DE112019001303T5 - Programmierbare vbus-entladung bei usb-stromlieferung - Google Patents

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Derwin W. Mattos
Godwin Gerald Arulappan
Syed Babar Raza
Anup Nayak
Sumeet Gupta
Venkat Mandagulathur
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Abstract

Es werden hierin Techniken für die Spannungsentladung von einer USB-Stromlieferungs-VBUS-Leitung (USB-PD-VBUS-Leitung) beschrieben. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine integrierte Schaltung eine Entladungssteuerungslogik, die mit einer ersten Entladungsschaltung und mit einer zweiten Entlassungsschaltung gekoppelt ist. Die erste Entladungsschaltung ist konfiguriert, um mit einem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden. Die zweite Entladungsschaltung ist konfiguriert, um mit einem Ausgangsknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden. Die Entladungssteuerungslogik ist konfiguriert, um unabhängig die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung zu entladen.

Description

  • PRIORITÄT
  • Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der US-Patentanmeldung Nummer 15/983,596 , eingereicht am 18. Mai 2018, die die Priorität aus und den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/641,894 , eingereicht am 12. März 2018, in Anspruch nimmt, die beide durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen sind.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf integrierte Schaltungen, die die Stromlieferung an elektronische Vorrichtungen steuern.
  • HINTERGRUND
  • Verschiedene elektronische Vorrichtungen (wie etwa z. B. Smartphones, Mobiltelefone, Tablets, Notebook-Computer, Laptop-Computer, Hubs, Ladegeräte, Adapter etc.) sind konfiguriert, um Strom über Universal-Serial-Bus-Verbinder (USB-Verbinder) gemäß USB-Stromlieferungsprotokollen, die in verschiedenen 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. Die USB-PD-Spezifikation, ermöglicht Strombereitstellern und Stromverbrauchern jedoch, die Pegel der bereitgestellten Spannungen und Ströme dynamisch auszuhandeln. Unter gewissen Stromlieferungsbedingungen müssen daher die Spannungen/Ströme schnell entladen werden, dies kann aber die integrierte Schaltung, die die Bereitstellung solcher Spannungen/Ströme steuert, Erwärmung und Latchup aussetzen.
  • Figurenliste
    • 1A illustriert eine beispielhafte dieinterne (On-Die) integrierte Schaltungssteuerung (Integrated-Circuit-, IC-, Steuerung) mit einem USB-PD-Teilsystem in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
    • 1B illustriert beispielhafte Geräte, gemäß einigen Ausführungsformen, die die IC-Steuerung von 1A umfassen können.
    • 2 illustriert eine schematische Darstellung einer beispielhaften IC-Steuerung, gemäß einigen Ausführungsformen, die für eine programmierbare Spannungsentladung von einer USB-Spannungsleitung (USB-VBUS-Leitung) konfiguriert ist.
    • 3 illustriert eine beispielhafte Entladungsschaltung gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 4 illustriert eine Darstellung einer Stromentladung von einer USB-VBUS-Leitung ohne Treiberstärken-Scheduling gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 5 illustriert eine Darstellung einer Stromentladung von einer USB-VBUS-Leitung mit programmierbarem Treiberstärken-Scheduling gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 6 illustriert eine schematische Darstellung eines USB-PD-Stromadapters eines persönlichen Computers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 7 illustriert eine schematische Darstellung eines USB-PD-Stromadapters eines Mobiltelefons gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 8 illustriert eine schematische Darstellung eines USB-PD-Autoladegeräts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
    • 9 illustriert eine schematische Darstellung eines USB-PD-Stromspeichers gemäß einer beispielhaften 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 hierin beschriebenen Techniken für die Spannungsentladung von einer USB-VBUS-Leitung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann auf dem Gebiet jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details genutzt 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 der hierin beschriebenen Techniken 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 Erfindung 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 Figuren, die Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Figuren zeigen Illustrationen in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen, die hierin auch als „Beispiele“ bezeichnet werden können, werden ausführlich genug beschrieben, um es Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die hierin 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 hierin 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 hierin verschiedene Ausführungsformen der Techniken für eine Spannungsentladung von einer USB-VBUS-Leitung in elektronischen Vorrichtungen beschrieben. 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. 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-Verbinder (Schnittstellen) für die Kommunikation, Batterieladung und/oder Stromlieferung verwenden können.
  • Eine USB-fähige Vorrichtung oder ein USB-fähiges System 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 und/oder verschiedene Ergänzungen (wie etwa z. B. On-The-Go oder OTG), 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 gestalten und zu bauen. Eine USB-fähige, periphere Vorrichtung ist zum Beispiel an eine USB-fähige Hostvorrichtung über einen USB-Anschluss der Hostvorrichtung angeschlossen, um ein USB-fähiges System zu bilden. Ein USB-2.0-Anschluss 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-Anschluss stellt den VBUS-, D+-, D-- und GND-Leitungen auch Rückwärtskompatibilität mit USB 2.0 bereit. Darüber hinaus stellt ein USB-3.0-Anschluss, um einen schnelleren differenziellen Bus (den USB-SuperSpeed-Bus) zu unterstützen, 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-Anschluss stellt die gleichen Leitungen wie ein USB-3.0-Anschluss 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, als USB-Typ-C bezeichnet, wird in verschiedenen Releases und/oder Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation (wie etwa z. B. Release 1.0, vom 11. August 2014, Release 1.1 vom 3. April 2015 etc.) 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-Anschluss unter anderem VBUS-, D+-, D--, GND-, SSTX+-, SSTX--, SSRX+- und SSRX--Leitungen bereit. Darüber hinaus stellt ein Typ-C-Anschluss auch eine Seitenbandnutzungs(Sideband-Use, bezeichnet als SBU)-Leitung zum Signalisieren von Seitenbandfunktionalität und eine Konfigurationskanal(Configuration Channel, bezeichnet als CC)-Leitung zur Entdeckung, Konfiguration und Verwaltung von Verbindungen über ein Typ-C-Kabel bereit. Ein Typ-C-Anschluss 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 ausgelegt, das unabhängig von der Stecker-zur-Buchse-Ausrichtung operiert. 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 (wie etwa z. B. Revision 1.0, freigegeben am 5. Juli 2012, Revision 2.0, freigegeben am 11. August 2014 etc., oder spätere Revisionen/Versionen davon). Die USB-PD-Spezifikation definiert ein Standardprotokoll, das ausgelegt 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-Anschlüsse 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-Anschlüssen (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 Rollenwechsel bei der Stromversorgung (Power Role Swap), Datenrollenwechsel (Data Role Swap), hartes Reset, Versagen der Stromquelle etc., dynamisch neu ausgehandelt werden (z. B. ohne Ausstecken der Vorrichtung).
  • Gemäß der USB-PD-Spezifikation ist eine elektronische Vorrichtung typischerweise konfiguriert, um Strom über einen auf einer USB-VBUS-Leitung konfigurierten Stromweg an eine andere Vorrichtung zu liefern. Die Vorrichtung, die Strom bereitstellt, wird typischerweise als „Bereitsteller“ (oder Stromquelle) bezeichnet (oder umfasst einen solchen/eine solche), und die Vorrichtung, die Strom verbraucht, wird typischerweise als „Verbraucher“ (oder Stromsenke) bezeichnet (oder umfasst einen solchen/eine solche). Ein Stromweg umfasst typischerweise einen Stromschalter, der leitungsintern auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist und konfiguriert ist, um die Lieferung von Strom ein- und auszuschalten.
  • Eine USB-PD-Strom kann konfiguriert sein, um Strom von einem WS-Stromadapter oder von einer anderen WS-Quelle aufzunehmen. Daher verwendend einige Implementierungen als Teil einer WS-zu-GS-Umwandlung einen großen Stützkondensator auf der Stromquellenseite der VBUS-Leitung, um die WS-Komponente von dem Stromsignal zu entfernen. Ein solcher Stützkondensator kann recht groß sein (z. B. 1 mF bis 6 mF) und kann auf der VBUS-Leitung hohe Ströme verursachen, mit dem Risiko einer Erwärmung und einem IC-Steuerungs-Latchup. Aus diesem Grund muss eine USB-PD-Stromquelle unter bestimmten Bedingungen den Stützkondensator (auf der Stromquellenseite) und die Spannung auf der Stromsenkenseite der VBUS-Leitung sehr schnell entladen. Es ist jedoch keine Kleinigkeit, die Spannung auf der VBUS-Leitung unter Verwendung einer IC-Steuerung schnell zu entladen, da die VBUS-Leitung bis zu 5 A Strom bei bis zu 20 V führen kann, für eine Leistung von insgesamt 100 W.
  • Einige zeitgleiche Implementierungen sind zum Beispiel konfiguriert, um die VBUS-Spannung nur an der Ausgangsseite (Stromsenkenseite) der VBUS-Leitung über externe Komponenten (wie etwa z. B. sehr große Widerstände) zu entladen. Diese Implementierungen werden daher von hohen Materiallistenkosten (BOM-Kosten, BOM = Bill-Of-Materials) betroffen und bieten keinen Schutz vor einer möglichen Entladung einer anliegenden Versorgung auf der VBUS-Leitung (z. B. eine große Strommenge, getrieben von einer Stromquelle, die nicht auf eine Last angewendet oder von dieser verbraucht wird). Des Weiteren entladen solche Implementierungen typischerweise die VBUS-Spannung im Wesentlichen bis auf 0 V, was dazu führen kann, dass große Ströme über eine erheblich längere Zeitdauer zur Masse fließen (wodurch eine übermäßige Erwärmung verursacht wird), und zu einem Verlust von Strom, um das USB-Steuerungschip zu operieren, führen.
  • Um diese und andere Nachteile von zeitgleichen Implementierungen von USB-PD-VBUS-Spannungsentladung anzugehen, stellen die hierin beschriebenen Techniken eine IC-Steuerung mit mehreren unabhängig gesteuerten, dieinternen Entladungsschaltungen bereit, die konfiguriert sind, um eine Spannung von einer VBUS-Leitung zu entladen. Bei gewissen Ereignissen und/oder Zuständen auf der VBUS-Leitung - wie einem VBUS-Wechsel-Ereignis, Trennungszustand und Fehlerzuständen (z. B. Überstrom, Kurzschluss, Überspannung, Rückstrom etc.) - muss eine USB-PD-Steuerung die Spannung auf ihren Stromquellen- und Stromsenkenknoten schnell entladen. In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken detektiert die IC-Steuerung diese Ereignisse/Zustände und entlädt die VBUS-Spannung durch Treiben des Stroms von der VBUS-Leitung zu einer USB-Masseleitung über eine oder mehrere der dieinternen Entladungsschaltungen mit einer programmierbaren Entladungsrate. Auf diese Art erlauben die hierin beschriebenen Techniken die Entladung der Spannung auf der VBUS-Leitung auf beliebige von mehreren, programmierbaren Spannungspegeln mit Schutz vor hohen Strömen und anliegender Versorgungsentladung, aber ohne externe/chipexterne Entladungskomponenten zu erfordern.
  • In beispielhaften Ausführungsformen der hierin beschriebenen Techniken umfasst eine IC-Steuerung zwei interne, dieinterne Entladungsschaltungen, die konfiguriert sind, um mit einer VBUS-Leitung gekoppelt zu werden und um die Spannung auf der VBUS-Leitung während negativer Spannungsübergänge auf dieser zu reduzieren. Eine der Entladungsschaltungen operiert, um VBUS-Spannung von einem Knoten an der Stromquellenseite der VBUS-Leitung zu entladen, und die andere Entladungsschaltung operiert, um VBUS-Spannung von einem Knoten an der Stromsenke der VBUS-Leitung zu entladen. Die beiden Entladungsschaltungen können außerdem konfiguriert sein, um die VBUS-Spannung zu entladen, um die USB-PD-spezifizierte Zeitvorgabe bei einem Trennungszustand zu erfüllen. Die Entladungsschaltung auf der Stromquellenseite kann außerdem verwendet werden, um das Hochrampen der VBUS-Spannung bis zu den vorgegebenen 5 V an der Stromsenkenseite zu beschleunigen, ohne die VBUS-Spannung bis im Wesentlichen auf 0 V zu bringen. In Bezug auf dynamisch neu ausgehandelte PD-Verträge erlauben die hierin beschriebenen Techniken, die Spannung auf der VBUS-Leitung zu überwachen und nur auf den gewünschten Nicht-Null-Spannungspegel zu bringen (z. B. von 12 V auf 9 V).
