DE112019001910T5

DE112019001910T5 - Überstromschutz für universal-serial-bus-typ-c(usb-c)-steckverbindersysteme

Info

Publication number: DE112019001910T5
Application number: DE112019001910.4T
Authority: DE
Inventors: Partha Mondal; Hemant Vispute; Arun Khamesra
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2021-01-21
Also published as: CN112005457A; CN112005457B; US20190319446A1; US10879686B2; WO2019199611A1

Abstract

Ein elektronisches Gerät enthält einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um einen VCONN-Versorgungsanschluss eines USB-C-Controllers (USB-C = Universal Serial Bus Typ C) als Reaktion darauf, dass ein USB-C-Steckverbinder in einer ersten Ausrichtung ist, mit einem ersten CC-Anschluss (CC = Configuration Channel) des USB-C-Controllers zu verbinden. Ein erster Strom kann durch den ersten Schalter fließen. Das elektronische Gerät enthält auch eine Überstromkomponente, die an den ersten Schalter gekoppelt ist. Die Überstromkomponente enthält einen zweiten Schalter, der dem ersten Schalter zugeordnet ist. Der zweite Schalter weist einen zweiten Strom auf, der dem ersten Strom zugeordnet ist. Die Überstromkomponente ist konfiguriert, um basierend auf dem ersten Strom und dem zweiten Strom zu bestimmen, ob der erste Strom größer als ein Schwellenstrom ist. Die Überstromkomponente ist auch konfiguriert, um den ersten Schalter als Reaktion auf das Bestimmen, dass der erste Strom größer als der Schwellenstrom ist, zu schließen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der am 6. Juni 2018 eingereichten, nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 16/001,657 , die die Priorität und den Vorteil der am 12. April 2018 eingereichten, vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/656,804 beansprucht, welche beide durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier einbezogen sind.
GEBIET DER TECHNIK
Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen allgemein USB-Typ-C-Steckverbindersubsysteme (USB = Universal Serial Bus), insbesondere einen Überstromschutz für USB-Typ-C-Steckverbindersubsysteme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verschiedene elektronische Geräte (z. B. Smartphones, Tablets, Notebook-Computer, Laptop-Computer, Hubs, Ladegeräte oder Adapter) sind konfiguriert, um Leistung durch ein USB-C-Steckverbindersystem zu übertragen. Bei einigen Anwendungen ist ein elektronisches Gerät zum Beispiel als ein Leistungsverbraucher zum Aufnehmen von Leistung durch ein USB-C-Steckverbindersystem (z. B. für eine Batterieaufladung) konfiguriert, bei anderen Anwendungen ist ein elektronisches Gerät hingegen als ein Leistungserzeuger zum Bereitstellen von Leistung für ein anderes, durch ein USB-C-Steckverbindersystem mit ihm verbundenes Gerät konfiguriert. Elektronische Geräte sind in der Regel konfiguriert, um Leistung durch Feldeffekttransistoren (FETs) oder andere ähnliche Schaltelemente zu übertragen. In einigen Fällen werden die FETs zum Beispiel infolge eines oder mehrerer elektrischer Fehler, die eventuell im USB-C-Steckverbindersystem aufgetreten sind, möglicherweise anfällig für elektrische Schäden (z. B. Überstrom-, Überspannungs- oder Überhitzungsschäden) .
Figurenliste
Die beschriebenen Ausführungsformen und deren Vorteile werden am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehbar. Aufgrund dieser Zeichnungen bestehen keine Einschränkungen für Änderungen hinsichtlich der Form und der Einzelheiten, die der Fachmann an den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen kann, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen.

1 ist ein Blockschaltbild, das ein IC-Controllersystem (IC = integrierte Schaltung) gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Pinbelegung für Pins, die in einem USB-C-Steckverbinder oder einer USB-C-Buchse enthalten sein können, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
3A ist ein Schaltbild, das einen beispielhaften USB-Controller gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
3B ist ein Schaltbild, das einen beispielhaften USB-Controller gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 ist ein Schaltbild, das einen beispielhaften USB-Controller gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Überstromschutzes für USB-C-Steckverbindersysteme gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6A ist ein Blockschaltbild eines SBU-Kreuzschienenschalters für USB-C-Steckverbindersysteme gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6B ist ein Blockschaltbild eines DP/DM-Schalters für USB-C-Steckverbindersysteme gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
7 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Vorrichtung, die einen oder mehrere der hierin beschriebenen Vorgänge gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durchführen kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin werden verschiedene Ausführungsformen von Techniken für einen Überstrom- und Überspannungsschutz für USB-C-Steckverbindersysteme in elektronischen Geräten beschrieben. Zu solchen elektronischen Geräten zählen zum Beispiel unter anderem Personal Computer (z. B. Laptop- oder Notebook-Computer), mobile Computergeräte (z. B. Tablets, Tablet-Computer oder E-Reader-Geräte), mobile Kommunikationsgeräte (z. B. Smartphones, Handys, Personal Digital Assistants, Nachrichtenübertragungsgeräte oder Taschen-PCs), Verbindungs- und Ladegeräte (z. B. Hubs, Dockingstationen, Adapter oder Batterieladegeräte), Ton-/Video-/Datenaufnahme- und/oder -wiedergabegeräte (z. B. Kameras, Voicerekorder, Handscanner oder Monitore) sowie andere, ähnliche elektronische Geräte, die USB-Steckverbinder (USB-Schnittstellen) für die Kommunikation und/oder die Batterieaufladung nutzen können.
Ein elektronisches Gerät oder ein System, wie hierin genutzt, wird als „USBfähig“ bezeichnet, wenn das elektronische Gerät oder System mit mindestens einer Version einer USB-Spezifikation konform ist. Zu diesen USB-Spezifikationen gehören beispielsweise unter anderem die USB-Spezifikation Version 2.0, die USB-3.0-Spezifikation, die USB-3.1-Spezifikation und/oder verschiedene Erweiterungen (z. B. On-The-Go oder OTG), Versionen oder Korrekturen. Die USB-Spezifikationen definieren allgemein die Eigenschaften (z. B. Attribute, Protokolldefinition, Transaktionstypen, Busverwaltung oder Programmierschnittstellen) eines differenziellen seriellen Busses, die für das Entwerfen und Fertigen von Standardkommunikationssystemen und -peripheriegeräten erforderlich sind.
Ein USB-fähiges elektronisches Peripheriegerät ist zum Beispiel über einen USB-Port eines USB-fähigen Hostgeräts an das Hostgerät angeschlossen, wodurch ein USB-fähiges System gebildet wird. Ein USB-2.0-Port enthält möglicherweise eine 5-Volt-Stromleitung (z. B. VBUS), ein differenzielles Paar Datenleitungen (die z. B. mit D+ oder DP und D- oder DN bezeichnet werden) und eine Masseleitung (z. B. GND) als Stromrückleitung. Ein USB-3.0-Port stellt zudem die VBUS-, D+-, D-- und GND-Leitungen für eine Abwärtskompatibilität mit USB 2.0 bereit. Außerdem stellt ein USB-3.0-Port zur Unterstützung eines schnelleren differenziellen Busses (des USB-SuperSpeed-Busses) zusätzlich ein differenzielles Paar Sender-Datenleitungen (das mit SSTX+ bzw. SSTX- bezeichnet wird), ein differenzielles Paar Empfänger-Datenleitungen (das mit SSRX+ bzw. SSRX- bezeichnet wird), eine Stromversorgungsleitung für den Strom (die z. B. mit DPWR bezeichnet wird) und eine Masseleitung als Stromrückleitung (die z. B. mit DGND bezeichnet wird) bereit. Ein USB-3.1-Port stellt dieselben Leitungen wie ein USB-3.0-Port für die Abwärtskompatibilität mit USB-2.0- und USB-3.0-Kommunikationen bereit, erhöht jedoch die Performance des SuperSpeed-Busses durch eine Reihe von Merkmalen, die mit Enhanced SuperSpeed bezeichnet werden.
