen dem dritten Widerstand und dem vierten Widerstand und einem vierten Knoten zwischen dem vierten Widerstand und dem zweiten Eingang des ersten Komparators gekoppelt ist.
  8. USB-C-Controller gemäß Anspruch 7, wobei die erste Schwellenwerteinstellschaltung programmierbar ist und wobei die erste Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, einen ersten Offset zwischen einem ersten Signal an dem ersten Knoten und einem zweiten Signal an dem dritten Knoten und einen zweiten Offset zwischen dem ersten Signal an dem zweiten Knoten und dem zweiten Signal an dem vierten Knoten aufzuheben.
  9. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, wobei der USB-C-Controller ein Multi-Port-USB-C-Controller ist, der ferner Folgendes beinhaltet: eine zweite Schaltung mit potentialfreier Masse, die mit einem zweiten Leistungswandler gekoppelt ist, um eine zweite Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer zweiten Versorgungsspannung des zweiten Leistungswandlers bereitzustellen; und eine zweite Fehlererkennungsschaltung, die mit dem zweiten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung einen zweiten Komparator beinhaltet, wobei Leistungsschienen des zweiten Komparators mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Messen eines zweiten Differenzsignals zwischen einem dritten Anschluss und einem vierten Anschluss, wobei das zweite Differenzsignal einen zweiten Strom des zweiten Leistungswandlers darstellt; Vergleichen des zweiten Differenzsignals mit einem zweiten Schwellenwert unter Verwendung des zweiten Komparators; und Ausgeben einer zweiten Angabe eines zweiten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das zweite Differenzsignal den zweiten Schwellenwert erfüllt.
  10. USB-C-Controller gemäß Anspruch 1, wobei der erste Leistungswandler konfiguriert ist, um in einem ersten Spannungsbereich zwischen ungefähr 3,3 Volt und ungefähr 30 Volt zu arbeiten, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung konfiguriert ist, um in einem zweiten Spannungsbereich zwischen ungefähr 1,2 Volt und ungefähr 5 Volt zu arbeiten.
  11. Ein System, das Folgendes beinhaltet: einen ersten Leistungswandler; einen ersten Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Verbinder; einen Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controller, der mit dem ersten USB-C-Verbinder gekoppelt ist, wobei der USB-C-Controller Folgendes beinhaltet: eine erste Schaltung mit potentialfreier Masse, die mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, um eine erste Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer ersten Versorgungsspannung des ersten Leistungswandlers bereitzustellen; und eine erste Fehlererkennungsschaltung, die mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung einen ersten Komparator beinhaltet, wobei Leistungsschienen des ersten Komparators mit der ersten Versorgungsspannung und der ersten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Messen eines ersten Differenzsignals zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei das erste Differenzsignal einen ersten Strom des ersten Leistungswandlers darstellt; Vergleichen des ersten Differenzsignals mit einem ersten Schwellenwert unter Verwendung des ersten Komparators; und Ausgeben einer Angabe eines ersten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das erste Differenzsignal den ersten Schwellenwert erfüllt.
  12. System gemäß Anspruch 11, wobei der erste Fehlerzustand ein Überstromschutz(OCP)-Zustand, ein Rückstromschutz(RCP)-Zustand oder ein Kurzschlussschutz(SCP)-Zustand ist.
  13. System gemäß Anspruch 11, das ferner Folgendes beinhaltet: eine Vorspannungsgenerierungsschaltung, um eine Vorspannungsspannung bereitzustellen, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: ein erstes Widerstandsnetzwerk, das zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine erste Schwellenwerteinstellschaltung, die mit der Vorspannungsgenerierungsschaltung und zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die erste Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, den ersten Schwellenwert des ersten Komparators zu steuern.
  14. System gemäß Anspruch 11, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung Folgendes beinhaltet: eine erste Pegelschieberschaltung, die mit einem Ausgang des ersten Komparators gekoppelt ist, wobei die erste Pegelschieberschaltung dazu dient, ein erstes Ausgangssignal von dem ersten Komparator an ein zweites Ausgangssignal anzupassen, wobei das zweite Ausgangssignal die Angabe des ersten Fehlerzustands beinhaltet.
  15. System gemäß Anspruch 11, das ferner Folgendes beinhaltet: eine zweite Fehlererkennungsschaltung, die mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung einen zweiten Komparator beinhaltet, wobei Leistungsschienen des zweiten Komparators mit der ersten Versorgungsspannung und der ersten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Vergleichen des ersten Differenzsignals mit einem zweiten Schwellenwert unter Verwendung des zweiten Komparators; und Ausgeben einer Angabe eines zweiten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das erste Differenzsignal den zweiten Schwellenwert erfüllt, wobei der zweite Fehlerzustand und der erste Fehlerzustand unterschiedlich sind.