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich „Logik“ auf einen Hardwareblock, der eine oder mehrere Schaltungen aufweist, die verschiedene elektronische Komponenten umfassen, die konfiguriert sind, um analoge und/oder digitale Signale zu verarbeiten und eine oder mehrere Operationen als Reaktion auf ein Steuerungssignal(e) durchzuführen. Beispiele für solche elektronischen Komponenten umfassen, ohne Beschränkung, Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Logik-Gates und verschiedene Schaltungen davon. „USB-PD-Teilsystem“ bezieht sich auf einen oder mehrere Logikblöcke und andere analoge/digitale Hardwareschalttechnik, die durch Firmware in einer integrierten Schaltungssteuerung (IC-Steuerung) 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.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine IC ein USB-PD-Teilsystem, das in einem monolithischen (z. B. einzelnen) Halbleiter-Die angeordnet ist. Das USB-PD-Teilsystem umfasst eine Entladungssteuerungslogik, die gekoppelt ist, um mindestens zwei dieinterne Entladungsschaltungen (On-Die-Entladungsschaltungen) zu steuern. Die erste Entladungsschaltung ist konfiguriert, um mit einem Stromquellenknoten auf einer VBUS-Leitung gekoppelt zu werden, und die zweite Entladungsschaltung ist konfiguriert, um mit einem Ausgangsknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden. Die Entladungssteuerungslogik ist konfiguriert, um unabhängig die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung zu entladen. In einem beispielhaften Aspekt ist der Stromquellenknoten auf einer Seite eines Stromschalters auf der VBUS-Leitung angeordnet und ist der Ausgangsknoten auf der anderen Seite des Stromschalters auf der VBUS-Leitung angeordnet. In einem Aspekt beinhaltet die IC ferner einen ersten Eingangsstift, der mit der ersten Entladungsschaltung gekoppelt ist, einen zweiten Eingangsstift, der mit der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt ist, und einen oder mehrere Masseausgangsstifte, die mit der ersten Entladungsschaltung und der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt sind. In einem anderen Aspekt beinhaltet die IC ferner einen Stromstift, der konfiguriert ist, um mit dem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden, wobei das USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um von dem Stromstift bestromt zu werden. In einem Aspekt beinhaltet die IC ferner Firmwareanweisungen, um eine Treiberstärken-Schedule zu steuern, die durch die Entladungssteuerungslogik auf mindestens eine der ersten Entladungsschaltung und zweiten Entladungsschaltung angewandt wird. In einem beispielhaften Aspekt beinhaltet das USB-PD-Teilsystem ferner einen Spannungsgrenzwertdetektor, der mit der Entladungssteuerungslogik gekoppelt ist und konfiguriert ist, um die Spannung auf der VBUS-Leitung an dem Stromquellenknoten und an dem Ausgangsknoten in Bezug auf mehrere Spannungspegel zu überwachen. In einem beispielhaften Aspekt beinhaltet das USB-PD-Teilsystem ferner eine Schutzlogik, die mit der Entladungssteuerungslogik gekoppelt ist und konfiguriert ist, um eine Entladungsrate der Spannung auf der VBUS-Leitung zu überwachen und um vor einem Entladen einer anliegenden Versorgungsspannung zu schützen. In einem Aspekt ist die Entladungssteuerungslogik konfiguriert, um Multibit-Steuersignale zu generieren, die auf die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung angewandt werden, wobei die Multibit-Steuersignale die Strommenge, die von der VBUS-Leitung entladen wird, in einer schrittweisen Art steuern. In einem anderen Aspekt beinhaltet jede der ersten Entladungsschaltung und der zweiten Entladungsschaltung einen oder mehrere Drainerweiterte-Feldeffekttransistoren (Drain-extended Field-effect Transistors, DEFETs), die fähig sind, einer hohen (z. B. -30 V) Drain-zu-Source-Spannung zu widerstehen. In einem beispielhaften Aspekt ist die Entladungssteuerungslogik konfiguriert, um die erste Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung mit einer ersten Entladungsrate zu entladen, und um die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung mit einer zweiten Entladungsrate zu entladen. In einem Aspekt ist die Entladungssteuerungslogik konfiguriert, um das Entladen der Spannung auf der VBUS-Leitung bei einem Nicht-Null-Spannungspegel zu beenden. In einem anderen Aspekt beinhaltet das USB-PD ferner einen Spannungsgrenzwertdetektor, der konfiguriert ist, um die Spannung auf der VBUS-Leitung zu überwachen, einen Strommessungsdetektor, der konfiguriert ist, um Strom zu überwachen, der auf einer USB-Masseleitung zurückgeleitet wird, und einen Fehlerdetektor, der mit dem Strommessungsdetektor und mit dem Spannungsgrenzwertdetektor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein oder mehrere Fehlerereignisse auf der VBUS-Leitung zu detektieren.
  • In einer anderen beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine Einrichtung/ein System einen USB-Typ-C-Verbinder und eine mit diesem gekoppelte IC, um die Stromübertragung auf der VBUS-Leitung des Verbinders zu steuern. Die IC beinhaltet eine erste Entladungsschaltung, die mit einem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist, eine zweite Entladungsschaltung, die mit einem Ausgangsknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist, und eine Entladungssteuerungslogik, die mit der ersten Entladungsschaltung und mit der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt ist und konfiguriert ist, um unabhängig die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um eine Spannung auf der VBUS-Leitung zu entladen. In einem beispielhaften Aspekt beinhaltet die Einrichtung ferner einen Stromschalter, der leitungsintern auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist, wobei der Stromquellenknoten auf einer Seite des Stromschalters angeordnet ist und der Ausgangsknoten auf der anderen Seite des Stromschalters angeordnet ist. In einem Aspekt beinhaltet die IC einen ersten Eingangsstift, der die erste Entladungsschaltung mit dem Stromquellenknoten koppelt, einen zweiten Eingangsstift, der die zweite Entladungsschaltung mit dem Ausgangsknoten koppelt, und einen oder mehrere Masseausgangsstifte, die die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung mit einer lokalen Masse koppeln. In einem anderen Aspekt ist die IC konfiguriert, um die Übertragung von Strom über die VBUS-Leitung gemäß einer USB-PD Spezifikation zu steuern. In einem Aspekt ist die IC konfiguriert, um eine Entladungsrate der Spannung auf der VBUS-Leitung zu steuern, und in einem anderen Aspekt ist die IC konfiguriert, um die Spannung auf der VBUS-Leitung in Bezug auf mehrere Spannungspegel zu überwachen. In verschiedenen Aspekten kann die Einrichtung ein PC-Stromadapter, ein Mobiltelefonladegerät, eine Wandsteckdose ein Autoladegerät oder ein Stromspeicher sein.
  • In einer anderen beispielhaften Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Steuern einer Stromübertragung auf einer VBUS-Leitung durch eine Entladungssteuerungslogik, die in einer IC-Steuerung angeordnet ist, Folgendes: Steuern einer ersten Entladungsschaltung, um eine Spannung von einem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung zu entladen; und Steuern durch die Entladungssteuerungslogik einer zweiten Entladungsschaltung, um die Spannung von einem Ausgangsknoten der VBUS-Leitung zu entladen; wobei die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung voneinander unabhängig gesteuert werden. In einem Aspekt ist der Stromquellenknoten auf einer Seite eines Stromschalters auf der VBUS-Leitung angeordnet und ist der Ausgangsknoten auf der anderen Seite des Stromschalters auf der VBUS-Leitung angeordnet. In einem beispielhaften Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner Folgendes: Empfangen eines ersten Stroms von der VBUS -Leitung an einem ersten Eingangsstift der IC-Steuerung, der mit der ersten Entladungsschaltung gekoppelt ist; Empfangen eines zweiten Stroms an einem zweiten Eingangsstift der IC-Steuerung, der mit der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt ist; und Entladen des ersten und zweiten Stroms an einen oder mehrere Masseausgangsstifte der IC-Steuerung, die mit der ersten Entladungsschaltung und zweiten Entladungsschaltung gekoppelt sind. In einem anderen Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Aufnehmen von Strom für die IC-Steuerung über einen Stromstift von dieser, der mit dem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist. In einem Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Überwachen der Spannung auf der VBUS-Leitung an dem Stromquellenknoten und an dem Ausgangsknoten in Bezug auf mehrere Spannungspegel. In einem beispielhaften Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Überwachen einer Entladungsrate der Spannung auf der VBUS-Leitung. In einem Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Schützen der IC-Steuerung vor einem Entladen einer anliegenden Versorgungsspannung auf der VBUS-Leitung und in einem anderen Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Generieren von Multibit-Steuersignalen und Anwenden der Multibit-Steuersignale auf die erste und zweite Entladungsschaltung. In einem beispielhaften Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Steuern der ersten Entladungsschaltung, um die Spannung auf der VBUS-Leitung mit einer ersten Entladungsrate zu entladen, und das Steuern der zweiten Entladungsschaltung, um die Spannung auf der VBUS-Leitung mit einer zweiten Entladungsrate zu entladen. In einem Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Beenden der Entladung der Spannung auf der VBUS-Leitung bei einem Nicht-Null-Spannungspegel. In einem anderen Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Überwachen des Stroms, der auf eine USB-Masseleitung zurückgeleitet wird, und das Detektieren von einem oder mehreren Fehlereignissen auf der VBUS-Leitung.
  • 1A illustriert eine beispielhafte Halbleitervorrichtung, die in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung konfiguriert ist. In der in 1A illustrierten Ausführungsform ist die Vorrichtung 100 eine IC-Steuerung, die auf einem Halbleiter-Die gefertigt wird. Zum Beispiel kann die IC-Steuerung 100 eine Einzel-Chip-IC-Vorrichtung aus der Familie von CCGx-USB-Steuerungen sein, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien, entwickelt wurde. In einem anderen Beispiel kann die IC-Steuerung 100 eine Einzel-Chip-IC sein, die als System-on-Chip (SoC) gefertigt wird. In anderen Ausführungsformen kann die IC-Steuerung ein Multi-Chip-Modul sein, das in einem einzelnen Halbleitergehäuse eingekapselt ist. Neben anderen Komponenten umfasst die IC-Steuerung 100 ein CPU-Teilsystem 102, eine periphere Verbindung 114, Systemressourcen 116, verschiedene Eingangs/Ausgangs(I/O)-Blöcke 118 (z. B. 118a-118c) und ein USB-PD-Teilsystem 120.
  • Das CPU-Teilsystem 102 umfasst einen oder mehrere CPUs (Central Processing Units, zentrale Verarbeitungseinheiten) 104, einen Flashspeicher 106, einen SRAM (Static Random Access Memory, statischen Direktzugriffsspeicher) 108 und einen ROM (Read Only Memory, Festwertspeicher) 110, die mit der Systemverbindung 112 gekoppelt sind. Die CPU 104 ist ein geeigneter Prozessor, der in einer IC- oder einer SoC-Vorrichtung operieren kann. In einigen Ausführungsformen kann die CPU für Niedrigstrom-Operation mit umfassendem Clock-Gating optimiert sein und verschiedene interne Steuerungsschaltungen umfassen, die der CPU erlauben, in verschiedenen Stromzuständen zu operieren. Zum Beispiel kann die CPU eine Aufwach-Unterbrechungssteuerung umfassen, die konfiguriert ist, um die CPU aus einem Schlafzustand aufzuwecken, wodurch erlaubt wird, Strom auszuschalten, wenn sich der IC-Chip im Schlafzustand befindet. Der Flashspeicher 106 ist ein nicht flüchtiger Speicher (z. B. NAND-Flash, NOR-Flash etc.), der zum Speichern von Daten, Programmen und/oder anderen Firmwareanweisungen konfiguriert ist. Der Flashspeicher 106 ist zwecks verbesserter Zugriffszeiten innerhalb des CPU-Teilsystems 102 eng gekoppelt. Der SRAM 108 ist ein flüchtiger Speicher, der für das Speichern von den Daten und Firmwareanweisungen, auf die von der CPU 104 zugegriffen wird, konfiguriert ist. Der ROM 110 ist ein Festwertspeicher (oder ein anderes geeignetes Speichermedium), der für das Speichern von Hochfahrroutinen, Konfigurationsparametern und anderen Firmwareparametern und Einstellungen konfiguriert ist. Die Systemverbindung 112 ist ein Systembus (z. B. ein Einzel-Pegel- oder Multi-Pegel-Advanced-High-Performance-Bus oder AHB), der sowohl als Schnittstelle, die die verschiedenen Komponenten des CPU-Teilsystems 102 miteinander koppelt, als auch als Daten- und Steuerungsschnittstelle zwischen den verschiedenen Komponenten des CPU-Teilsystems und der peripheren Verbindung 114 konfiguriert ist.
  • Die periphere Verbindung 114 ist ein peripherer Bus (z. B. ein Einzel-Pegel- oder Multi-Pegel-AHB), der die primäre Daten- und Steuerungsschnittstelle zwischen dem CPU-Teilsystem 102 und seinen Peripherien und anderen Ressourcen, wie etwa Systemressourcen 116, I/O-Blöcken 118 und USB-PD-Teilsystem 120 bereitstellt. Die periphere Verbindung 114 kann verschiedene Steuerungsschaltungen (z. B. Direktspeicherzugriff- oder DMA-Steuerungen) umfassen, die programmiert sein können, um Daten zwischen peripheren Blöcken ohne Belastung des CPU-Teilsystems 102 zu übertragen. In verschiedenen Ausführungsformen können die Komponenten des CPU-Teilsystems und die periphere Verbindung je nach Auswahl oder Typ einer CPU, eines Systembusses und/oder peripheren Busses unterschiedlich sein.
  • Die Systemressourcen 116 umfassen verschiedene elektronische Schaltungen, die die Operation der IC-Steuerung 100 in ihren verschiedenen Zuständen und Modi unterstützen. Zum Beispiel können die Systemressourcen 116 ein Stromteilsystem umfassen, das Stromressourcen bereitstellt, die für den jeweiligen Steuerungszustand/-modus erforderlich sind, wie zum Beispiel Spannungs- und/oder Stromreferenzen, Aufwach-Unterbrechungssteuerung (Wake-up Interrupt Controller, WIC), Power-on-Reset (POR) etc. In einigen Ausführungsformen kann das Stromteilsystem auch Schaltungen umfassen, die der IC-Steuerung 100 erlauben, Strom von externen Quellen mit verschiedenen unterschiedlichen Spannungs- und/oder Strompegeln aufzunehmen und/oder diesen bereitzustellen und die Steuerungsoperation in verschiedenen Stromzuständen (z. B. Schlafzustand und Aktivzustand) zu unterstützen. Die Systemressourcen 116 können auch ein Takt-Teilsystem umfassen, das verschiedene Takte bereitstellt, die von der IC-Steuerung 100 verwendet werden, sowie Schaltungen, die verschiedene Steuerungsfunktionen, wie etwa externes Reset, implementieren.