In jüngerer Zeit ist eine neuartige Technologie für USB-Steckverbinder, die mit USB Typ C bezeichnet wird, in verschiedenen Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation definiert worden. Die verschiedenen Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation definieren eine USB-Buchse, einen USB-Stecker und USB-Kabel vom Typ C, die USB-Kommunikationen sowie die Stromversorgung über neuere USB-Stromversorgungsprotokolle, die zum Beispiel in einer oder mehreren Versionen der USB-PD-Spezifikationen (USB-PD = USB Power Delivery) definiert sind, unterstützen können.
Einige elektronische Geräte können mit einer speziellen Variante oder Version der USB-Typ-C-Spezifikation konform sein. Ein „USB-Typ-C-Subsystem“, wie hierin genutzt, bezieht sich zum Beispiel möglicherweise auf eine Hardwareschaltungsanordnung, die durch Firmware und/oder Software in einem IC-Controller steuerbar ist, wobei der IC-Controller konfiguriert und betreibbar ist, um die Funktionen durchzuführen und die Vorgaben zu erfüllen, die in mindestens einer Version der USB-Typ-C-Spezifikation spezifiziert sind. Zu diesen Typ-C-Funktionen und -Vorgaben gehören zum Beispiel unter anderem Daten- und andere Kommunikationen gemäß USB 2.0 und USB 3.0/3.1, elektromechanische Definitionen und Performance-Vorgaben für Typ-C-Kabel, elektromechanische Definitionen und Performance-Vorgaben für Typ-C-Buchsen, elektromechanische Definitionen und Performance-Vorgaben für Typ-C-Steckverbinder oder -Stecker, Vorgaben für Typ C für ältere konfektionierte Kabel und Adapter, Vorgaben für eine auf Typ C basierende Gerätedetektion und Schnittstellenkonfiguration oder Vorgaben für eine optimierte Stromversorgung für Typ-C-Steckverbinder. Ein Typ-C-Port stellt gemäß der einen oder den mehreren USB-Typ-C-Spezifikationen unter anderem VBUS-, D+-, D--, GND-, TX+-, TX--, SSRX+- und SSRX--Leitungen bereit.
Ein Typ-C-Port stellt darüber hinaus auch eine Sideband-Use-Leitung (die z. B. mit SBU bezeichnet wird) für die Signalisierung einer Seitenbandfunktionalität und einen Configuration Channel (der mit CC bezeichnet wird) für die Erkennung, die Konfiguration und die Verwaltung von Verbindungen über ein Typ-C-Kabel bereit. Ein Typ-C-Port kann einem Typ-C-Stecker und einer Typ-C-Buchse zugeordnet werden. Mit Blick auf die Benutzerfreundlichkeit sind der Typ-C-Stecker und die Typ-C-Buchse als ein reversibles Paar ausgelegt, d. h. die Stecker-Buchse-Ausrichtung spielt keine Rolle. Daher stellt ein Standard-Typ-C-Steckverbinder, der sich aus einem Standard-Typ-C-Stecker und einer Standard-Typ-C-Buchse zusammensetzt, unter anderem Pins für vier VBUS-Leitungen, vier Masserückleitungen (GND), zwei D+-Leitungen (DP1 und DP2), zwei D--Leitungen (DN1 und DN2), zwei TX+-Leitungen (z. B. TXP1 und SSTXP2), zwei SSTX-Leitungen (SSTXN1 und SSTXN2), zwei SSRX+-Leitungen (z. B. SSRXP1 und SSRXP2), zwei SSRX--Leitungen (SSRXN1 und SSRXN2), zwei CC-Leitungen (CC1 und CC2) und zwei SBU-Leitungen (z. B. SBU1 und SBU2) bereit.
Einige elektronische Geräte können mit einer speziellen Variante oder Version der USB-PD-Spezifikation konform sein. Die USB-PD-Spezifikation definiert ein Standardprotokoll, das dazu ausgelegt ist, die größtmögliche Funktionalität USB-fähiger Geräte zu ermöglichen, indem eine flexiblere Stromzufuhr zu ihnen hin/von ihnen weg nebst Datenkommunikationen über ein einziges Typ-C-Kabel durch USB-Typ-C-Ports bereitgestellt wird. Die USB-PD-Spezifikation beschreibt zum Beispiel die Architektur, die Protokolle, das Stromversorgungsverhalten, die Parameter und die Kabel, die zum Realisieren der Stromversorgung über USB-Typ-C-Kabel bei einer Leistung von bis zu 100 W nötig sind. Gemäß der USB-PD-Spezifikation können USB-fähige Geräte mehr Strom und/oder höhere oder niedrigere Spannungen über ein USB-Typ-C-Kabel aushandeln, als in älteren USB-Spezifikationen definiert sind. Ein „USB-PD-Subsystem“, wie hierin genutzt, bezieht sich in einigen Ausführungsformen möglicherweise auf eine Hardwareschaltungsanordnung, die durch Firmware und/oder Software in einem IC-Controller steuerbar ist, wobei der IC-Controller konfiguriert und betreibbar ist, um die Funktionen durchzuführen und die Vorgaben zu erfüllen, die in mindestens einer Version der USB-PD-Spezifikation spezifiziert sind.
Ein elektronisches Gerät nutzt in der Regel eine Leistungsübertragungsschaltung (Leistungsweg), um Leistung zum Gerät hin oder vom Gerät weg zu übertragen. Ein Leistungsweg enthält neben weiteren elektronischen Komponenten möglicherweise einen oder mehrere Leistungs-FETs, die in der Leiterbahn in Reihe geschaltet sind, um als Schalter (z. B. „EIN“/„AUS“-Schalter) zu fungieren. Leistungs-FETs unterscheiden sich in einigen wichtigen Eigenschaften von FETs und Transistor-Schaltelementen von anderen Typen, die für andere, nicht zur Leistungsübertragung vorgesehene Anwendungen genutzt werden. Ein Leistungs-FET kann als diskretes Halbleiterschaltelement viel Strom zwischen seiner Source und seinem Drain führen, während er „EIN“ ist, er kann einen geringen Widerstand von seiner Source zu seinem Drain aufweisen, während er „EIN“ ist, und er kann hohen Spannungen von seiner Source zu seinem Drain standhalten, während er „AUS“ ist. Ein Leistungs-FET ist zum Beispiel möglicherweise dadurch gekennzeichnet, dass er Ströme im Bereich von mehreren hundert Milliampere (z. B. 500-900 mA) bis zu ein paar Ampere (z. B. 3-5 A oder mehr) führen und Spannungen im Bereich von 12 V bis 40 V (oder mehr) über seine Source zu seinem Drain standhalten kann. Der Widerstand zwischen der Source und dem Drain eines Leistungs-FET-Bauelements ist zum Beispiel möglicherweise sehr klein, um zum Beispiel den Leistungsverlust durch das Element zu verhindern. Die Beispiele, Implementierungen und Ausführungsformen, die hierin offenbart werden, können Schalter, Transistoren und FETs von unterschiedlichen Typen wie etwa Metalloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), nFETs (z. B. N-MOSFETs) oder pFETS (z. B. P-MOSFETS) nutzen.