  16. System gemäß Anspruch 15, das ferner Folgendes beinhaltet: eine Vorspannungsgenerierungsschaltung, um eine Vorspannungsspannung bereitzustellen, wobei: die erste Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: ein erstes Widerstandsnetzwerk, das zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine erste Schwellenwerteinstellschaltung, die mit der Vorspannungsgenerierungsschaltung und zwischen dem ersten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die erste Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, den ersten Schwellenwert des ersten Komparators zu steuern; die zweite Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: ein zweites Widerstandsnetzwerk, das zwischen dem zweiten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine zweite Schwellenwerteinstellschaltung, die mit der Vorspannungsgenerierungsschaltung und zwischen dem zweiten Komparator und dem ersten und zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei die zweite Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, den zweiten Schwellenwert des zweiten Komparators zu steuern.
  17. System gemäß Anspruch 11, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die zwischen dem ersten Anschluss und einem ersten Eingang des ersten Komparators in Reihe gekoppelt sind; einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand, die zwischen dem zweiten Anschluss und einem zweiten Eingang des ersten Komparators in Reihe gekoppelt sind; und eine erste Schwellenwerteinstellschaltung, die mit einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand, einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand und dem ersten Eingang des ersten Komparators, einem dritten Knoten zwischen dem dritten Widerstand und dem vierten Widerstand und einem vierten Knoten zwischen dem vierten Widerstand und dem zweiten Eingang des ersten Komparators gekoppelt ist, wobei: die erste Schwellenwerteinstellschaltung programmierbar ist; und die erste Schwellenwerteinstellschaltung dazu dient, einen ersten Offset zwischen einem ersten Signal an dem ersten Knoten und einem zweiten Signal an dem dritten Knoten und einen zweiten Offset zwischen dem ersten Signal an dem zweiten Knoten und dem zweiten Signal an dem vierten Knoten aufzuheben.
  18. System gemäß Anspruch 11, wobei der USB-C-Controller ein Multi-Port-USB-C-Controller ist, der ferner Folgendes beinhaltet: eine zweite Schaltung mit potentialfreier Masse, die mit einem zweiten Leistungswandler gekoppelt ist, um eine zweite Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer zweiten Versorgungsspannung des zweiten Leistungswandlers bereitzustellen; und eine zweite Fehlererkennungsschaltung, die mit dem zweiten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung einen zweiten Komparator beinhaltet, wobei Leistungsschienen des zweiten Komparators mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Messen eines zweiten Differenzsignals zwischen einem dritten Anschluss und einem vierten Anschluss, wobei das zweite Differenzsignal einen zweiten Strom des zweiten Leistungswandlers darstellt; Vergleichen des zweiten Differenzsignals mit einem zweiten Schwellenwert unter Verwendung des zweiten Komparators; und Ausgeben einer zweiten Angabe eines zweiten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das zweite Differenzsignal den zweiten Schwellenwert erfüllt.
  19. Ein Multi-Port-Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controller, der Folgendes beinhaltet: eine erste Schaltung mit potentialfreier Masse, die mit einem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, um eine erste Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer ersten Versorgungsspannung des ersten Leistungswandlers bereitzustellen, wobei der erste Leistungswandler dazu dient, mit einer maximalen Spannung zu arbeiten, die größer als 5 Volt ist; und eine erste Fehlererkennungsschaltung, die mit dem ersten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung einen ersten Komparator beinhaltet, der mit ungefähr 5 Volt oder weniger arbeitet, wobei Leistungsschienen des ersten Komparators mit der ersten Versorgungsspannung und der ersten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die erste Fehlererkennungsschaltung dazu dient, unter Verwendung des ersten Komparators einen ersten Fehlerzustand in einem ersten Versorgungsstrom des ersten Leistungswandlers zu erkennen; eine zweite Schaltung mit potentialfreier Masse, die mit einem zweiten Leistungswandler gekoppelt ist, um eine zweite Spannung mit potentialfreier Masse basierend auf einer zweiten Versorgungsspannung des zweiten Leistungswandlers bereitzustellen, wobei der zweite Leistungswandler dazu dient, mit einer maximalen Spannung zu arbeiten, die größer als 5 Volt ist; und eine zweite Fehlererkennungsschaltung, die mit dem zweiten Leistungswandler gekoppelt ist, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung einen zweiten Komparator beinhaltet, der mit ungefähr 5 Volt oder weniger arbeitet, wobei Leistungsschienen des zweiten Komparators mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten Spannung mit potentialfreier Masse gekoppelt sind, wobei die zweite Fehlererkennungsschaltung dazu dient, unter Verwendung des zweiten Komparators einen zweiten Fehlerzustand in einem zweiten Versorgungsstrom des zweiten Leistungswandlers zu erkennen.
  20. Multi-Port-USB-C-Controller gemäß Anspruch 19, wobei: die erste Fehlererkennungsschaltung zu Folgendem dient: Messen eines ersten Differenzsignals zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei das erste Differenzsignal den ersten Versorgungsstrom des ersten Leistungswandlers darstellt; Vergleichen des ersten Differenzsignals mit einem ersten Schwellenwert unter Verwendung des ersten Komparators; und Ausgeben einer Angabe eines ersten Fehlerzustands als Reaktion darauf, dass das erste Differenzsignal den ersten Schwellenwert erfüllt, wobei der erste Fehlerzustand ein Überstromschutz(OCP)-Zustand, ein Rückstromschutz(RCP)-Zustand oder ein Kurzschlussschutz(SCP)-Zustand ist.
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