  • Eine IC-Steuerung, wie etwa die IC-Steuerung 100, kann verschiedene unterschiedliche Typen von I/O-Blöcken und Teilsystemen in verschiedenen Ausführungsformen und Implementierungen umfassen. In der in 1A illustrierten Ausführungsform umfasst die IC-Steuerung 100 zum Beispiel GPIO(Allzweck-Eingangs-Ausgangs)-Blöcke 118a, TCPWM (Timer/Counter/Pulsweitenmodulations)-Blöcke 118b, SCBs (serielle Kommunikationsblöcke) 118c und das USB-PD-Teilsystem 120. Die GPIOs 118a umfassen Schaltungen, die konfiguriert sind, um verschiedene Funktionen zu implementieren, wie etwa zum Beispiel Pull-up, Pull-down, Eingangsgrenzwertauswahl, Eingangs- und Ausgangspuffer aktivieren/deaktivieren, Multiplex-Signale, verbunden mit verschiedenen I/O-Pins etc. Die TCPWMs 118b umfassen Schaltungen, die konfiguriert sind, um Zeitgeber (Timer), Zähler (Counter), Pulsweitenmodulatoren, Decodierer und verschiedene andere Analog-/Mischsignalelemente zu implementieren, die konfiguriert sind, um an Eingangs-/Ausgangssignalen zu operieren. Die SCBs 118c umfassen Schaltungen, die konfiguriert sind, um verschiedene serielle Kommunikationsschnittstellen zu implementieren, wie etwa zum Beispiel I2C, SPI (serielle periphere Schnittstelle), UART (universeller asynchroner Empfänger/Sender), CAN-Schnittstelle (CAN = Controller Area Network, Steuerungsbereichsnetzwerk), CXPI (Clock eXtension Peripheral Interface,) etc.
  • Das USB-PD-Teilsystem 120 stellt einem USB-Typ-C-Anschluss die Schnittstelle bereit und ist konfiguriert, um USB-Kommunikationen sowie andere USB-Funktionalität, wie etwa Stromlieferung und Batterieladung, zu unterstützen. Das USB-PD-Teilsystem 120 umfasst die elektrostatischen Entladungsschutzschaltungen (ESD-Schutzschaltungen), die an einem Typ-C-Anschluss erforderlich sind. Das USB-PD-Teilsystem 120 umfasst auch einen Typ-C-Sendeempfänger und physikalische Schichtlogik (Physical Layer Logic, PHY), die als integrierte Basisband-PHY-Schaltung konfiguriert sind, um verschiedene digitale Codierungs-/Decodierungsfunktionen (z. B. Biphase-Mark-Code-Codierung-/Decodierung (BMC-Codierung-/Decodierung), zyklische Redundanzprüfungen (Cyclical Redundancy Checks, CRC) etc.) und analoge Signalverarbeitungsfunktionen, die bei physikalischen Schichtübertragungen beteiligt sind, durchzuführen. Das USB-PD-Teilsystem 120 stellt auch die Abschlusswiderstände (RP und RD) und ihre Schalter bereit, wie nach der USB-PD-Spezifikation erforderlich, um Verbindungsdetektion, Steckerausrichtungsdetektion und Stromlieferung sollen über ein Typ-C-Kabel zu implementieren. Die IC-Steuerung 100 (und/oder das USB-PD-Teilsystem 120 davon) kann auch konfiguriert sein, um auf Kommunikationen zu reagieren, die in einer USB-PD-Spezifikation definiert sind, wie etwa beispielsweise SOP-, SOP'- und SOP"-Nachrichtenübermittlung.
  • Neben anderer Schalttechnik kann das USB-PD-Teilsystem 120 ferner Folgendes umfassen: einen Analog-zu-Digital-Wandler (Analog-to Digital Convertor, ADC) zum Umwandeln verschiedener analoger Signale in digitale Signale; einen Fehlerverstärker (ERROR AMP) zum Steuern der Stromquellenspannung, die auf die VBUS-Leitung angewandt wird, nach einem PD-Vertrag; einen Hochspannungsregler (HV REG) zum Umwandeln der Stromquellenspannung auf die präzise Spannung (z. B. 3-5 V), die zum Bestromen der IC-Steuerung 100 notwendig ist; einen Strommessungsverstärker (Current Sense Amplifier, CSA) und eine Überspannungsschutzschaltung (OVP-Schaltung, OVP = Over-voltage Protection) zum Bereitstellen von Überstrom- und Überspannungsschutz auf der VBUS-Leitung mit konfigurierbaren Grenzwerten und Reaktionszeiten; einen oder mehrere Gate-Treiber (GATE DRV) zum Steuern der Stromschalter, die die Bereitstellung von Strom über die VBUS-Leitung ein- und ausschalten; und eine Kommunikationskanal-PHY Logik (CC-BB-PHY-Logik) zum unterstützen von Kommunikationen auf einer Typ-C-Kommunikationskanal(CC)-Leitung.
  • In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken umfasst das USB-PD-Teilsystem 120 eine Entladungssteuerung Logik, die gekoppelt ist, um mindestens zwei dieinterne Entladungsschaltung (VBUS DISCH) zu steuern, die eine VBUS-Leitungsspannung auf eine Reihe von Spannungspegel entladen können. Die erste Entladungsschaltung ist konfiguriert, um mit einem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden, und die zweite Entladungsschaltung ist konfiguriert, um mit einem Ausgangsknoten (Stromsenke) auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden. Die Entladungssteuerungslogik ist konfiguriert, um unabhängig die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung auf den gewünschten Spannungspegel (z. B. wie in einem PD-Vertrag ausgehandelt) zu entladen.
  • 1B illustriert beispielhafte Anwendungskontexte, bei denen die beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung implementiert werden können. Bei jedem dieser Anwendungskontexte kann eine IC-Steuerung (wie etwa IC-Steuerung 100 von 1A) in einer elektronischen Vorrichtung (z. B. einer USB-fähigen Vorrichtung) gemäß den hierin beschriebenen Techniken angeordnet und konfiguriert sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine IC-Steuerung 100a in einem Stromadapter 130 eines persönlichen Computers (PC) für einen Laptop-, einen Notebook-Computer etc. angeordnet und konfiguriert sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine IC-Steuerung 100b in einem Stromadapter (z. B. einem Wandladegerät) 140 für eine mobile elektronische Vorrichtung (z. B. ein Smartphone, ein Tablet etc.) angeordnet und konfiguriert sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine IC-Steuerung 100c in einer Wandsteckdose 150 angeordnet und konfiguriert sein, die konfiguriert ist, um Strom über einen USB-Typ-A- und/oder Typ-C-Anschluss/Anschlüsse bereitzustellen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine IC-Steuerung 100d in einem Autoladegerät 160 angeordnet und konfiguriert sein, das konfiguriert ist, um Strom über einen USB-Typ-A- und/oder Typ-C-Anschluss/Anschlüsse bereitzustellen. In noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine IC-Steuerung 100e in einem Stromspeicher 170 angeordnet und konfiguriert sein, der geladen werden kann und dann Strom an eine andere elektronische Vorrichtung über einen USB-Typ-A- oder Typ-C-Anschluss bereitstellen kann. In anderen Ausführungsformen kann eine IC-Steuerung, die mit der hierin beschriebenen VBUS-Entladungsschalttechnik konfiguriert ist, in verschiedenen anderen USB-fähigen elektronischen oder elektromechanischen Vorrichtungen angeordnet sein.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass eine IC-Steuerung (wie etwa IC-Steuerung 100 von 1A) in unterschiedlichen Anwendungen angeordnet sein kann, die sich in Bezug auf die Art der verwendeten Stromquelle und die Richtung, in der der Strom geliefert wird, unterscheiden können. Zum Beispiel in dem Fall des Autoladegeräts 160 ist die Stromquelle eine Autobatterie, die GS-Strom bereitstellt, während in dem Fall eines Mobiltelefonstromadapters 140 die Stromquelle eine WS-Wandsteckdose ist. Ferner verläuft in dem Fall des PC-Stromadapters 130 der Fluss der Stromlieferung von einer Bereitstellervorrichtung zu einer Verbrauchervorrichtung, während in dem Fall des Stromspeichers 170 der Fluss der Stromlieferung, abhängig davon, ob der Stromspeicher als Strombereitsteller (z. B. um eine andere Vorrichtung zu bestromen) oder als Stromverbraucher (z. B. um selbst geladen zu werden) operiert, in beide Richtungen verlaufen kann. Aus diesen Gründen sollten die verschiedenen in 1B illustrierten IC-Steuerungsanwendungen daher als illustrativ und nicht beschränkend aufgefasst werden.
  • 2 illustriert eine schematische Darstellung einer IC-Steuerung (wie etwa z. B. IC-Steuerung 100 in 1A) in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung. Die IC-Steuerung 200 ist mit der VBUS-Leitung 201 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Entladung einer VBUS-Spannung während negativer Spannungsübergänge auf dieser zu steuern. Die VBUS-Leitung 201 umfasst einen Stromschalter 203, der als Ein-/Aus-Schaltervorrichtung konfiguriert ist, die durch einen Gate-Treiber in der IC-Steuerung 200 gesteuert wird. Auf einer Seite des Stromschalters 203 ist ein Stromquellenknoten 205 (z. B. ein Stützkondensatorknoten) auf der VBUS-Leitung mit einer Stromquelle, wie etwa einem Stromadapter (nicht gezeigt), gekoppelt. Der Stromquellenknoten 205 ist mit einem Eingangsstift 215 der IC-Steuerung 200 gekoppelt. Auf der anderen Seite des Stromschalters 203 ist ein Ausgangsknoten 207 (z. B. ein Senkenknoten oder Verbraucherknoten) auf der VBUS-Leitung mit einer/einem USB-Typ-C- Buchse oder Stecker (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Ausgangsknoten 207 ist mit dem Eingangsstift 217 der IC-Steuerung 200 gekoppelt.
  • Der Stromschalter 203 umfasst einen oder mehrere Strom-Feldeffekttransistoren (Strom-FETs). Ein Strom-FET kann ein N-Kanal oder ein P-Kanal-Transistor sein. Strom-FETs unterscheiden sich in einigen wichtigen Charakteristika von FETs und anderen Typen von Transistorschaltervorrichtungen, die für andere, Nicht-Strom-Übertragungs-Anwendungen verwendet werden. Als diskrete Halbleiterschaltvorrichtung muss ein Strom-FET eine große Strommenge zwischen seiner Source und seinem Drain führen, während er eingeschaltet ist, um einen sehr niedrigen Widerstand von seiner Source zu seinem Drain aufzuweisen, während er ausgeschaltet ist, und um sehr hohen Spannungen von seiner Source zu seinem Drain zu widerstehen, während er ausgeschaltet ist. In einigen Ausführungsformen kann die gleiche IC-Steuerung 200 konfigurierbar sein, um entweder einen Stromschalter mit N-Kanal-Strom FET(s) zu oder einen Stromschalter mit P-Kanal-Strom-FET(s) zu steuern, abhängig von dem Typ des Stromschalters, der auf dem externen Stromweg über die VBUS-Leitung 201 gekoppelt ist.
  • Neben anderen Komponenten umfasst die IC-Steuerung 200 eine CPU 202, die über einen oder mehrere Busse 212 mit einem Strommessungsdetektor 222, einem Fehlerdetektor 224, einer Schutzlogik 226, einem oder mehreren programmierbaren Grenzwertdetektoren 228-1 und 228-2 und einer Entladungslogik 232 gekoppelt ist. Die CPU 202 ist konfiguriert, um Firmware- und/oder Softwareanweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, auszuführen, und wenn diese ausgeführt werden, den Strommessungsdetektor 222, den Fehlerdetektor 224, die Schutzlogik 226, die Grenzwertdetektoren 228-1 und 228-2 und die programmierbare Entladungslogik 232 in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken neu zu konfigurieren und/oder neue zu programmieren. In verschiedenen Implementierungen und Ausführungsformen können die Konfigurationsdaten, auf die durch die Firmwareanweisungen zugegriffen bzw. die von diesen verwendet werden, in einem beliebigen flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden, die/der unter anderem eine Anordnung von Speicherelementen einen neu programmierbaren Flashspeicher, neu programmierbare oder einmal programmierbare (OTP) Register, eine RAM-Anordnung und eine Anordnung von Daten-Flops umfassen können. In einigen Ausführungsformen können die Firmwareanweisungen und deren Daten chipintern gespeichert werden, während in anderen Ausführungsformen einige (oder alle) Firmwareanweisungen und deren Daten in einem externen Speicher (z. B. Serien-EEPROM) gespeichert werden können und an der Stelle ausgeführt werden können oder in den flüchtigen Speicher der IC-Steuerung 200 vor Ausführung oder bei bestimmten Operationsereignissen (z. B. beim Einschalten oder Reset) eingelesen und geladen werden können.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Ausführungsformen verschiedene Mechanismen bereitstellen können, um die Neukonfigurierbarkeit und/oder Neuprogrammierbarkeit einer IC-Steuerung (und deren verschiedenen Komponenten), die in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für die VBUS-Spannungsentladung operiert, zu erleichtern. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen Konfigurations- und/oder Programmdaten in Logikschaltungen speichern, die unter Verwendung von widerstandsbasierten Sicherungen aktiviert/deaktiviert werden, die getrimmt werden, wenn die IC-Steuerung gefertigt wird. Beispiele für solche Sicherungen umfassen Lasersicherungen, e-Sicherungen und nicht flüchtige Speicherelemente, die einige Charakteristika von Sicherungen und einige Charakteristika eines nicht flüchtigen Speichers aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann Pin-Strapping verwendet werden, um die Programmierbarkeit der IC-Steuerung zu erleichtern. Ein Pin-Strapping-Mechanismus kann das Verbinden (z. B. über Brücken oder PCB-Spuren) einer Reihe von Steuerungsstiften/-klemmen mit der Stromversorgung oder Masse beinhalten, sodass jeder Eingang der IC-Steuerung einen binären Wert bereitstellt, wobei die Erfassung der bereitgestellten Eingangswerte als Konfigurationsdaten verwendet werden, um eine oder mehrere Komponenten der Steuerung zu konfigurieren oder zu programmieren. In einigen Ausführungsformen können die Konfigurationsdaten für das Programmieren der IC-Steuerung als Widerstandskonfigurationsspeicher gespeichert werden. Zum Beispiel kann ein Satz Widerstände zwischen einem Satz Stifte/Klemmen der IC-Steuerung und Stromversorgung oder Masse verbunden werden, um eine Spannung oder einen Strom zu erzeugen, der durch einen ADC gemessen werden kann, um einen binären Wert zu produzieren, um einen oder mehrere Parameter der Steuerung zu konfigurieren. In anderen Ausführungsformen können die Konfigurationsdaten für das Programmieren der IC-Steuerung als Masken-ROM oder Metallmaske bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein Chiphersteller ein konkretes Los von IC-Steuerungschips durch Ändern der Verbindungen von vordefinierten internen Knoten zwischen einer „1“ und einer „0“ unter Verwendung einer einzelnen lithografischen Maske anpassen, die für diese angepasste Konfiguration spezifisch ist, wobei andere Masken zwischen Losen unverändert bleiben, wodurch angepasste Konfigurationsparameter für das konkrete Los von Steuerungen bereitgestellt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Ausführungsformen verschiedene Typen von Programmierbarkeit für eine IC-Steuerung (und deren Komponenten), die in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für die VBUS-Spannungsentladung operiert, bereitstellen können. Einige Ausführungsformen (wie etwa die in 2 illustrierte Ausführungsform) können dynamische Programmierbarkeit bereitstellen, bei der Konfigurationsänderungen im Verlauf einer normalen Operation der IC-Steuerung neu programmiert werden, gewöhnlich (aber nicht unbedingt immer) als Reaktion auf eine Änderung bei einer oder mehreren Operationsbedingungen oder einen externen Befehl und basierend auf Daten, die zuvor in die Steuerung programmiert werden. Andere Ausführungsformen können eine systeminterne Programmierbarkeit verwenden, bei der Konfigurationsänderungen im Verlauf einer normalen Operation der IC-Steuerung neu programmiert werden, als Reaktion auf einen externen Befehl und basierend auf neuen Konfigurationsdaten, die in Assoziation mit dem Befehl in die Steuerung heruntergeladen werden. In einigen Ausführungsformen kann die IC-Steuerung als Teil ihrer Fertigung oder als Teil der Fertigung eines Endprodukts (wie etwa z. B. ein Stromadapter, eine Wandsteckdose, ein Autoladegerät, ein Stromspeicher etc.) werkseitig programmiert werden. Die IC-Steuerung kann zum Beispiel während der Fertigung unter Verwendung verschiedener Mechanismen, wie etwa Firmwareanweisungen, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, Pin-Strapping, Widerstandsprogrammierung, lasergetrimmte Sicherungen, NV-Speicherelemente (NV = Non Volatile, nicht flüchtige) oder OTP-Register, programmiert werden.