1 ist ein Blockschaltbild, das ein IC-Controllersystem 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Der IC-Controller 100 kann gemäß den hierin beschriebenen Techniken für einen Überstrom- und Überspannungsschutz für USB-C-Steckverbindersysteme konfiguriert werden. Bei dem IC-Controller 100 in der Ausführungsform, die in 1 veranschaulicht ist, handelt es sich um einen auf einem IC-Die gefertigten IC-Controller. Bei dem IC-Controller 100 handelt es sich zum Beispiel möglicherweise um ein Einchip-IC-Bauelement aus der Familie der CCGx-USB-Controller, die von der Cypress Semiconductor Corporation in San Jose in Kalifornien entwickelt wurden. In einem weiteren Beispiel handelt es sich bei dem IC-Controller 100 möglicherweise um einen als System-on-Chip (SoC) gefertigten Einchip-IC.
Der IC-Controller 100 kann neben noch weiteren Komponenten ein CPU-Subsystem 102, eine Peripherieverbindungsleitung 114, Systemressourcen 116, verschiedene Ein-/Ausgabe-Blöcke (E/A-Blöcke) (z. B. 118A-118C) und ein USB-Subsystem 124 enthalten. Zusätzlich stellt der IC-Controller 100 eine Schaltungsanordnung und Firmware bereit, die konfiguriert und betreibbar ist, um eine Reihe von Leistungszuständen 122 zu unterstützen. Das CPU-Subsystem 102 kann eine oder mehrere CPUs (Hauptprozessoren) 104, einen Flash-Speicher 106, ein SRAM (Static Random Access Memory) 108 und ein ROM (Read Only Memory) 110, die an die Systemverbindungsleitung 112 gekoppelt sind, enthalten. Bei der CPU 104 handelt es sich um einen geeigneten Prozessor, der in einem System-on-Chip-Element betrieben werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die CPU möglicherweise für einen Energiesparbetrieb mit einem umfassenden Clock Gating optimiert und kann verschiedene innere Controllerschaltungen enthalten, aufgrund derer die CPU in verschiedenen Leistungszuständen betrieben werden kann.
Die CPU enthält zum Beispiel möglicherweise einen Wakeup-Interrupt-Controller, der konfiguriert ist, um die CPU aus einem Schlafzustand zu reaktivieren, wodurch der Strom auf „AUS“ geschaltet wird, wenn der IC-Chip im Schlafzustand ist. Der Flash-Speicher 106 kann ein Programmspeicher von einem beliebigen Typ sein (z. B. ein NAND-Flash-Speicher oder ein NOR-Flash-Speicher), der für das Speichern von Daten und/oder Programmen konfigurierbar ist. Das SRAM 108 kann ein flüchtiger oder nicht flüchtiger Speicher von einem beliebigen Typ sein, der für die Speicherung von Daten und Firmware-/Softwarebefehlen, auf die die CPU 104 zugreift, geeignet ist. Das ROM 110 kann ein beliebiger geeigneter Datenspeicher sein, der für die Speicherung von Boot-Routinen, Konfigurationsparametern und sonstigen System-on-Chip-Firmwareparametern und -einstellungen konfigurierbar ist. Bei der Systemverbindungsleitung 112 handelt es sich um einen Systembus (z. B. einen Advanced High-Performance Bus oder AHB für eine oder mehrere Ebenen), der als eine die verschiedenen Komponenten des CPU-Subsystems 102 aneinander koppelnde Schnittstelle und als eine Daten- und Steuerschnittstelle zwischen den verschiedenen Komponenten des CPU-Subsystems und der Peripherieverbindungsleitung 114 konfiguriert ist.
Bei der Peripherieverbindungsleitung 114 handelt es sich um einen Peripheriebus (z. B. einen AHB für eine oder mehrere Ebenen), der die primäre Daten- und Steuerschnittstelle zwischen dem CPU-Subsystem 102 und seinen Peripherieeinheiten und anderen Ressourcen wie den Systemressourcen 116, den E/A-Blöcken (z. B. 118A-118C) und dem USB-Subsystem 124 bereitstellt. Die Peripherieverbindungsleitung kann verschiedene Controllerschaltungen (z. B. Direct-Memory-Access- oder DMA-Controller) enthalten, die derart programmiert sind, dass sie Daten zwischen Peripherieblöcken transferieren, ohne das CPU-Subsystem zu belasten. In verschiedenen Ausführungsformen handelt es sich je nach der Wahl oder dem Typ der CPU, des Systembusses und/oder des Peripheriebusses bei allen Komponenten des CPU-Subsystems und der Peripherieverbindungsleitung jeweils um unterschiedliche Komponenten.
Die Systemressourcen 116 können verschiedene elektronische Schaltungen enthalten, die den Betrieb des IC-Controllers 100 in seinen verschiedenen Status und Modi unterstützen. Die Systemressourcen 116 enthalten zum Beispiel möglicherweise ein Leistungssubsystem, das die für jeden Controllerstatus/-modus erforderlichen Leistungsressourcen wie zum Beispiel Spannungs- und/oder Stromreferenzen, einen Wakeup-Interrupt-Controller (WIC) oder ein Power-On-Reset (POR) bereitstellt. In einigen Ausführungsformen enthält das Leistungssubsystem der Systemressourcen 116 auch Schaltungen, aufgrund derer der IC-Controller 100 externen Quellen mit etlichen unterschiedlichen Spannungs- und/oder Strompegeln Leistung entnehmen und/oder ihnen Leistung zuführen kann. Die Systemressourcen 116 enthalten möglicherweise auch ein Taktsubsystem, das verschiedene Takte, die vom IC-Controller 100 genutzt werden, bereitstellt, sowie Schaltungen, die verschiedene Controllerfunktionen wie etwa eine externe Zurücksetzung implementieren.
Ein IC-Controller wie etwa der IC-Controller 100 können in verschiedenen Ausführungsformen und Implementierungen E/A-Blöcke und Subsysteme von diversen unterschiedlichen Typen enthalten. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform enthält der IC-Controller 100 zum Beispiel möglicherweise GPIO-Blöcke 118A (GPIO = General Purpose Input Output, universeller Ein-/Ausgang), TCPWM-Blöcke 118B (TCPWM = Timer/Counter/Pulse Width Modulation, Zeitgeber/Zähler/Pulsbreitenmodulation), SCBs (Serial Communication Blocks, Blöcke für serielle Kommunikation) 118C und das USB-Subsystem 124. Die GPIO-Blöcke 118A enthalten Schaltungen, die konfiguriert sind, um verschiedene Funktionen wie zum Beispiel Pull-Ups, Pull-Downs, die Auswahl von Eingabeschwellenwerten, die Eingabe- und Ausgabepufferaktivierung/-deaktivierung oder das Multiplexen von Signalen, die mit verschiedenen E/A-Pins verbunden sind, zu implementieren. Die TCPWM-Blöcke 118B enthalten Schaltungen, die konfiguriert sind, um Zeitgeber, Zähler, Pulsbreitenmodulatoren, Decoder und verschiedene andere zur Bearbeitung von Eingangs-/Ausgangssignalen konfigurierte Analog-/Mischsignalelemente zu implementieren. Die SCBs 118C enthalten Schaltungen, die konfiguriert sind, um verschiedene Schnittstellen für serielle Kommunikation wie zum Beispiel I2C, SPI (Serial Peripheral Interface) oder UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) zu implementieren.