  • In Ausführungsform von 2 ist ein Strommessungsdetektor 222 mit der CPU 202 über einen Bus(se) 212 und mit einem Eingangsstift (nicht gezeigt) der IC-Steuerung 200, der mit einer USB-Masseleitung verbunden ist, gekoppelt. Der Strommessungsdetektor 222 umfasst eine Überstrom-Schutzlogik, die während der Operation den über die VBUS-Leitung 201 gelieferten oder über die USB-Masseleitung zurückgeleiteten Strom misst und ein Steuersignal auf den Fehlerdetektor 224 anwendet, wenn der gemessene Strom über einem konfigurierten Grenzwert liegt. Die CPU 202 kann während der Operation der IC-Steuerung einen oder mehrere Konfigurationsparameter 200 (wie etwa z. B. die Stromdetektionsgrenzwerte) für den Strommessungsdetektor 222 neu programmieren oder auswählen. Die CPU 202 kann zum Beispiel Firmwareanweisungen als Reaktion auf Änderungen von einem oder mehreren Operationszuständen oder Befehlen und basierend auf externen und/oder auf zuvor programmierten Daten ausführen.
  • Der Fehlerdetektor 224 umfasst eine Fehlerdetektionslogik und ist mit der CPU 202 über einen Bus(se) 212 gekoppelt. Der Fehlerdetektor 224 ist konfiguriert, um Daten und/oder Steuersignale von dem Strommessungsdetektor 222, der Schutzlogik 226 und den Spannungsgrenzwertdetektoren 228-1/228-2 zu empfangen, und ist außerdem gekoppelt, um der Entladungssteuerungslogik 232 Daten und/oder ein Steuersignal(e) bereitzustellen. Als Reaktion auf Firmwareanweisungen, die von der CPU 202 ausgeführt werden und/oder auf den empfangenen Signalen basieren, bestimmt der Fehlerdetektor 224, ob auf der VBUS-Leitung 201 (oder an anderer Stelle in der IC-Steuerung 200) Fehlerzustände aufgetreten sind, und stellt der der Entladungssteuerungslogik 232 entsprechende Daten/ein Steuersignal(e) bereit. Während der Operation der IC-Steuerung 200 kann die CPU 202 einen oder mehrere Konfigurationsparameter des Fehlerdetektors 224 neu programmieren, z. B. durch Ausführen von Firmwareanweisungen als Reaktion auf Änderungen von Operationszuständen oder Befehlen und basierend auf externen und/oder auf zuvor programmierten Daten. Beispiele für Fehlerzustände auf der VBUS-Leitung 201, die der Fehlerdetektor 224 detektieren kann, umfassen, ohne Beschränkungen, einen Überstromzustand, einen Kurzschlusszustand, einen Überspannungszustand, einen Rückstromzustand und andere. Der Fehlerdetektor 224 kann auch ein VBUS-Wechsel-Ereignis auf der VBUS-Leitung 201 detektieren.
  • Der VBUS-Wechsel, der in der USB-PD-Spezifikation als schneller Rollenwechsel (Fast Role Swap, FRS) bezeichnet wird, ist ein Mechanismus, der das Austauschen der Rollen einer Stromquelle und Stromsenke in einem USB-PD-System erlaubt. Zum Beispiel kann der gleiche Typ-C-Anschluss in einer elektronischen Vorrichtung (wie etwa z. B. einem Stromspeicher) eine Stromsenke sein, wenn er mit einer Bereitstellervorrichtung verbunden ist, oder eine Stromsenke, wenn er mit einer Verbrauchervorrichtung verbunden ist. Bei dem in der USB-PD-Spezifikation definierten FRS können diese Rollen des Typ-C-Anschlusses unter gewissen Bedingungen ohne Verlust von Strom durch die angeschlossenen Vorrichtungen dynamisch (z. B. ohne Ausstecken) gewechselt werden. Das heißt, ein FRS-konformer Anschluss muss in der Lage sein, schnell genug (d. h. in unter 150 µs) von Senken von Strom auf Beziehen von Strom zu wechseln, um eine Unterbrechung des Stroms zu vermeiden. Gemäß den hierin beschriebenen Techniken ist der Fehlerdetektor 224 außerdem konfiguriert, um ein VBUS-Wechsel-Ereignis auf der VBUS-Leitung 201 zu detektieren und der Schutzlogik 226 ein entsprechendes Auslösesignal bereitzustellen, um die FRS-Anforderungen der USB-PD-Spezifikation zu erfüllen.
  • Die Schutzlogik 226 ist mit der CPU 202 über einen Bus(se) 212 und mit der Entladungssteuerungslogik 232 gekoppelt. Die Schutzlogik 226 umfasst Hardwareschaltechnik, um Steuersignale zu empfangen, die von der Fehlerdetektionslogik 224 detektierte Fehlerzustände anzeigen, und um der CPU 202 entsprechende Unterbrechungssignale bereitzustellen. Die Schutzlogik 226 umfasst außerdem einen Zähler und einen programmierbaren Grenzwertdetektor, die konfiguriert sind, um die tatsächliche Rate der Spannungsentladung von VBUS 201, die durch die Entladungssteuerungslogik 232 ermöglicht wird, kontinuierlich zu überwachen. Wenn der programmierte Grenzwert erreicht wird oder wenn sich die tatsächliche Entladungsrate von der vorhergesagten/erwarteten Rate wesentlich unterscheidet, stellt die Schutzlogik 226 der Entladungssteuerungslogik 232 ein passendes Steuersignal bereit, um die Entladung zu beenden. Dies erlaubt der Entladungssteuerungslogik 232, die VBUS-Spannungsentladung eingeschaltet zu lassen, bis der programmierte Grenzwert erreicht wird, während die Rate der Spannungsüberwachung überwacht und mit der erwarteten Rate für ein gegebenes Entladungsprofil oder einen gegebenen Zustand verglichen wird. Während der Operation der IC-Steuerung 200 können der Zähler und die Grenzwertparameter der Schutzlogik 226 durch die CPU 202 neu programmiert werden, z. B. durch Ausführen passender Firmwareanweisungen.
  • Der Spannungsgrenzwertdetektor 228-1 ist mit dem Eingangsstift 215 und mit der Entladungsschaltung 230-1 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Spannung auf dem Stromquellenknoten 205 der VBUS-Leitung 201 zu überwachen. Der Spannungsgrenzwertdetektor 228-2 ist mit dem Eingangsstift 217 und der Entladungsschaltung 230-2 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Spannung auf dem Ausgangsknoten 207 von VBUS 201 zu überwachen. Jeder Spannungsgrenzwertdetektor 228-1/228-2 ist außerdem mit der CPU 202 über einen Bus(se) 212 gekoppelt. Auf diese Art stellt die Ausführungsform in 2 separate Spannungsgrenzwertdetektoren für den Stromquellenknoten und den Ausgangsknoten der VBUS-Leitung 201 bereit. Es sollte jedoch verstanden werden, dass in einigen Ausführungsformen der gleiche Spannungsgrenzwertdetektorblock konfiguriert sein kann, um sowohl die Stromquellenspannung als auch die Ausgangsspannung der VBUS-Leitung zu überwachen. Die Ausführungsform von 2, die zwei separate Spannungsgrenzwertdetektoren illustriert, sollte daher illustrativ und nicht beschränkend aufgefasst werden.
  • Die Spannungsgrenzwertdetektoren 228-1 und 228-2 umfassen eine Logik, um jeweils die Spannungspegel der VBUS-Leitung 201 auf beiden Seiten des Stromschalters 203 zu überwachen und um dem Fehlerdetektor 224 und der Entladungssteuerungslogik 232 Daten und/oder ein Steuersignal(e) bereitzustellen. Die Logik in jedem Spannungsgrenzwertdetektor 228-1/228-2 umfasst einen Widerstandsteiler und einen Spannungsreferenzgenerator, die über passende Verbindungsschalttechnik (z. B. Busse, MUXes) mit einem Satz Vergleicher gekoppelt sind. Der Widerstandsteiler stellt mehrere Abgriffspunkte bereit, um die auf der VBUS-Leitung 201 detektierte Spannung nach unten zu skalieren. Der skalierte Spannungsausgang von einem Abgriffspunkt (z. B. 10 %, 20 %, etc.) wird durch den Vergleicher mit einer Referenzspannung verglichen, die von dem Referenzspannungsgenerator generiert wird. Wenn die skalierte Spannung die Referenzspannung des Vergleichers erreicht, wird der Vergleicher ausgelöst und generiert dieser ein Ausgangssignal, das anzeigt, dass die an dem entsprechenden Knoten auf der VBUS-Leitung 201 gemessene Spannung den Spannungspegel erreicht hat, der durch das Referenzspannungssignal repräsentiert wird. Das Ausgangssignal wird dem Fehlerdetektor 224 bereitgestellt, der wiederum eine Unterbrechung auf dem Bus 212 generiert, um der CPU 202 einen detektierten Spannungspegel (oder eine Änderung davon) anzuzeigen. Auf diese Art kann jeder der Spannungsgrenzwertdetektoren 228-1/228-2 den Spannungspegel an seinem entsprechenden Knoten der VBUS-Leitung überwachen 201 und eine VBUS-Spannung in Bezug auf mehrere Spannungspegel detektieren.
  • Während der Operation der IC-Steuerung 200 kann die CPU 202 die Referenzgrenzwertspannungen, die Konnektivitätswege zu verschiedenen Abgriffspunkten und andere Konfigurationsparameter von jedem Spannungsgrenzwertdetektor 228-1 und 228-2 separat und voneinander unabhängig neu programmieren. Zum Beispiel durch Ausführen passender Firmwareanweisungen kann die CPU 202 die Grenzwertspannungspegel, die durch den Spannungsgrenzwertdetektor 228-1 überwacht werden, separat von den Spannungsgrenzwerten, die durch den Spannungsgrenzwertdetektor 228-2 überwacht werden, reduzieren oder erhöhen. Eine solche programmierbare Grenzwertsteuerung sorgt dafür, dass der Verlust von Strom an die IC-Steuerung 200 vermieden wird, z. B. bei Anwendungen, bei denen die Steuerung nur von der Stromquellenseite der VBUS-Leitung 201 bestromt wird. Des Weiteren erlaubt die separate und unabhängige programmierbare Steuerung der Spannungsgrenzwertdetektoren 228-1 und 228-2 der IC-Steuerung 200, einen PD-Vertrag (oder Teile davon) zu implementieren, der einen negativen Spannungsübergang auf der VBUS-Leitung 201 innerhalb der Zeitgrenzen erfordert, die von der USB-PD-Spezifikation gefordert werden.