In einigen Ausführungsformen kann das USB-Subsystem 124 gemäß den hierin beschriebenen Techniken verwendet werden und kann zudem eine Unterstützung für USB-Kommunikationen über USB-Ports sowie andere USB-Funktionen wie eine Stromversorgung oder eine Batterieaufladung bereitstellen. Das USB-Subsystem 124 ist in verschiedenen Ausführungsformen zum Beispiel möglicherweise ein USB-PD-Subsystem, ein USB-Typ-C-Subsystem oder beides (z. B. ein USB-Typ-C-Subsystem, das die USB-PD-Funktionalität unterstützt). Das USB-Subsystem 124 enthält möglicherweise einen Typ-C-Transceiver und eine Physical-Layer-Logik (PHY), die als integrierte Basisband-PHY-Schaltung für die Durchführung von verschiedenen Funktionen für eine digitale Codierung/Decodierung (z. B. die Zweiphasenmarkierungscode-BMC-Codierung/-Decodierung oder zyklische Redundanzprüfungen, CRCs) sowie Analogsignalverarbeitungsfunktionen, die bei Physical-Layer-Übertragungen eine Rolle spielen, konfiguriert sind. Das USB-Subsystem 124 kann auch als USB-Controller bezeichnet werden.
In einigen Ausführungsformen kann der IC-Controller 100 (und/oder das USB-Subsystem 124) auch konfiguriert sein, um auf Kommunikationen, die in einer USB-PD-Spezifikation definiert sind, wie zum Beispiel SOP, SOP'- und SOP''-Nachrichten zu reagieren. Wie unten noch näher erörtert wird, kann das USB-Subsystem 124 zudem eine Überstromkomponente 126 (z. B. eine im Chip integrierte Schaltungsanordnung, die als ein Bestandteil des USB-Subsystems 124 enthalten ist) enthalten, um eine oder mehrere Komponenten des IC-Controllers 100 vor möglichen elektrischen Schäden (z. B. Überstrom-, Überspannungs- oder Überhitzungsschäden) zum Beispiel infolge eines oder mehrerer elektrischer Fehler, die im IC-Controller 100 eventuell auftreten, zu schützen. Die Überstromkomponente 126 schützt den IC-Controller 100 zum Beispiel möglicherweise vor Schäden, die sich darauf zurückführen lassen, dass durch das USB-Subsystem 124 zu viel Strom fließt (z. B. weil eine an das USB-Subsystem 124 gekoppelte Stromquelle dem USB-Subsystem 124 zu viel Strom oder einen Überstrom zuführt).
Überstromschutz
2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Pinbelegung 200 für Pins (z. B. Anschlüsse, Leitungen, Drähte oder Leiterbahnen), die in einem USB-C-Steckverbinder oder einer USB-C-Buchse enthalten sein können, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Pinbelegung 200 enthält zwei Mengen von Pins, eine Menge 210 und eine Menge 220. Die Menge 210 enthält von links nach rechts die Pins GND, TX1+, TX1-, VBUS, CC1, D+, D-, SBU1, VBUS, RX2-, RX2+ und GND. Der Pin TX1+ und der Pin TX1- in der Menge 210 werden möglicherweise auch als Pin SSTX1+ bzw. Pin TTTX1- bezeichnet. Die Menge 220 enthält von links nach rechts die Pins GND, RX1+, RX1-, VBUS, SBU2, D-, D+, CC2, VBUS, TX2-, TX2+ und GND. Der Pin TX2+ und der Pin TX2- in der Menge 220 werden möglicherweise auch als Pin SSTX2+ bzw. Pin TTTX2- bezeichnet.
Bei USB-PD-Anwendungen können die zwei Configuration-Channel-Pins (z. B. CC1/CC2) eines USB-Typ-C-Steckverbinders zur Detektion der Kabelausrichtung verwendet werden. Sobald die Kabelausrichtungsdetektion erfolgt ist, wird zum Beispiel ein CC-Pin für VCONN für die Kabel-/Adapterleistung und der andere CC-Pin für die USB-PD-Kommunikation genutzt. Der USB-Controller oder das USB-Subsystem (z. B. das in 1 veranschaulichte USB-Subsystem 124) kann einen oder mehrere zum Koppeln eines CC an eine Strom- oder Spannungsquelle genutzte Schalter enthalten. Der eine oder die mehreren Schalter wird/werden möglicherweise als VCONN-Schalter bezeichnet. Der VCONN-Schalterwiderstand ist möglicherweise gering (z. B. kleiner als 500 mΩ), um eine Versorgung mit Leistung von zum Beispiel maximal 1,5 W über 5 V zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen kann der VCONN-Schalter bei einem Systemebenenfehler leicht in einen Überstromzustand versetzt werden. In diesem Fehlerzustand wird dem VCONN-Schalter möglicherweise zu viel Strom zugeführt. Dadurch kann bewirkt werden, dass durch den VCONN-Schalter Strom fließt (dessen Stromstärke möglicherweise um eine oder mehrere Größenordnungen über dem normalen Nennstrom liegt). Der Überstrom kann daher elektrische und/oder thermische Schäden (z. B. einen Überstrom- oder Überhitzungsschaden) am Schalter sowie an der VCONN-Leistungsquelle bewirken. In einigen Ausführungsformen kann der VCONN-Schalter einen Überstromschutz bei einem Systemebenenfehler enthalten. Die vorliegenden Techniken ermöglichen daher, dass ein Überstromzustand detektiert und der VCONN-Schalter ausgeschaltet wird, um eventuelle elektrische und/oder thermische Schäden infolge eines Überstroms zu vermeiden oder zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel mit Bezug auf die 3, 4 und 5 unten beschrieben, kann die Überstromkomponente 126 (z. B. eine im Chip integrierte Schaltung) des USB-Controllers oder des USB-Subsystems 124 (das in 1 veranschaulicht ist) ein VCONN-Schalterüberstromdetektions- und -schutzschema bereitstellen, das bereitgestellt werden kann, um zum Beispiel den VCONN-Schalter und die VCONN-Leistungsversorgung vor elektrischen und/oder thermischen Schäden infolge eines Überstroms (z. B. vor Schäden, die deswegen auftreten, weil dem USB-Controller oder dem USB-Subsystem 124 von der Strom- oder Spannungsquelle zu viel Strom oder ein Überstrom zugeführt wird) zu schützen.
3A ist ein Schaltbild, das einen beispielhaften USB-Controller 300A gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht. Der USB-Controller 300A ist beispielhaft für das USB-Subsystem 124, das oben in Verbindung mit 1 erörtert worden ist. Der USB-Controller 300A enthält eine Ladungspumpe und eine Schaltersteuerungslogik 305, einen VCONN-Schalter 350 und eine Überstromkomponente 126. Bei der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 handelt es sich möglicherweise um Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination davon, wobei diese konfiguriert ist, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen und den Betrieb des VCONN-Schalters 350 zu steuern. Die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 nutzen Ladungspumpen zum Beispiel möglicherweise zum Bereitstellen einer Spannung für das Gate VGATE des VCONN-Schalters 350, um den VCONN-Schalter 350 zu öffnen. Nach dem Öffnen des VCONN-Schalters 350 kann durch den VCONN-Schalter 350 Strom fließen. Das Öffnen des VCONN-Schalters 350 wird möglicherweise auch als Betätigen des VCONN-Schalters 350, Einschalten des VCONN-Schalters 350 etc. bezeichnet. In einem anderen Beispiel unterbrechen die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 möglicherweise das Bereitstellen einer Spannung für das Gate VGATE des VCONN-Schalters 350, um den Schalter zu schließen. Durch das Schließen des VCONN-Schalters 350 wird verhindert, dass durch den VCONN-Schalter 350 Strom fließt. Das Schließen des VCONN-Schalters 350 wird möglicherweise auch als Trennen des VCONN-Schalters 350, Ausschalten des VCONN-Schalters 350 etc. bezeichnet. Die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 können eine Freigabeeingabe und eine OCP-Eingabe empfangen. Wenn die Freigabeeingabe Low ist (wenn sie z. B. auf „0“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist, um anzuzeigen, dass der VCONN-Schalter 350 geschlossen sein soll), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 schließen. Wenn die Freigabeeingabe High ist (wenn sie z. B. auf „1“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist, um anzuzeigen, dass der VCONN-Schalter 350 geöffnet sein soll), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 öffnen. Wenn der VCONN-Schalter 350 offen ist, können der Strom und die Spannung VPWR_VCONN, die durch den USB-Controller 300A empfangen werden, über einen oder mehrere Pins des USB-C-Steckverbinders 360 für den Verbraucher 370 bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform kann die OCP-Eingabe der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 anzeigen, dass durch die Überstromkomponente 126 ein Überstromzustand detektiert worden ist. Wie oben erörtert, kann ein Überstromzustand eintreten, wenn durch den VCONN-Schalter 350 zu viel Strom fließt. Wenn die OCP-Eingabe High ist (wenn sie z. B. auf „1“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist, um einen Überstromzustand anzuzeigen), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 schließen.
Wie in 3 veranschaulicht, kann die Überstromkomponente 126 konfiguriert sein, um zu detektieren, wenn ein Überstromzustand eintritt. Die Überstromkomponente 126 ist zum Beispiel möglicherweise konfiguriert, um zu detektieren, wenn der durch den VCONN-Schalter 350 fließende Strom größer als ein Schwellenstrom ist, wie unten noch ausführlicher erörtert wird. Die Überstromkomponente 126 kann den Spannungsabfall über den VCONN-Schalter 350 erkennen und mit einer Referenzspannung vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Überstromzustand eingetreten ist, wie unten noch ausführlicher erörtert wird. Wenn die Überstromkomponente 126 bestimmt, dass ein Überstromzustand eingetreten ist, kann die Überstromkomponente 126 ein OCP-Signal generieren, das für die OCP-Eingabe der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 bereitgestellt werden kann, wie oben erörtert.
Wie in 3 veranschaulicht, ist die Überstromkomponente 126 ein Bestandteil des USB-Controllers 300A. Statt zum Beispiel einen zusätzlichen, vom USB-Controller 300A separaten Messwiderstand (oder eine weitere Schaltung) zu nutzen, ist die Überstromkomponente 126 (z. B. die Schaltungen oder Teile der Überstromkomponente 126) im Chip integriert oder ein Bestandteil des USB-Controllers 300A. Dadurch dass die Überstromkomponente 126 in den USB-Controller 300A integriert ist und kein zusätzlicher Messwiderstand genutzt wird, lässt sich der Gesamtwiderstand des VCONN-Schalters reduzieren. Infolge der Reduzierung des Gesamtwiderstands des VCONN-Schalters kann der USB-Controller 300A oder ein an den USB-Controller 300A gekoppeltes Element mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden (z. B. damit weniger Leistung genutzt wird). Dadurch dass die Überstromkomponente 126 in den USB-Controller 300A integriert ist, lassen sich zudem die Kosten für das Element verringern. Indem zum Beispiel der zusätzliche Messwiderstand weggelassen und die Überstromkomponente 126 genutzt wird (wenn z. B. ein zweiter Schalter sowie Vergleicher genutzt werden, wie unten noch ausführlicher erörtert wird), lassen sich die Kosten für den USB-Controller 300A reduzieren.
3B ist ein Schaltbild, das einen beispielhaften USB-Controller 300B gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht. Der USB-Controller 300B ist beispielhaft für das USB-Subsystem 124, das oben in Verbindung mit 1 erörtert worden ist. Der USB-Controller 300B enthält eine Ladungspumpe und eine Schaltersteuerungslogik 305, einen VCONN-Schalter 350 und eine Überstromkomponente 126. Bei der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 handelt es sich möglicherweise um Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination davon, wobei diese konfiguriert ist, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen und den Betrieb des VCONN-Schalters 350 zu steuern, wie oben erörtert. Die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 können eine Freigabeeingabe und eine OCP-Eingabe empfangen. Wenn die Freigabeeingabe Low ist (wenn sie z. B. auf „0“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 schließen. Wenn die Freigabeeingabe High ist (wenn sie z. B. auf „1“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 öffnen. Wenn der VCONN-Schalter 350 offen ist, können der Strom und die Spannung VPWR_VCONN, die durch den USB-Controller 300B empfangen werden, über einen oder mehrere Pins des USB-C-Steckverbinders 360 für den Verbraucher 370 bereitgestellt werden.
Der USB-Controller 300B enthält zudem einen Schalter 460. Die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 können zudem den Betrieb des Schalters 380 ähnlich wie den Betrieb des VCONN-Schalters 350 steuern. Wenn ein USB-C-Steckverbinder in einer ersten Ausrichtung ist, können der Strom und die Spannung VPWR_VCONN, die durch den USB-Controller 300B empfangen werden, durch den VCONN-Schalter 350 fließen, und der Schalter 380 kann einen CC-Anschluss des USB-Controllers 300B an eine Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-Controllers 300B koppeln. Wenn der USB-C-Steckverbinder in einer zweiten Ausrichtung ist, können der Strom und die Spannung VPWR VCONN, die durch den USB-Controller 300B empfangen werden, durch den Schalter 380 fließen, und der VCONN-Schalter 350 kann einen CC-Anschluss des USB-Controllers 300B an eine Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-Controllers 300B koppeln.
In einer Ausführungsform kann die OCP-Eingabe der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 anzeigen, dass durch die Überstromkomponente 126 ein Überstromzustand detektiert worden ist. Wie oben erörtert, kann ein Überstromzustand eintreten, wenn durch den VCONN-Schalter 350 zu viel Strom fließt. Wenn die OCP-Eingabe High ist (wenn sie z. B. auf „1“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist, um einen Überstromzustand anzuzeigen), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 schließen.
Wie in 3 veranschaulicht, kann die Überstromkomponente 126 konfiguriert sein, um zu detektieren, wenn ein Überstromzustand eintritt. Wenn die Überstromkomponente 126 bestimmt, dass ein Überstromzustand eingetreten ist, kann die Überstromkomponente 126 ein OCP-Signal generieren, das für die OCP-Eingabe der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 bereitgestellt werden kann, wie oben erörtert. In einer Ausführungsform kann die Überstromkomponente 126 zudem an den Schalter 380 gekoppelt sein. Dadurch kann die Überstromkomponente 126 bestimmen, wenn ein Überstromzustand eingetreten ist, wenn ein USB-C-Steckverbinder in der zweiten Ausrichtung ist. In einer anderen Ausführungsform enthält der USB-Controller 300B möglicherweise eine zweite Überstromkomponente (z. B. eine zusätzlich vorhandene Überstromkomponente 126), und die zweite Überstromkomponente kann an den Schalter 380 gekoppelt sein.