  • Innerhalb der IC-Steuerung 200 ist die Entladungsschaltung 230-1 zwischen dem Eingangsstift 215 und dem Masseausgangsstift 211 gekoppelt, um Strom von dem Stromquellenknoten 205 der VBUS-Leitung 201 zur Masse zu treiben, wodurch die VBUS-Spannung an dem Stromquellenknoten reduziert wird. Gleichermaßen ist die Entladungsschaltung 230-2 zwischen dem Eingangsstift 217 und dem Masseausgangsstift 211 gekoppelt, um Strom von dem Ausgangsknoten 207 der VBUS-Leitung 201 zur Masse zu treiben, wodurch die VBUS-Spannung an dem Ausgangsknoten reduziert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsform in 2 einen einzelnen Masseausgangsstift 211 für Strom bereitstellt, der von beiden Entladungsschaltung in 230-1 und 230-2 entladen wird. Es sollte jedoch verstanden werden, dass in einigen Ausführungsformen jede Entladungsschaltung mit ihrem eigenen Masseausgangsstift der IC-Steuerung gekoppelt sein kann, während in anderen Ausführungsformen jede Entladungsschaltung mit mehreren Masseausgangsstiften der Steuerung gekoppelt sein kann. Die Ausführungsform von 2, welche einen einzelnen Masseausgangsstift für beide Entladungsschaltungen illustriert, sollte daher illustrativ und nicht beschränkend aufgefasst werden.
  • Die Entladungsschaltungen 230-1 und 230-2 sind konfiguriert, um die Spannung auf der VBUS-Leitung 201 durch Treiben des Stroms von der VBUS-Leitung über die IC-Steuerung 200 zu einer USB-Masse/Rückleitung (und/oder zu einer anderen Systemmasse) zu reduzieren. Die Entladungssteuerungslogik 232 ist konfiguriert, um die Operation von jeder Entladungsschaltung 230-1 und 230-2 separat und voneinander unabhängig zu steuern Zum Beispiel kann die Entladungssteuerungslogik 232 Steuersignale anwenden, um die Entladungsschaltung 230-1 separat und unabhängig von den Steuersignalen, die sie auf die Entladungsschaltung 230-2 anwendet, zu aktivieren und deaktivieren, wobei die Steuersignale die Zeitvorgabe, Dauer und Menge des Stroms, der von jeder Entladungsschaltung über die IC-Steuerung 200 geleitet wird, regeln.
  • 3 illustriert eine beispielhafte Entladungsschaltung 230 in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung. Ähnlich wie die Entladungsschaltungen 230-1/230-2 von 2 ist die Entladungsschaltung 230 in 3 konfiguriert, um Strom von einem Knoten einer VBUS-Leitung zur Masse zu treiben. Die Entladungsschaltung 230 ist auf dem Halbleiter-Die einer IC-Steuerung (wie etwa z. B. IC-Steuerung 200 von 2) angeordnet und ist zwischen einem Eingangsstift 215 oder 217 und einem Masseausgangsstift 211 der Steuerung gekoppelt. Der Eingangsstift 215/217 der IC-Steuerung ist konfiguriert, um ein Hochspannungs-VBUS-Signal („vbus shy“) von einem Knoten einer VBUS-Leitung zu empfangen, und der Masseausgangsstift 211 ist konfiguriert, um einer USB-GND-Leitung (oder anderen Systemmasse) ein Rückleitungssignal („vgnd io“) bereitzustellen.
  • Die Entladungsschaltung 230 umfasst ein Logik-Gate 230a, das mit der Transistorvorrichtung 230b gekoppelt ist, und ist konfiguriert, um ein Multibit-Steuersignal 230c („dischg_ds[n:0]“), Aktivierungssignale 230d (Entladungsaktivierungssignal „dischg en“ und Hochspannungsaktivierungssignal „enable hv“) sowie Stromversorgungssignale 230e (Niedrigspannungssignal „vpwr ly“ und Hochspannungssignal „vpwr hv“) zu empfangen. Die Entladungsschaltung 230 ist mit ihrem eigenen Massestift 230f gekoppelt, um sicherzustellen, dass ihre elektronischen Elemente nicht von einem Ground-Bounce (Überschwinger) von dem Masseausgangsstift 211 beeinträchtigt werden. Das Logik-Gate 230a ist konfiguriert, um als Eingang die Aktivierungssignale 230d von einer Entladungssteuerungslogik zu empfangen und um als Ausgang ein Hochspannungs-N-Gate-Aktivierungssignal („ng“) zu empfangen, das auf die Gates der Transistorvorrichtung 230b angewandt wird. Die Transistorvorrichtung 230b besteht aus mehreren, unabhängig gesteuerten Gruppen von DEFET-Transistoren, wobei die Gruppen von DEFETs parallel zueinander zwischen dem Eingangsstift 215/217 und dem Masseausgangsstift 211 gekoppelt sind. Die Gates von jeder Gruppe von DEFETs sind gekoppelt, um das Hochspannungs-N-Gate-Aktivierungssignal von dem Logik-Gate 230a zu empfangen, und jeder DEFET-Transistor ist konfiguriert, um einer hohen Spannung (z. B. ~30V) zwischen seinem Drain und seiner Source zu widerstehen. Metallwege mit geeigneten Widerstandscharakteristika werden dieintern zwischen der Transistorvorrichtung 230b und den Stiften 215/217 und 211 in verwendet, um das Risiko einer Erwärmung oder Verschmelzung zu vermeiden oder mindestens zu minimieren. In einigen Ausführungsformen können zum Beispiel solche Metallwege so ausgeführt sein, dass sie einem maximalen Strom von 880 mA (22 V/25 Ω) widerstehen, der weit über dem erwarteten Maximum liegt, das von der Entladungsschaltung 230 nach den USB-PD-Stromentladungsanforderungen geleitet wird.
  • das Multibit-Steuersignal 230c wird durch eine Entladungssteuerungslogik (wie etwa z. B. Entladungssteuerungslogik 232 in 2) bereitgestellt und ist konfiguriert, um die Menge von Strom, die über die Transistorvorrichtung 230b mit einer programmierbaren Treiberstärke getrieben wird, zu steuern. Falls zum Beispiel der Strom, der zwischen dem Drain und der Source eines DEFET-Transistors getrieben werden kann, als „X“ bezeichnet wird, dann würde eine Gruppe mit einem DEFET eine Treiberstärke von 1X aufweisen, eine Gruppe mit zwei DEFETs würde eine Treiberstärke von 2X aufweisen, eine Gruppe mit vier DEFETs würde eine Treiberstärke von 4X aufweisen etc. Daher kann ein digitales Wort, das als Multibit-Signal repräsentiert wird, verwendet werden, um die Menge von entladenem Strom zu steuern, indem die korrekte Kombination aus „1en“ und „0en“ verwendet wird, um die entsprechenden Gruppen von DEFET-Transistoren ein-/auszuschalten. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Transistorvorrichtung 230b sechs Gruppen von DEFETs, die für Treiberstärken von 1X, 2X, 4X, 8X, 16X und 32X konfiguriert sind. Jede Gruppe von DEFETs wird unabhängig von einem Bit eines 6-Bit-Steuersignals 230c gesteuert, das der Entladungssteuerungslogik erlaubt, die Treiberstärke der Transistorvorrichtung 230b mit einem beliebigen Pegel zwischen 1X und 63X zu steuern. Während der Operation verwendet die Entladungssteuerungslogik die Bits des 6-Bit-Steuersignals, um die Gruppen von DEFETs in Schritten einzuschalten, um sicherzustellen, dass der über die Transistorvorrichtung 230b getriebene Strom allmählich erhöht wird, um an dem Masseausgangsstift 211 keinen Ground-Bounce zu produzieren. Die Zeitvorgabe für ein solches Treiberstärken-Scheduling kann auf den Operationscharakteristika der IC-Steuerung basieren und kann basierend auf der konkreten USB-PD-Anwendung programmierbar sein.
  • Wiederum bezugnehmend auf 2 ist die Steuerungslogik 232 mit der CPU 202 über einen Bus(se) 212 gekoppelt. Die Entladungssteuerungslogik 232 ist konfiguriert, um Daten und/oder Steuersignale von der Schutzlogik 226 und von den Spannungsgrenzwertdetektoren 228-1/228-2 zu empfangen, und ist außerdem gekoppelt, um den Entladungsschaltungen 230-1 und 230-2 Steuersignale bereitzustellen. Als Reaktion auf Firmwareanweisungen, die von der CPU 202 ausgeführt werden und/oder auf den empfangenen Signalen basieren, kann die Entladungssteuerungslogik 232 die Entladungsschaltungen 230-1 und 230-2 voneinander unabhängig steuern und jede Entladungsschaltung veranlassen, Spannung von ihrem entsprechenden Knoten auf der VBUS-Leitung 201 mit einer programmierbaren Entladungsrate zu entladen. Während der Operation der IC-Steuerung 200 kann die CPU 202 die Zeitvorgabe, Dauer, Treiberstärke und andere Konfigurationsparameter der Entladungssteuerungslogik 232 neu programmieren, z. B. durch Ausführen von Firmwareanweisungen als Reaktion auf Änderungen von Operationszuständen oder Befehlen und basierend auf externen und/oder auf zuvor programmierten Daten.
  • Die Entladungssteuerungslogik 232 ist konfiguriert, um die Entladungsschaltungen 230-1 und 230-2 voneinander unabhängig zu treiben, wodurch die Notwendigkeit für externe (chipexterne) strombegrenzende Widerstände mit hoher Wattleistung eliminiert wird. Des Weiteren ist die Entladungssteuerungslogik 232 konfiguriert, um das Entladen des Stroms über die Entladungsschaltungen als Reaktion auf Firmwareanweisungen oder Signale von dem/den Spannungsgrenzwertdetektor(en) 228-1/228-2 zu beenden. Zum Beispiel kann die Entladungssteuerungslogik 232 das Entladen beenden, wenn die Spannung auf der VBUS-Leitung 201 einen gewissen Nicht-Null-Spannungspegel (z. B. 12 V, 9 V, 6 V etc.) erreicht. Der Nicht-Null-Spannungspegel kann über die Konfigurationsparameter des/der Spannungsgrenzwertdetektors(en) 228-1/228-2 programmierbar sein oder kann auf dem Detektieren, dass eine VBUS-Spannung einen entsprechenden Grenzwert überschritten hat, basieren. Dies erlaubt der Entladungssteuerungslogik 232, die Rate der VBUS-Spannungsentladung von einem der Knoten 205 und 207 der VBUS-Leitung 201 zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Entladungssteuerungslogik 232 auch konfiguriert sein, um die Entladungsschaltung(en) 230-1/230/2 automatisch auszuschalten, z. B. als Reaktion auf ein Signal von der Schutzlogik 226. Diese automatische Ausschaltfunktion kann zum Beispiel aktiviert werden, wenn detektiert wird, dass die Spannung auf der VBUS-Leitung 201 unter 5,5 V erreicht, um sicherzustellen, dass die VBUS-Spannung nie unter die USB-Vorgabe von 5 V fällt. Umgekehrt wird dadurch sichergestellt, dass Systemkomponenten, die außerhalb der VBUS-Leitung 201 bestromt werden, keinen Strom verlieren.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Entladungssteuerungslogik 232 auch konfiguriert sein, um die IC-Steuerung 200 vor dem Entladen einer angelegten Versorgung von der VBUS-Leitung 201 zu schützen. Wenn zum Beispiel die VBUS-Spannung an dem Stromquellenknoten 205 nicht nach unten geht, obwohl die Entladungsschaltung 230-1 für eine gewisse Zeitdauer eingeschaltet wird, kann dies anzeigen, dass ein anliegender Versorgungsstrom über die IC-Steuerung 200 entladen wird. Als Reaktion auf das Detektieren dieses Zustands (z. B. unter Verwendung eines Ausgangssignals von einem programmierbaren Zähler) generiert der Spannungsgrenzwertdetektor 228-1 ein entsprechendes Signal an die Entladungssteuerungslogik 232, und die Entladungssteuerungslogik schaltet die Entladungsschaltung(en) 230-1 und/oder 230-2 ab, um die IC-Steuerung 200 zu schützen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Entladungssteuerungslogik 232 auch konfiguriert sein, um die Spannungen auf den VBUS-Knoten 205 und 207 mit den gleichen oder mit unterschiedlichen Raten zu entladen. Die Entladungsraten können basierend auf einem externen Befehl, der durch die IC-Steuerung 200 empfangen wird, und/oder basierend auf Änderungen in Betriebszuständen (z. B. wie basierend auf Signalen von den anderen Komponenten der Steuerung detektiert) dynamisch neu programmiert werden. Zum Beispiel kann die Entladungssteuerungslogik 232 ein separates Pulsweitenmodulations-Aktivierungssignal (PWM-Aktivierungssignal) (wie etwa z. B. „dischg_en“-Signal 230d in 3) generieren und auf jede Entladungsschaltung 230-1 und 230-2 anwenden. Dies erlaubt jeder Entladungsschaltung, nach ihrer eigenen Zeitvorgabe eingeschaltet und ausgeschaltet zu werden, wodurch eine unabhängige Steuerung ihrer Entladungsrate erlaubt wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Entladungssteuerungslogik 232 auch die Entladungsrate von jeder Entladungsschaltung 230-1/230-2 über eine programmierbare Treiberstärken-Schedule steuern. Zum Beispiel kann die Entladungssteuerungslogik 232 während der Operation ein separates Multibit-Steuersignal (wie etwa z. B. Signal 230c in 3) generieren und auf jede Entladungsschaltung 230-1 und 230-2 anwenden. Dies erlaubt jeder Entladungsschaltung, mit ihrer eigenen Treiberstärke getrieben zu werden, wodurch eine unabhängige Steuerung ihrer Entladungsrate erlaubt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Multibit-Steuersignal von jeder Entladungsschaltung 230-1/230-2 für schrittweises Einschalten verwendet werden. Zum Beispiel kann die Entladungssteuerungslogik 232 starten, indem sie die Treiberstärke für eine gewisse Zeitdauer (z. B. 10 ms) allmählich erhöht, danach den Stromentladungspegel für eine gewisse Zeitdauer (z. B. 20 ms) hält und anschließend fortsetzt, um das Treiben des Stroms über die Entladungsschaltung allmählich zu erhöhen, bis sie den gewünschten Entladungspegel erreicht. Die Treiberstärkenerhöhungen jeweils schrittweise mit einem Minimum von 1 ms Zwischenschritten vorgenommen werden. Dieser Mechanismus erlaubt der Entladungssteuerungslogik 232, einen Ground-Bounce an dem Masseausgangsstift 211 zu verhindern. Ein Ground-Bounce ist ein Zustand, wenn die Massespannung plötzlich im Wesentlichen über 0 V ansteigt. Ein solcher Zustand kann auftreten, wenn eine große Menge von Strom über den Massestift eines Chips nach unten gebracht wird (z. B. wenn eine Entladungsschaltung sofort mit ihrer vollen Treiberstärke eingeschaltet wird).
  • Die Entladungssteuerungslogik 232 kann einen oder beide der Entladungsschaltungen 230-1/230-2 als Reaktion auf Firmwareanweisungen treiben, die die Treiberstärken-Schedule von jeder Entladungsschaltung reflektieren. In einigen Ausführungsformen und Implementierungen kann die Entladungssteuerungslogik 232 die gleiche Treiberstärken-Schedule in allen Fällen und/oder für beide Entladungsschaltungen verwenden. Dieser Mechanismus kann nützlich sein, wenn längere Zeitverzögerungen und hoher Stromfluss mit hohen VBUS-Spannungspegeln toleriert werden können. In anderen Ausführungsformen und Implementierungen kann die Entladungssteuerungslogik 232 eine Treiberstärken-Schedule verwenden, die für einen vordefinierten Verwendungszustand skaliert ist. Dieser Mechanismus kann nützlich sein, wenn die anfängliche VBUS-Spannung und die Kapazitätslast auf der VBUS-Leitung 201 bekannt sind. In noch anderen Ausführungsformen und Implementierungen kann die Entladungssteuerungslogik 232 eine Treiberstärken-Schedule verwenden, die konditionelle Aktualisierungen verwendet, die auf der VBUS-Spannung passieren. Zum Beispiel kann der gegenwärtig bestimmte VBUS-Spannungspegel als Nachschlagwert bezüglich Daten verwendet werden, die in dem Flashspeicher gespeichert sind, um zu bestimmen, welche (wenn überhaupt) Treiberstärke verwendet werden soll. Dieser Mechanismus erfordert keine Kenntnis der Kapazitätslast auf der VBUS-Leitung 201 und reagiert automatisch auf den VBUS-Spannungspegel.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine Entladungssteuerungslogik Entladungsschaltungen in einer IC-Steuerung ohne Verwendung programmierbarer Firmware oder neu konfigurierbarer Hardware steuern. Zum Beispiel kann eine Logik-Maschine mit Schedulern, Zählern und anderen festen Hardwareelementen konzipiert sein (z. B. als synthetisierbare RTL), die konfiguriert sind, um die Entladungsschaltungen mit einer festen Zeitvorgabe-Schedule zu aktivieren. Die Entladungssteuerungslogik kann auch feste Stromentladungsprofile und mehrere vorgegebene Treiberstärken-Schedules verwenden, die festverdrahtet sind, um Unterstützung für eine begrenzte Zahl von Operationszuständen oder Szenarien bereitzustellen.
  • 4 illustriert eine Darstellung 400 der Stromentladung von einer VBUS-Leitung in einem Operationskontext ohne Treiberstärken-Scheduling, z. B. wenn eine Entladungsschaltung einer IC-Steuerung mit voller Treiberstärke eingeschaltet wird. Die Rate des Stromflusses mit der Zeit I(t) über die Entladungsschaltung wird im Zeitverlauf für den gleichen IC-Steuerungschip bei unterschiedlichen Widerstandszuständen dargestellt. Ein Widerstandszustand reflektiert die Operationsparameter der Entladungsschaltung (wie etwa z. B. Temperatur und VBUS-Spannung) und kennzeichnet deren Entladungsfähigkeit. Die Kurvenlinie 402 illustriert zum Beispiel einen Entladungsstrom während eines relativ hohen Widerstandszustands (z. B. bei einer höheren Operationstemperatur und/oder VBUS-Spannung). Wie durch die Kurvenlinie 402 illustriert, kann der während hoher Widerstandszustände entladene Strom etwa 130 mA ohne Verwendung eines Treiberstärken-Scheduling erreichen. Die Kurvenlinie 404 illustriert zum Beispiel einen Entladungsstrom während eines relativ niedrigen Widerstandszustands (z. B. bei einer niedrigeren Operationstemperatur und/oder VBUS-Spannung). Wie durch die Kurvenlinie 404 illustriert, kann der während niedriger Widerstandszustände entladene Strom etwa 250 mA ohne Verwendung eines Treiberstärken-Scheduling erreichen. Die Kurvenlinie 406 illustriert zum Beispiel einen Entladungsstrom während eines typischen Widerstandszustands (z. B. bei einer normalen/Raumoperationstemperatur und/oder einer typischen VBUS-Spannung). Wie durch die Kurvenlinie 406 illustriert, kann der während typischer Widerstandszustände entladene Strom etwa 200 mA ohne Verwendung eines Treiberstärken-Scheduling erreichen.
  • 5 illustriert eine Darstellung 500 der Stromentladung von einer VBUS-Leitung in einem Operationskontext, bei dem kein Treiberstärken-Scheduling verwendet wird, z. B. wenn eine Entladungssteuerungslogik eine programmierbare Treiberstärken-Schedule, wie hierin beschrieben, verwendet. Die Rate des Stromflusses mit der Zeit I(t) über die Entladungsschaltung wird im Zeitverlauf für den gleichen IC-Steuerungschip bei hohen, niedrigen und typischen Widerstandszuständen dargestellt. Die Darstellung 500 illustriert für jeden Widerstandszustand eine anfängliche schrittweise Erhöhung des Stroms, der über die Entladungsschaltung getrieben wird, gefolgt von einer Halteperiode, während der der Entladungspegel nicht erhöht wird, und dann gefolgt von einer weiteren schrittweisen Erhöhung des getriebenen Stroms.
  • Die Kurvenlinie 502 illustriert zum Beispiel einen Entladungsstrom während eines relativ hohen Widerstandzustands. Wie durch die Kurvenlinie 502 illustriert, erreicht der während hoher Widerstandszustände entladene Strom eine Spitze von etwa 125 mA, die verglichen mit 130 mA bei hohen Widerstandszuständen geringer ist, ohne Verwendung eines Treiberstärken-Scheduling (z. B. wie durch die Kurvenlinie 402 in 4 illustriert). Die Kurvenlinie 504 illustriert einen Entladungsstrom während eines relativ niedrigen Widerstandszustands. Wie durch die Kurvenlinie 504 illustriert, erreicht der während niedriger Widerstandszustände entladene Strom eine Spitze von etwa 200 mA, die verglichen mit 250 mA bei niedrigen Widerstandszuständen geringer ist, ohne Verwendung eines Treiberstärken-Scheduling (z. B. wie durch die Kurvenlinie 404 in 4 illustriert). Die Kurvenlinie 506 illustriert einen Entladungsstrom während eines typischen Widerstandszustands. Wie durch die Kurvenlinie 506 illustriert, erreicht der während typischer Widerstandszustände entladene Strom eine Spitze von etwa 175 mA, die verglichen mit 200 mA bei typischen Widerstandszuständen geringer ist, ohne Verwendung eines Treiberstärken-Scheduling (z. B. wie durch die Kurvenlinie 406 in 4 illustriert). Allgemein illustriert 5, dass die Verwendung einer programmierbaren Treiberstärken-Schedule, wie hierin beschrieben, verglichen mit Treiber-Schemen, die kein Treiberstärken-Scheduling verwenden, die Spitzengröße des entladenen Stroms verringern kann.
  • Die hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung können in mehreren unterschiedlichen Typen von USB-PD-Anwendungen verkörpert sein. Ein Beispiel ist eine Bezugsanwendung, bei der eine Stromquelle als Bereitstellervorrichtung konfiguriert ist, um einer Verbrauchervorrichtung Strom über einen USB-Typ-C-Anschluss bereitzustellen. Ein weiteres Beispiel ist eine Doppelrollen-Stromanwendung (DRP-Anwendung, DRP = Dual-Role-Power), bei der ein USB-Typ-C-Anschluss konfiguriert ist, um entweder als Stromquelle oder Stromsenke zu operieren, oder durch Verwendung eines USB-PD-Stromversorgungsrollenwechsels dynamisch zwischen diesen beiden Rollen alternieren kann.
  • 6 illustriert einen PC-USB-PD-Stromadapter mit Optoisolator-Rückkopplung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die IC-Steuerung 600 kann in einem Chipgehäuse angeordnet sein und umfasst ein USB-PD-Teilsystem, das in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung konfiguriert ist. Die IC-Steuerung 600 ist konfiguriert, um einen PD-Vertrag mit einer Verbrauchervorrichtung (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 640 angeschlossen ist, auszuhandeln und über einen Ausgangsstift („CATH/COMP“) die erforderliche VBUS-Spannung zu steuern, die vom Stromwandler 650 ausgegeben wird. Der USB-Typ-C-Anschluss 640 ist typischerweise mit einem Typ-C-Stecker assoziiert, es sollte jedoch verstanden werden, dass verschiedene Ausführungsformen des USB-Typ-C-Anschlusses stattdessen mit einer Typ-C-Buchse assoziiert sein können. Der Stromwandler 650 ist eine WS-Stromquelle und ist mit einem Kompensationsnetzwerk 660 gekoppelt, das eine Widerstands-Kondensator-Schaltung (RC-Schaltung) ist, die für die Konstruktion des Stromwandlers spezifisch ist, und das gekoppelt ist, um eine Rückkopplungssignal von einem Ausgangsstift („FB“) der IC-Steuerung 600 zu empfangen.
  • Die IC-Steuerung 600 ist mit der VBUS-Leitung 601 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Entladung einer VBUS-Spannung während negativer Spannungsübergänge auf dieser zu steuern. Die VBUS-Leitung 601 umfasst einen Stromschalter 603, der als Ein-/Aus-Schaltervorrichtung konfiguriert ist, die von Signalen von einem Ausgangsstift („VBUS_P_CTRL“) eines Gate-Treibers in der IC-Steuerung 600 gesteuert wird. Auf einer Seite des Stromschalters 603 ist ein Stromquellenknoten 605 auf der VBUS-Leitung mit dem Stromwandler 650 gekoppelt, der einen großen Stützkondensator umfasst, der konfiguriert ist, um die WS-Komponente des Stromsignals zu entfernen. Der Stromquellenknoten 605 ist mit einem Eingangsstift („VBUS_IN_DIS“) der IC-Steuerung 600 gekoppelt. Der „VBUS_IN_DIS“-Stift ist mit einer dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Stromquellenknoten 605 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Auf der anderen Seite des Stromschalters 603 ist ein Ausgangsknoten 607 auf der VBUS-Leitung mit dem USB-Typ-C-Anschluss 640 gekoppelt. Der Ausgangsknoten 607 ist mit einem anderen Eingangsstift („VBUS_C_DIS“) der IC-Steuerung 600 gekoppelt. Der „VBUS_C_DIS“-Stift ist mit einer anderen dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Ausgangsknoten 607 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Der über die dieinternen Entladungsschaltungen der IC-Steuerung 600 nach unten gebrachte Strom wird zu dem Ausgangsstift („GND“) 611 der IC-Steuerung 600 getrieben. Der Massestift 611 ist mit der Masse-GND-Leitung des USB-Typ-C-Anschlusses 640 gekoppelt. Die Entladungssteuerungslogik in der IC-Steuerung 600 ist konfiguriert, um die Operation von jeder Entladungsschaltung separat und unabhängig von der anderen durch Verwendung von Aktivierungs- und Steuersignalen zu steuern, die die Zeitvorgabe, Dauer und Menge des Stroms, der von jeder Entladungsschaltung über die IC-Steuerung geleitet wird, regeln.
  • Bei Operation verläuft die Richtung des Stromflusses auf der VBUS-Leitung 601 von dem Stromwandler 650 zu einer Verbrauchervorrichtung, wie etwa einem Laptop-Computer (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 640 angeschlossen ist. Wenn ein PD-Vertrag mit der Verbrauchervorrichtung ausgehandelt wird, schaltet die IC-Steuerung 600 den Stromschalter 603 ein, um der Verbrauchervorrichtung Strom mit dem/den ausgehandelten Spannungs- und/oder Strompegel(n) bereitzustellen. Es kann ein negativer Spannungsübergang auf der VBUS-Leitung 601 notwendig sein, wenn der PD-Vertrag dynamisch neu ausgehandelt wird, um die VBUS-Spannung und/oder den VBUS-Strom zu verringern, z. B. wenn die Verbrauchervorrichtung mit dem Laden ihrer Batterie fertig ist und nun nur Strom braucht, um zu operieren. In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken schaltet die Entladungssteuerungslogik der IC-Steuerung 600 als Reaktion die dieinterne(n) Entladungsschaltung(en) ein, um die VBUS-Spannung an den Knoten 605 und/oder 607 zu reduzieren. Die Entladungssteuerungslogik schaltet die Entladungsschaltungen aus und beendet das Entladen, wenn die Spannung auf der VBUS-Leitung 601 den niedrigeren Spannungspegel erreicht, der durch den neuen PD-Vertrag erfordert wird.