Wie in 3 veranschaulicht, ist die Überstromkomponente 126 ein Bestandteil des USB-Controllers 300B. Dadurch dass die Überstromkomponente 126 in den USB-Controller 300B integriert ist und kein zusätzlicher Messwiderstand genutzt wird, lässt sich der Gesamtwiderstand des VCONN-Schalters reduzieren. Infolge der Reduzierung des Gesamtwiderstands des VCONN-Schalters kann der USB-Controller 300B oder ein an den USB-Controller 300B gekoppeltes Element mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden (z. B. damit weniger Leistung genutzt wird). Dadurch dass die Überstromkomponente 126 in den USB-Controller 300B integriert ist, lassen sich zudem die Kosten für das Element reduzieren.
4 ist ein Schaltbild, das einen beispielhaften USB-Controller 400 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Der USB-Controller 400 ist beispielhaft für das USB-Subsystem 124, das oben in Verbindung mit 1 erörtert worden ist. Der USB-Controller 400 enthält eine Ladungspumpe und eine Schaltersteuerungslogik 305, einen VCONN-Schalter 350 und eine Überstromkomponente 126. Bei der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 handelt es sich möglicherweise um Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination davon, wobei diese konfiguriert ist, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen und den Betrieb des VCONN-Schalters 350 zu steuern, wie oben erörtert. Die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 können eine Freigabeeingabe und eine OCP-Eingabe empfangen. Wenn die Freigabeeingabe Low ist, können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 schließen. Wenn die Freigabeeingabe High ist, können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 öffnen.
In einer Ausführungsform kann die OCP-Eingabe der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 anzeigen, dass durch die Überstromkomponente 126 ein Überstromzustand detektiert worden ist. Wie oben erörtert, kann ein Überstromzustand eintreten, wenn durch den VCONN-Schalter 350 zu viel Strom fließt. Wenn die OCP-Eingabe High ist (wenn sie z. B. auf „1“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert gesetzt ist, um einen Überstromzustand anzuzeigen), können die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 den VCONN-Schalter 350 schließen.
In einer Ausführungsform kann die Überstromkomponente 126 konfiguriert sein, um zu detektieren, wenn ein Überstromzustand eintritt. Die Überstromkomponente 126 ist zum Beispiel möglicherweise konfiguriert, um zu detektieren, wenn der durch den VCONN-Schalter 350 fließende Strom größer als ein Schwellenstrom ist, wie unten noch ausführlicher erörtert wird. Die Überstromkomponente 126 erkennt den Spannungsabfall über den VCONN-Schalter 350 und kann ihn mit einer Referenzspannung vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Überstromzustand eingetreten ist, wie unten noch ausführlicher erörtert wird. Wenn die Überstromkomponente 126 bestimmt, dass ein Überstromzustand eingetreten ist, kann die Überstromkomponente 126 ein OCP-Signal generieren, das für die OCP-Eingabe der Ladungspumpe und der Schaltersteuerungslogik 305 bereitgestellt werden kann, wie oben erörtert.
Wie in 4 veranschaulicht, enthält die Überstromkomponente 126 einen Schalter 450. Der Schalter 450 ist dem VCONN-Schalter 350 zugeordnet. Der VCONN-Schalter 350 und der Schalter 450 können zum Beispiel parallel geschaltet sein. In einem anderen Beispiel empfangen der Schalter 450 und der VCONN-Schalter 350 möglicherweise denselben Strom. Ein erster Strom, der der Spannung VPWR VCONN zugeordnet ist, kann durch den VCONN-Schalter 350 fließen. Ein zweiter Strom, der dem ersten Strom zugeordnet ist, kann durch den Schalter 450 fließen. Zum Beispiel kann der Strom, der dem VCONN-Schalter 350 zugeführt wird, auch dem Schalter 450 zugeführt werden.
In einer Ausführungsform ist der Schalter 450 möglicherweise ein FET mit der Größe W/L. Die Größe W/L kann als W/L-Verhältnis bezeichnet werden. Der VCONN-Schalter 350 hat möglicherweise die Größe m*(W/L). Daher kann die Größe des Schalters 450 zur Größe des VCONN-Schalters 350 proportional sein. Die Größe des Schalters 450 macht zum Beispiel möglicherweise einen Bruchteil der Größe des VCONN-Schalters 350 aus (z. B. 1/m). Der Schalter 450 kann als Replikat-Schalter oder Replikat-FET bezeichnet werden.
Der erste Strom, der durch den VCONN-Schalter 350 fließt, kann einen Spannungsabfall über den VCONN-Schalter 350 bereitstellen. Dieser Spannungsabfall wird unter Nutzung einer Verstärkerkomponente 411 zusammen mit einem Widerstandsteiler 421 und einer Verstärkerausgangsstufe 431 verstärkt. Der zweite Strom, der durch den Schalter 450 fließt, kann einen Spannungsabfall über den Schalter 450 bereitstellen, der auf dem programmierbaren Strom IREF, der durch eine Stromquelle 430 definiert wird, basiert. Dieser Spannungsabfall wird unter Nutzung einer Verstärkerkomponente 412 zusammen mit einem Widerstandsteiler 422 und einer Verstärkerausgangsstufe 432 verstärkt.
In einer Ausführungsform sind der Widerstandsteiler 421 und der Widerstandsteiler 422, die Verstärkerkomponenten 411 und 412 sowie die Verstärkerausgangsstufen 431 und 432 möglicherweise identisch, sodass der Spannungsabfall über den VCONN-Schalter 350 und der Spannungsabfall über den Schalter 450 gleich stark verstärkt werden. Die Verstärkerkomponente ist beispielsweise ein Operationsverstärker (OpAmp). Der Referenzstrom IREF kann anhand der folgenden Gleichung (1) bestimmt werden: $IREF = IOCP/m$
wobei IOCP der Schwellenstrom ist, bei dem die Überstromkomponente 126 den VCONN-Schalter 350 schließen wird (z. B. der Überstromschwellenwert), und wobei sich die Größe des Schalters 450 auf 1/m der Größe des VCONN-Schalters 350 beläuft.
Die Vergleichskomponente 413 kann sowohl an die Verstärkerkomponente 411 als auch an die Verstärkerkomponente 412 gekoppelt sein. Die Vergleichskomponente 413 kann an einem Eingang (über die Verstärkerkomponente 411) eine Spannung VSEN und an einem anderen Eingang (über die Verstärkerkomponente 412) eine Spannung VREF empfangen. VSEN kann anhand der folgenden Gleichungen (2) und (3) bestimmt werden: $VSEN = VPWR_VCONN - n * (Rds/m) * IOCP$
$VSEN = VPWR_VCONN - n * Rds * IOCP/m$
wobei Rds der Widerstand des Schalters 450, wenn der Schalter 450 offen ist, und VPOWER_VCONN die Spannung des Stroms, der dem VCONN-Schalter 350 und dem Schalter 450 zugeführt wird, und n die Verstärkung der ersten Stufe ist. VREF kann anhand der folgenden Gleichungen (4) und (5) bestimmt werden: $VREF = VPWR_VCONN - n * Rds * IREF$
$VREF = VPWR_VCONN - n * Rds * IOCP/m$
In einer Ausführungsform bestimmt die Überstromkomponente 126 möglicherweise, dass ein Überstromzustand eingetreten ist (z. B. dass der durch den VCONN-Schalter 350 fließende Strom größer als der Schwellenstrom IOCP ist), wenn VSEN kleiner als VREF ist. Wenn VSEN kleiner als VREF ist, kann die Vergleichskomponente 413 einen High-Wert (z. B. eine „1“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert) ausgeben, und die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 können den VCONN-Schalter 350 und/oder den Schalter 450 schließen, um Schäden am USB-Controller 400 oder an anderen an den USB-Controller 400 gekoppelten Elementen zu vermeiden. Wenn VSEN größer als VREF ist, kann die Vergleichskomponente 413 einen Low-Wert (z. B. eine „0“ oder einen beliebigen anderen angemessenen Wert) ausgeben, und die Ladungspumpe und die Schaltersteuerungslogik 305 können zulassen, dass der VCONN-Schalter 350 offen bleibt.