  • 7 illustriert einen USB-PD-Stromadapter gemäß verschiedenen Ausführungsformen (wie etwa z. B. einen Wandadapter für ein Mobiltelefon oder eine Wandsteckdose). Die IC-Steuerung 700 kann in einem Chipgehäuse angeordnet sein und umfasst ein USB-PD-Teilsystem, das in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung konfiguriert ist. Die IC-Steuerung 700 ist konfiguriert, um einen PD-Vertrag mit einer Verbrauchervorrichtung (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 740 angeschlossen ist, auszuhandeln. In verschiedenen Ausführungsformen kann der USB-Typ-C-Anschluss 740 mit einem Typ-C-Stecker oder einer Typ-C-Buchse assoziiert sein. Der Stromwandler 750 ist eine WS-Stromquelle und umfasst einen großen Stützkondensator, der konfiguriert ist, um die WS-Komponente des auf der VBUS-Leitung 701 bereitgestellten Stromsignals zu entfernen. Der Stromwandler 750 ist mit der Steuerung 760 gekoppelt, die konfiguriert ist, um die durch den Stromwandler bereitgestellte Spannung basierend auf einem Rückkopplungssignal von einem Ausgangsstift („FB“) der IC-Steuerung 700 zu steuern. Die IC-Steuerung 700 unterstützt zwei Operationsmodi, Konstantspannungsmodus und Konstantstrommodus (auch als Direktladungsmodus bezeichnet). Nach entsprechender Aushandlung mit einer Verbrauchervorrichtung über den USB-Typ-C-Anschluss 740 wechselt die IC-Steuerung 700 zwischen ihren beiden Operationsmodi und stellt an ihrem Ausgangstift „FB“ das passende Rückkopplungssignal bereit, um die Operation der Steuerung 760 zu steuern.
  • Die IC-Steuerung 700 ist mit der VBUS-Leitung 701 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Entladung einer VBUS-Spannung während negativer Spannungsübergänge auf dieser zu steuern. Die VBUS-Leitung 701 umfasst einen Stromschalter 703, der als Ein-/Aus-Schaltervorrichtung konfiguriert ist, die von Signalen von einem Ausgangsstift („VBUS_P_CTRL“) eines Gate-Treibers in der IC-Steuerung 700 gesteuert wird. Auf einer Seite des Stromschalters 703 ist ein Stromquellenknoten 705 auf der VBUS-Leitung mit dem Stromwandler 750 gekoppelt. Der Stromquellenknoten 705 ist mit einem Eingangsstift („VBUS_IN_DIS“) der IC-Steuerung 700 gekoppelt. Der „VBUS_IN_DIS“-Stift ist mit einer dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Stromquellenknoten 705 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Auf der anderen Seite des Stromschalters 703 ist ein Ausgangsknoten 707 auf der VBUS-Leitung mit dem USB-Typ-C-Anschluss 740 gekoppelt. Der Ausgangsknoten 707 ist mit einem anderen Eingangsstift („VBUS_C_DIS“) der IC-Steuerung 700 gekoppelt. Der „VBUS_C_DIS“-Stift ist mit einer anderen dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Ausgangsknoten 707 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Der über die dieinternen Entladungsschaltungen der IC-Steuerung 700 nach unten gebrachte Strom wird zu dem Ausgangsstift („GND“) 711 der IC-Steuerung 700 getrieben. Der Massestift 711 ist mit der Masse-GND-Leitung des USB-Typ-C-Anschlusses 740 gekoppelt. Die Entladungssteuerungslogik in der IC-Steuerung 700 ist konfiguriert, um die Operation von jeder Entladungsschaltung separat und unabhängig von der anderen durch Verwendung von Aktivierungs- und Steuersignalen zu steuern, die die Zeitvorgabe, Dauer und Menge des Stroms, der von jeder Entladungsschaltung über die IC-Steuerung geleitet wird, regeln.
  • Bei Operation verläuft die Richtung des Stromflusses auf der VBUS-Leitung 701 von dem Stromwandler 750 zu einer Verbrauchervorrichtung, wie etwa einem Mobiltelefon (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 740 angeschlossen ist. Wenn ein PD-Vertrag mit der Verbrauchervorrichtung ausgehandelt wird, schaltet die IC-Steuerung 700 den Stromschalter 703 ein, um der Verbrauchervorrichtung Strom mit dem/den ausgehandelten Spannungs- und/oder Strompegel(n) bereitzustellen. Es kann ein negativer Spannungsübergang auf der VBUS-Leitung 701 notwendig sein, wenn der PD-Vertrag dynamisch neu ausgehandelt wird, um die VBUS-Spannung und/oder den VBUS-Strom zu verringern, z. B. wenn die Verbrauchervorrichtung mit dem Laden ihrer Batterie fertig ist. In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken schaltet die Entladungssteuerungslogik der IC-Steuerung 700 als Reaktion die dieinterne(n) Entladungsschaltung(en) ein, um die VBUS-Spannung an den Knoten 705 und/oder 707 zu reduzieren. Die Entladungssteuerungslogik schaltet die Entladungsschaltungen aus und beendet das Entladen, wenn die Spannung auf der VBUS-Leitung 701 den niedrigeren Spannungspegel erreicht, der durch den neuen PD-Vertrag erfordert wird.
  • 8 illustriert ein beispielhaftes USB-Typ-A/Typ-C-Autoladegerät mit zwei Anschlüssen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die IC-Steuerung 800 kann in einem Chipgehäuse angeordnet sein und umfasst ein USB-PD-Teilsystem, das in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung konfiguriert ist. Die IC-Steuerung 800 ist konfiguriert, um einen PD-Vertrag mit einer Verbrauchervorrichtung (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 840 angeschlossen ist, auszuhandeln. Der USB-Typ-C-Anschluss 840 ist typischerweise mit einer Typ-C-Buchse assoziiert, es sollte jedoch verstanden werden, dass verschiedene Ausführungsformen des USB-Typ-C-Anschlusses stattdessen mit einem Typ-C-Stecker assoziiert sein können. Die Batterie 850 ist eine GS-Stromquelle, wie etwa z. B. eine Autobatterie. Die Batterie 850 ist mit einem Regler 860 gekoppelt, der konfiguriert ist, um die durch die Batterie bereitgestellte Spannung auf der VBUS-Leitung 801 basierend auf Aktivierungs- und Rückkopplungssignalen von Ausgangsstiften der IC-Steuerung 800 zu steuern. Die Batterie 850 ist außerdem mit dem Regler 865 gekoppelt, der konfiguriert ist, um die durch die Batterie dem USB-Typ-A-Anschluss 845 bereitgestellte Spannung auf einer VBUS-Leitung zu steuern. Der Regler 865 wird basierend auf Aktivierungs- und Spannungs-Auswahl-Signalen von Ausgangsstiften der IC-Steuerung 800 gesteuert, um VBUS-Spannungen und Ströme in Übereinstimmung mit älteren USB-Spezifikationen (wie etwa z. B. die USB-2.0-Spezifikation, die USB-Batterieladungsspezifikation Rev. 1.1/1.2 etc.) bereitzustellen, um USB-fähige Vorrichtungen über den USB-Typ-A-Anschluss zu laden. In einigen Ausführungsformen kann die IC-Steuerung 800 mit einem Ladungs-Detektions-Block für den USB-Typ-A-Anschluss 845 konfiguriert sein und kann eine Option zum Aktivieren oder Deaktivieren der USB-Typ-A-Ladung bereitstellen.
  • Die IC-Steuerung 800 ist mit der VBUS-Leitung 801 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Entladung einer VBUS-Spannung während negativer Spannungsübergänge auf dieser zu steuern. Die VBUS-Leitung 801 umfasst einen Stromschalter 803, der als Ein-/Aus-Schaltervorrichtung konfiguriert ist, die von Signalen von einem Ausgangsstift („VBUS_P_CTRL“) eines Gate-Treibers in der IC-Steuerung 800 gesteuert wird. Auf einer Seite des Stromschalters 803 ist ein Stromquellenknoten 805 auf der VBUS-Leitung mit der Batterie 850 gekoppelt. Der Stromquellenknoten 805 ist mit einem Eingangsstift („VBUS_C_DIS“) der IC-Steuerung 800 gekoppelt. Der „VBUS_C_DIS“-Stift ist mit einer dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Stromquellenknoten 805 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Auf der anderen Seite des Stromschalters 803 ist ein Ausgangsknoten 807 auf der VBUS-Leitung mit dem USB-Typ-C-Anschluss 840 gekoppelt. Der Ausgangsknoten 807 ist mit einem anderen Eingangsstift („VBUS_IN_DIS“) der IC-Steuerung 800 gekoppelt. Der „VBUS-IN-DIS“-Stift ist mit einer anderen dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Ausgangsknoten 807 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Der über die dieinternen Entladungsschaltungen der IC-Steuerung 800 nach unten gebrachte Strom wird zu dem Ausgangsstift („GND“) 811 der IC-Steuerung 800 getrieben. Der Massestift 811 ist mit der Masse-GND-Leitung des USB-Typ-C-Anschlusses 840 gekoppelt. Die Entladungssteuerungslogik in der IC-Steuerung 800 ist konfiguriert, um die Operation von jeder Entladungsschaltung separat und unabhängig von der anderen durch Verwendung von Aktivierungs- und Steuersignalen zu steuern, die die Zeitvorgabe, Dauer und Menge des Stroms, der von jeder Entladungsschaltung über die IC-Steuerung geleitet wird, regeln.
  • Bei Operation verläuft die Richtung des Stromflusses auf der VBUS-Leitung 801 von der Batterie 850 zu einer Verbrauchervorrichtung, wie etwa einem Mobiltelefon (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 840 angeschlossen ist. Wenn ein PD-Vertrag mit der Verbrauchervorrichtung ausgehandelt wird, schaltet die IC-Steuerung 800 den Stromschalter 803 ein, um der Verbrauchervorrichtung Strom mit dem/den ausgehandelten Spannungs- und/oder Strompegel(n) bereitzustellen. Es kann ein negativer Spannungsübergang auf der VBUS-Leitung 801 notwendig sein, wenn der PD-Vertrag dynamisch neu ausgehandelt wird, um die VBUS-Spannung und/oder den VBUS-Strom zu verringern, z. B. wenn die Verbrauchervorrichtung mit dem Laden ihrer Batterie fertig ist. In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken schaltet die Entladungssteuerungslogik der IC-Steuerung 800 als Reaktion die dieinterne(n) Entladungsschaltung(en) ein, um die VBUS-Spannung an den Knoten 805 und/oder 807 zu reduzieren. Die Entladungssteuerungslogik schaltet die Entladungsschaltungen aus und beendet das Entladen, wenn die Spannung auf der VBUS-Leitung 801 den niedrigeren Spannungspegel erreicht, der durch den neuen PD-Vertrag erfordert wird.
  • 9 illustriert eine beispielhafte USB-PD-DRP-Anwendung gemäß einer Ausführungsform. Das in Beispiel 9 illustrierte System kann ein USB-Typ-A/Typ-C-Stromspeicher mit zwei Anschlüssen sein, der konfiguriert ist, um entweder als Stromquelle oder Stromsenke zu operieren, oder durch Verwendung eines USB-PD-Stromversorgungsrollenwechsels dynamisch zwischen diesen beiden Rollen zu alternieren. Die IC-Steuerung 900 kann in einem Chipgehäuse angeordnet sein und umfasst ein USB-PD-Teilsystem, das in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung konfiguriert ist. Bei Operation in der Stromquellenrolle ist die IC-Steuerung 900 konfiguriert, um einen PD-Vertrag mit einer Verbrauchervorrichtung (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 940 angeschlossen ist, auszuhandeln. Bei Operation in der Stromsenkenrolle ist die IC-Steuerung 900 konfiguriert, um das Laden der Batterie 950 über den USB-Typ-C-Anschluss 940 zu steuern. Der USB-Typ-C-Anschluss 940 ist typischerweise mit einer Typ-C-Buchse assoziiert, es sollte jedoch verstanden werden, dass verschiedene Ausführungsformen des USB-Typ-C-Anschlusses stattdessen mit einem Typ-C-Stecker assoziiert sein können.
  • Die Batterie 950 ist eine GS-Stromquelle, die eine einzelne Batterie oder ein Batteriepaket mit mehreren in Serie gekoppelten Batterien sein kann. Die Batterie 950 ist mit dem Regler 960 gekoppelt. Wenn die IC-Steuerung 900 in der Stromquellenrolle operiert, ist der Regler 960 konfiguriert, um die bereitgestellte Spannung auf der VBUS-Leitung 901 basierend auf Aktivierungs- und Rückkopplungssignalen von Ausgangsstiften der IC-Steuerung zu steuern. Die Batterie 950 ist auch mit dem Regler 965 gekoppelt. Wenn die IC-Steuerung 900 in der Stromquellenrolle operiert, ist der Regler 965 konfiguriert, um die dem USB-Typ-A-Anschluss 945 durch die Batterie bereitgestellte Spannung auf einer VBUS-Leitung zu steuern. Der Regler 965 wird basierend auf Aktivierungs- und Spannungs-Auswahl-Signalen von Ausgangsstiften der IC-Steuerung 900 gesteuert, um VBUS-Spannungen und Ströme in Übereinstimmung mit älteren USB-Spezifikationen (wie etwa z. B. die USB-2.0-Spezifikation, die USB-Batterieladungsspezifikation Rev. 1.1/1.2 etc.) bereitzustellen, um USB-fähige Vorrichtungen über den USB-Typ-A-Anschluss zu laden. Die Batterie 950 ist auch mit dem Batterieladegerät 970 gekoppelt. Wenn die IC-Steuerung 900 in der Stromsenkenrolle operiert, ist das Batterieladegerät 970 konfiguriert, um die Spannung, die auf der VBUS-Leitung 901 bereitgestellt wird, basierend auf einem Aktivierungssignal von einem Ausgangsstift der IC-Steuerung zu steuern, um die Batterie 950 zu laden. Bei Ausführungsformen, bei denen die Batterie ein Multibatteriepaket ist (wie etwa z. B. ein Laptop-Batteriepaket), kann ein Low-Drop-Out-Regler (LDO-Regler) 980 zwischen der Batterie 950 und einem Eingangsstift („VDDD“) der IC-Steuerung 900 gekoppelt sein, um der IC-Steuerung Operationsstrom bereitzustellen.