Wie oben erörtert, kann der VCONN-Schalter 350 konfiguriert sein, um einen CC-Anschluss des USB-Controllers 400 (der in 4 nicht veranschaulicht ist) an einen VCONN-Versorgungsanschluss des USB-Controllers (der in 4 nicht veranschaulicht ist), wenn ein USB-C-Steckverbinder in einer ersten Ausrichtung ist, zu koppeln. In einer Ausführungsform ist der VCONN-Schalter 350 möglicherweise konfiguriert, um einen CC-Anschluss des USB-Controllers 400 (der in 4 nicht veranschaulicht ist) an eine Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-Controllers 400 (die in 4 nicht veranschaulicht ist), wenn der USB-Steckverbinder in einer zweiten Ausrichtung ist (z. B. wenn der USB-C-Steckverbinder umgedreht ist), zu koppeln.
In einer Ausführungsform enthält der USB-Controller 400 möglicherweise einen dritten Schalter (z. B. den Schalter 380, der in 3B veranschaulicht ist). Der dritte Schalter kann konfiguriert sein, um einen CC-Anschluss des USB-Controllers 400 (der in 4 nicht veranschaulicht ist) an einen VCONN-Versorgungsanschluss des USB-Controllers (der in 4 nicht veranschaulicht ist), wenn ein USB-C-Steckverbinder in einer ersten Ausrichtung ist, zu koppeln. Der dritte Schalter kann zudem konfiguriert sein, um einen CC-Anschluss des USB-Controllers 400 (der in 4 nicht veranschaulicht ist) an eine Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-Controllers 400 (die in 4 nicht veranschaulicht ist), wenn der USB-C-Steckverbinder in einer zweiten Ausrichtung ist, zu koppeln. Der dritte Schalter und der VCONN-Schalter 350 können zulassen, dass ein USB-C-Steckverbinder reversibel ist (und z. B. in unterschiedlichen Ausrichtungen in eine USB-C-Buchse gesteckt werden kann).
In einer Ausführungsform kann die Überstromkomponente 126 an den dritten Schalter gekoppelt werden. Folglich kann die Überstromkomponente 126 Überstromzustände detektieren, wenn der dritte Schalter an einen VCONN-Versorgungsanschluss des USB-Controllers 400 gekoppelt ist. Die Überstromkomponente 126 kann den dritten Schalter schließen, wenn der durch den dritten Schalter fließende Strom größer als der Stromschwellenwert IOCP ist, wie oben erörtert.
In einer weiteren Ausführungsform ist der dritte Schalter möglicherweise an eine zweite oder zusätzlich vorhandene Überstromkomponente gekoppelt (der USB-Controller 400 enthält z. B. zwei separate Überstromkomponenten). Die zweite oder zusätzlich vorhandene Überstromkomponente enthält zum Beispiel möglicherweise Schalter, Vergleichskomponenten oder Widerstandsteiler, wie oben erörtert. Eine zweite oder zusätzlich vorhandene Überstromkomponente kann Überstromzustände detektieren, wenn der dritte Schalter an einen VCONN-Versorgungsanschluss des USB-Controllers 400 gekoppelt ist. Die zweite oder zusätzlich vorhandene Überstromkomponente kann den dritten Schalter schließen, wenn der durch den dritten Schalter fließende Strom größer als der Stromschwellenwert IOCP ist, wie oben erörtert.
In noch anderen Ausführungsformen werden in der Überstromkomponente 126 möglicherweise andere Bauelemente, Schaltungen oder Komponenten genutzt. Die programmierbare Stromquelle 430 könnte zum Beispiel durch einen programmierbaren Widerstand (z. B. eine Widerstandsleiter mit Anzapfung) ersetzt werden, und die Spannung im programmierbaren Widerstand kann mit der Spannung im VCONN-Anschluss verglichen werden. In einem weiteren Beispiel wird statt der Verstärkerkomponenten 411 und 412 und der Vergleichskomponente 413 möglicherweise ein Analog-Digital-Umsetzer (ADU) genutzt. Wenn statt der Vergleichskomponenten 411 und 412 und der Vergleichskomponente 413 ein ADU genutzt wird, ist die Stromquelle möglicherweise fest eingestellt (also nicht programmierbar), wobei der Stromschwellenwert IOCP durch Vergleichen des ADU-Messwerts mit einem gespeicherten numerischen Schwellenwert einstellbar ist.
Die programmierbare Stromquelle 430 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlich programmiert werden. Zum Beispiel kann ein nicht flüchtiger Speicher oder ein Array von Speicherelementen dazu genutzt werden, um Konfigurationsdaten wie Konfigurationen oder Einstellungen für die programmierbare Stromquelle 430 zu speichern. Die Konfigurationsdaten können in verschiedenen Implementierungen und Ausführungsformen in einem beliebigen geeigneten flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Datenspeicher gespeichert werden, der unter anderem ein Array von Speicherelementen, einen mehrfach programmierbaren Flash-Speicher, mehrfach programmierbare Register oder nur einmal programmierbare Register (OTP-Register), ein RAM-Array oder ein Array von Daten-Flops enthalten kann. In einigen Ausführungsformen können die Firmwarebefehle und die zu ihnen gehörenden Daten im Chip gespeichert werden, während in anderen Ausführungsformen einige (oder alle) Firmwarebefehle und die zu ihnen gehörenden Daten möglicherweise in einem externen Speicher (z. B. einem seriellen EEPROM) gespeichert und durch Execute in Place ausgeführt oder vor der Ausführung oder bei bestimmten Betriebsereignissen (z. B. beim Einschalten oder Zurücksetzen) gelesen und in den flüchtigen Speicher des IC-Controllers 200 geladen werden.