  • Die IC-Steuerung 900 ist mit der VBUS-Leitung 901 gekoppelt und ist konfiguriert, um die Entladung einer VBUS-Spannung während negativer Spannungsübergänge auf dieser zu steuern. Die VBUS-Leitung 901 umfasst einen Stromschalter 903, der als Ein-/Aus-Schaltervorrichtung konfiguriert ist, die von Signalen von einem Ausgangsstift („VBUS_P_CTRL“) eines Gate-Treibers in der IC-Steuerung 900 gesteuert wird. Auf einer Seite des Stromschalters 903 ist ein Stromquellenknoten 905 auf der VBUS-Leitung mit dem Regler 960 gekoppelt, der wiederum mit der Batterie 950 gekoppelt ist. Der Stromquellenknoten 905 ist mit einem Eingangsstift („VBUS_C_DIS“) der IC-Steuerung 900 gekoppelt. Der „VBUS_C_DIS“-Stift ist mit einer dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Stromquellenknoten 905 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Auf der anderen Seite des Stromschalters 903 ist ein Ausgangsknoten 907 auf der VBUS-Leitung mit dem USB-Typ-C-Anschluss 940 gekoppelt. Der Ausgangsknoten 907 ist mit einem anderen Eingangsstift („VBUS_IN_DIS“) der IC-Steuerung 900 gekoppelt. Der „VBUS_IN_DIS“-Stift ist mit einer anderen dieinternen Entladungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um Strom von dem Ausgangsknoten 907 nach unten zu bringen, wodurch dessen VBUS-Spannung reduziert wird. Der über die dieinternen Entladungsschaltungen der IC-Steuerung 900 nach unten gebrachte Strom wird zu dem Ausgangsstift („GND“) 911 der IC-Steuerung 900 getrieben. Der Massestift 911 ist mit der Masse-GN D-Leitung des USB-Typ-C-Anschlusses 940 gekoppelt. Die Entladungssteuerungslogik in der IC-Steuerung 900 ist konfiguriert, um die Operation von jeder Entladungsschaltung separat und unabhängig von der anderen durch Verwendung von Aktivierungs- und Steuersignalen zu steuern, die die Zeitvorgabe, Dauer und Menge des Stroms, der von jeder Entladungsschaltung über die IC-Steuerung geleitet wird, regeln.
  • Wenn die IC-Steuerung 900 in der Stromquellenrolle operiert, verläuft die Richtung des Stromflusses auf der VBUS-Leitung 901 von der Batterie 950 zu einer Verbrauchervorrichtung, wie etwa einem Mobiltelefon (nicht gezeigt), die an dem USB-Typ-C-Anschluss 940 angeschlossen ist. Wenn ein PD-Vertrag mit der Verbrauchervorrichtung ausgehandelt wird, schaltet die IC-Steuerung 900 den Stromschalter 903 ein und schaltet den Stromschalter 909 aus und wird der Verbrauchervorrichtung Strom mit dem/den ausgehandelten Spannungs- und/oder Strompegel(n) bereitgestellt. Es kann ein negativer Spannungsübergang auf der VBUS-Leitung 901 notwendig sein, wenn der PD-Vertrag dynamisch neu ausgehandelt wird, um die VBUS-Spannung und/oder den VBUS-Strom zu verringern, z. B. wenn die Verbrauchervorrichtung mit dem Laden ihrer Batterie fertig ist. In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken schaltet die Entladungssteuerungslogik der IC-Steuerung 900 als Reaktion die dieinterne(n) Entladungsschaltung(en) ein, um die VBUS-Spannung an den Knoten 905 und/oder 907 zu reduzieren. Die Entladungssteuerungslogik schaltet die Entladungsschaltungen aus und beendet das Entladen, wenn die Spannung auf der VBUS-Leitung 901 den niedrigeren Spannungspegel erreicht, der durch den neuen PD-Vertrag erfordert wird.
  • Die IC-Steuerung 900 ist auch mit dem Stromschalter 909 gekoppelt, um das Laden der Batterie 950 über den USB-Typ-C-Anschluss 940 zu steuern, wenn sie in der Stromsenkenrolle operiert. Der Stromschalter 909 ist auf der VBUS-Leitung 901 zwischen dem USB-Typ-C-Anschluss 940 und dem Batterieladegerät 970 gekoppelt und ist als Ein-/Aus-Schaltervorrichtung konfiguriert, die von Signalen von einem Ausgangsstift („VBUS_C_CTRL“) eines Gate-Treibers in der IC-Steuerung 900 gesteuert wird.
  • Wenn die IC-Steuerung 900 in der Stromsenkenrolle operiert, verläuft die Richtung des Stromflusses auf der VBUS-Leitung 901 von einem Stromadapter (z. B. einem Wandladegerät), der an dem USB-Typ-C-Anschluss 940 angeschlossen ist, zur Batterie 950. Die IC-Steuerung 900 schaltet den Stromschalter 909 ein, schaltet den Stromschalter 903 aus und aktiviert das Batterieladegerät 970, um die Batterie 950 zu laden. Strom fließt dann auf der VBUS-Leitung 901 von dem USB-Typ-C-Anschluss 940 zur Batterie 950 mit der Spannung und dem Strom, die durch das Batterieladegerät 970 eingestellt sind. Auf diese Art kann die IC-Steuerung 900 in verschiedenen Ausführungsformen ihre Operationsrolle alternieren, um eine USB-PD-DRP-Anwendung zu implementieren.
  • Die hierin beschriebenen Techniken erlauben die Entladung der VBUS-Leitungsspannung auf beliebige von mehreren, programmierbaren Spannungspegeln mit Schutz vor hohen Strömen und anliegender Versorgungsentladung, aber ohne externe Komponenten, wie etwa strombegrenzende Widerstände mit hoher Wattleistung, zu erfordern. Des Weiteren stellen in verschiedenen Ausführungsformen die hierin beschriebenen Techniken Schalttechnik bereit, um den dieinternen Entladungsstrom zu reduzieren, wodurch Ground-Bounce, dieinterner Spannungsabfall und das Risiko der Joule-Erwärmung begrenzt werden.
  • Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Techniken für VBUS-Spannungsentladung können verschiedene Operationen umfassen. Diese Operationen können von Hardwarekomponenten, digitaler Hardware und/oder Firmware und/oder Kombinationen davon durchgeführt und/oder gesteuert werden. Wie hierin 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 Computerprogramm-Produkt implementiert werden, das auf einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium, wie etwa z. B. einem flüchtigen Speicher und/oder nicht flüchtigen Speicher, gespeicherte Anweisungen umfasst. Diese Anweisungen können verwendet werden, um eine oder mehrere Vorrichtungen zu programmieren, die einen oder mehrere Allzweck- oder Sonderzweckprozessoren (wie etwa 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 hierin beschriebenen Operationen für VBUS-Spannungsentladung ausführt/ausführen. Ein computerlesbares Medium kann auch einen oder mehrere Mechanismen umfassen, um Informationen in einer Form (z. B. Software, Verarbeitungsanwendung etc.), die von einer Maschine (z. B. einer Vorrichtung oder einem Computer) lesbar ist, zu speichern oder zu lesen. Das nicht transitorische computerlesbare Speichermedium kann unter anderem ein elektromagnetisches Speichermedium (z. B. Disketten, Festplatten und dergleichen), ein optisches Speichermedium (z. B. CD-ROM), ein magnetooptisches Speichermedium, 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 Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die Patentschrift und Zeichnungen sind demgemäß als illustrativ und nicht beschränkend aufzufassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 15/983596 [0001]
    • US 62/641894 [0001]

Claims (20)

  1. Eine integrierte Schaltung (IC) zum Steuern der Stromübertragung auf einer Universal-Serial-Bus(USB)-Spannungsleitung (VBUS-Leitung), wobei die IC Folgendes beinhaltet: ein USB-Stromlieferungsteilsystem (USB-PD-Teilsystem), wobei das USB-PD Folgendes beinhaltet: eine erste Entladungsschaltung, die konfiguriert ist, um mit einem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden; eine zweite Entladungsschaltung, die konfiguriert ist, um mit einem Ausgangsknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt zu werden; und eine Entladungssteuerungslogik, die mit der ersten Entladungsschaltung und mit der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt ist, wobei die Entladungssteuerungslogik konfiguriert ist, um unabhängig die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um eine Spannung auf der VBUS-Leitung zu entladen.
  2. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei der Stromquellenknoten auf einer Seite eines Stromschalters auf der VBUS-Leitung angeordnet ist und der Ausgangsknoten auf der anderen Seite des Stromschalters auf der VBUS-Leitung angeordnet ist.
  3. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Eingangsstift, der mit der ersten Entladungsschaltung gekoppelt ist; einen zweiten Eingangsstift, der mit der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt ist; und einen oder mehrere Masseausgangsstifte, die mit der ersten Entladungsschaltung und der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt sind.
  4. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, die ferner Firmwareanweisungen beinhaltet, um eine Treiberstärken-Schedule zu steuern, die durch die Entladungssteuerungslogik auf mindestens eine der ersten Entladungsschaltung und zweiten Entladungsschaltung angewandt wird.
  5. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei das USB-PD-Teilsystem ferner einen Spannungsgrenzwertdetektor beinhaltet, der mit der Entladungssteuerungslogik gekoppelt ist, wobei der Spannungsgrenzwertdetektor konfiguriert ist, um die Spannung auf der VBUS-Leitung an dem Stromquellenknoten und an dem Ausgangsknoten zu überwachen.
  6. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 5, wobei der Spannungsgrenzwertdetektor konfiguriert ist, um die Spannung auf der VBUS-Leitung in Bezug auf mehrere Spannungspegel zu überwachen.
  7. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei das USB-PD-Teilsystem ferner eine Schutzlogik beinhaltet, die mit der Entladungssteuerungslogik gekoppelt ist, wobei die Schutzlogik konfiguriert ist, um eine Entladungsrate der Spannung auf der VBUS-Leitung zu überwachen.
  8. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 7, wobei die Schutzlogik konfiguriert ist, um vor einem Entladen einer anliegenden Versorgungsspannung auf der VBUS-Leitung zu schützen.
  9. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 7, wobei die Entladungssteuerungslogik konfiguriert ist, um Multibit-Steuersignale zu generieren, die auf die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung angewandt werden.
  10. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei jede der ersten Entladungsschaltung und der zweiten Entladungsschaltung einen oder mehrere Drain-erweiterten-Feldeffekttransistoren (DEFETs) beinhaltet.
  11. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungssteuerungslogik konfiguriert ist, um die erste Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung mit einer ersten Entladungsrate zu entladen, und um die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um die Spannung auf der VBUS-Leitung mit einer zweiten Entladungsrate zu entladen.
  12. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Entladungssteuerungslogik konfiguriert ist, um das Entladen der Spannung auf der VBUS-Leitung bei einem Nicht-Null-Spannungspegel zu beenden.
  13. Integrierte Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei das USB-PD-Teilsystem ferner Folgendes beinhaltet: einen Spannungsgrenzwertdetektor, der konfiguriert ist, um die Spannung auf der VBUS-Leitung zu überwachen; einen Strommessungsdetektor, der konfiguriert ist, um Strom zu überwachen, der auf einer USB-Masseleitung zurückgeleitet wird; und einen Fehlerdetektor, der mit dem Strommessungsdetektor und mit dem Spannungsgrenzwertdetektor gekoppelt ist, wobei der Fehlerdetektor konfiguriert ist, um ein oder mehrere Fehlerereignisse auf der VBUS-Leitung zu detektieren.
  14. Eine Einrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen Universal-Serial-Bus-Typ-C-Verbinder (USB-Typ-C-Verbinder), wobei der USB-Typ-C-Verbinder eine Spannungs-BUS-Leitung (VBUS-Leitung) beinhaltet; und eine integrierte Schaltung (IC), die gekoppelt ist, um die Stromübertragung auf der VBUS-Leitung zu steuern, wobei die IC Folgendes beinhaltet: eine erste Entladungsschaltung, die mit einem Stromquellenknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist; eine zweite Entladungsschaltung, die mit einem Ausgangsknoten auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist; und eine Entladungssteuerungslogik, die mit der ersten Entladungsschaltung und mit der zweiten Entladungsschaltung gekoppelt ist, wobei die Entladungssteuerungslogik konfiguriert ist, um unabhängig die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung zu steuern, um eine Spannung auf der VBUS-Leitung zu entladen.
  15. Einrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner einen Stromschalter beinhaltet, der auf der VBUS-Leitung gekoppelt ist, wobei der Stromquellenknoten auf einer Seite des Stromschalters angeordnet ist und der Ausgangsknoten auf der anderen Seite des Stromschalters angeordnet ist.
  16. Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die IC Folgendes beinhaltet: einen ersten Eingangsstift, der die erste Entladungsschaltung mit dem Stromquellenknoten koppelt; einen zweiten Eingangsstift, der die zweite Entladungsschaltung mit dem Ausgangsknoten koppelt; und einen oder mehrere Masseausgangsstifte, die die erste Entladungsschaltung und die zweite Entladungsschaltung mit einer lokalen Masse koppeln.
  17. Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die IC konfiguriert ist, um die Übertragung von Strom über die VBUS-Leitung gemäß einer USB-Stromlieferungsspezifikation (USB-PD-Spezifikation) zu steuern.
  18. Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die IC konfiguriert ist, um eine Entladungsrate der Spannung auf der VBUS-Leitung zu steuern.
  19. Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die IC konfiguriert ist, um die Spannung auf der VBUS-Leitung in Bezug auf mehrere Spannungspegel zu überwachen.
  20. Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Einrichtung eine von einem Stromadapter eines persönlichen Computers (PC), einem Mobiltelefonladegerät, einer Wandsteckdose, einem Autoladegerät und einem Stromspeicher ist.
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