Es versteht sich, dass verschiedene Ausführungsformen verschiedene Mechanismen zum Ermöglichen der Umkonfigurierbarkeit und/oder Umprogrammierbarkeit eines USB-Controllers (und von dessen verschiedenen Komponenten), der gemäß den hierin beschriebenen Techniken betrieben wird, bereitstellen können. Einige Ausführungsformen speichern zum Beispiel möglicherweise Konfigurations- und/oder Programmdaten in Logikschaltungen, die unter Nutzung widerstandsbasierter Sicherungen, die bei der Fertigung des USB-Controllers abgeglichen werden, ein- und ausgeschaltet werden. Zu solchen Sicherungen zählen beispielsweise Lasersicherungen, E-Sicherungen und nicht flüchtige Latches, die einige Eigenschaften von Sicherungen sowie einige Eigenschaften von nicht flüchtigen Speichern aufweisen. In einigen Ausführungsformen erfolgt eine Pinüberbrückung, um die Programmierbarkeit des USB-Controllers zu ermöglichen. Ein Pinüberbrückungsmechanismus kann involvieren, dass mehrere Controllerpins/-anschlüsse (z. B. über Jumper oder Leiterbahnen auf Leiterplatten) an Strom oder Masse angeschlossen werden, sodass jede Eingabe einen Binärwert für den USB-Controller bereitstellt, wobei die bereitgestellten Eingabewerte zusammen als Konfigurationsdaten zum Konfigurieren oder Programmieren einer oder mehrerer Komponenten des Controllers genutzt werden. In einigen Ausführungsformen werden die Konfigurationsdaten zum Programmieren des USB-Controllers möglicherweise als Widerstandskonfigurationsspeicher gespeichert. Es ist zum Beispiel möglicherweise ein Satz Widerstände zwischen einem Satz Pins/Anschlüssen des USB-Controllers sowie an Strom oder Masse angeschlossen, um eine Spannung oder einen Strom, die/der durch einen ADU messbar ist, herzustellen, um einen Binärwert zum Konfigurieren eines oder mehrerer Parameter des Controllers zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen werden die Konfigurationsdaten zum Programmieren des USB-Controllers möglicherweise als Masken-ROM oder Metallmaske gespeichert. Ein Chipfertiger kann zum Beispiel eine einzelne USB-Controller-Chip-Charge individuell herstellen, indem er die Verbindungen vordefinierter innerer Knoten zwischen einer „1“ und einer „0“ ändert und hierzu eine einzige, eigens für diese individuelle Konfiguration vorgesehene Lithografiemaske nutzt, während für die Chargen ansonst immer dieselben Masken verwendet werden, sodass hierdurch für die einzelne Charge von Controllern individuelle Konfigurationsparameter bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass durch verschiedene Ausführungsformen verschiedene Arten der Programmierbarkeit für einen USB-Controller (und dessen Komponenten), der gemäß den hierin beschriebenen Techniken betrieben wird, bereitgestellt werden können. Durch einige Ausführungsformen wird zum Beispiel möglicherweise eine dynamische Programmierbarkeit bereitgestellt, d. h. es werden Konfigurationsänderungen während des normalen Betriebs des USB-Controllers gewöhnlich (jedoch nicht notwendigerweise immer) als Reaktion auf eine Änderung einer oder mehrerer Betriebsbedingungen oder ein externes Kommando sowie basierend auf zuvor in den Controller einprogrammierten Daten jeweils umprogrammiert. Andere Ausführungsformen nutzen eine In-System-Programmierbarkeit, d. h. es werden Konfigurationsänderungen während des normalen Betriebs des USB-Controllers als Reaktion auf ein externes Kommando sowie basierend auf neuen, in den Controller in Verbindung mit dem Kommando heruntergeladenen Konfigurationsdaten jeweils umprogrammiert. In einigen Ausführungsformen wird der USB-Controller möglicherweise bereits bei seiner Fertigung oder erst bei der Fertigung eines Endprodukts (z. B. eines Steckernetzteils, einer Wandsteckdose, eines Kfz-Ladegeräts oder einer Powerbank) mit einer Werksprogrammierung versehen. Der IC-Controller kann zum Beispiel während der Fertigung mittels verschiedener Mechanismen programmiert werden, etwa durch Firmwarebefehle, die in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, eine Pinüberbrückung, eine Widerstandsprogrammierung, laserabgeglichene Sicherungen, nicht flüchtige Latches oder OTP-Register.
5 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Überstromschutzes für USB-C-Steckverbindersysteme gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 500 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. eine Schaltungsanordnung, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Prozessor, ein Verarbeitungselement, einen Hauptprozessor (CPU), einen Mehrkernprozessor oder ein System-on-Chip (SoC)), Software (z. B. Befehle, die in einem Verarbeitungselement laufen gelassen/ausgeführt werden), Firmware (z. B. Mikrocode) oder eine Kombination davon beinhalten kann. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 500 durch ein USB-Subsystem (z. B. das USB-Subsystem 124, das in 1 veranschaulicht ist), einen USB-Controller (z. B. den USB-Controller 300A, den USB-Controller 300B und den USB-Controller 400, die in den 3A, 3B bzw. 4 veranschaulicht sind) oder eine Überstromkomponente (z. B. die Überstromkomponente 126, die in den 1, 3 bzw. 4 veranschaulicht ist) durchgeführt werden.
Das Verfahren 500 beginnt am Block 505 damit, dass eine Ausrichtung eines USB-C-Steckverbinders, der in eine mit einem USB-C-Controller gekoppelte USB-C-Buchse gesteckt ist, detektiert wird. Am Block 510 bei dem Verfahren 500 wird eine VCONN-Versorgung über einen ersten Schalter basierend auf der Ausrichtung des USB-C-Steckverbinders an einen ersten CC-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt. Am Block 515 bei dem Verfahren 500 wird ein Control-Channel-PHY des USB-C-Controllers über einen zweiten Schalter basierend auf der Ausrichtung des USB-C-Steckverbinders an einen zweiten CC-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt. Am Block 520 bei dem Verfahren 500 wird unter Nutzung des ersten Schalters und eines dritten Schalters, der dem ersten Schalter zugeordnet ist, detektiert, dass ein durch den ersten Schalter fließender Strom größer als ein Schwellenstrom ist. Am Block 525 bei dem Verfahren 500 wird als Reaktion auf das Bestimmen, dass der durch den ersten Schalter fließende Strom größer als der Schwellenstrom ist, der erste Schalter geschlossen.
6A ist ein Blockschaltbild eines SBU-Kreuzschienenschalters 600 für USB-C-Steckverbindersysteme gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 6B ist ein Blockschaltbild eines DP/DM-Schalters 608 für USB-C-Steckverbindersysteme gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einigen Ausführungsformen, wie durch die 6A und 6B veranschaulicht, ist es möglicherweise dienlich, die vorliegenden Techniken mit Bezug auf ein Blockschaltbild eines SBU-Kreuzschienenschalters 600, wie durch 6A veranschaulicht, und ein Blockschaltbild eines DP/DM-Schalters 608, wie in 6B veranschaulicht, zu beschreiben. Der SBU-Kreuzschienenschalter 600 enthält zum Beispiel möglicherweise einen SBU-Schalter-MUX (z. B. einen 2x1-MUX) und einen einzigen 2x2-SBU-Kreuzschienenschalter pro Typ-C-Port. In einigen Ausführungsformen, wie durch 6A näher veranschaulicht, enthält der SBU-Kreuzschienenschalter 600 möglicherweise einen DisplayPort(DP)- oder Thunderbolt(TBT)-Block 602, der eine Auswahl zwischen dem DisplayPort- oder Thunderbolt-Modus und den Routingsignalen an den entsprechenden SBU1 bzw. SUB2 basierend auf der CC-Ausrichtung (z. B. der Typ-C-Steckerausrichtung) (z. B. über eine der beiden Ausrichtungen), wie durch einen Umdrehausrichtungsblock 604 bestimmt, zulassen kann. In einigen Ausführungsformen können gemäß den vorliegenden Techniken für den Fehlerschutzblock 606 des SBU-Kreuzschienenschalters 600 und den Chg/Det-Block 610 des DP/DM-Schalters 608 die Überstromschutzschemata oder die Überstromschutzfunktionalität, wie hierin erörtert, bereitgestellt (z. B. für jede Ausrichtung und jede Richtung des Signalwegs implementiert) werden.
USB-Typ-C-Anwendungsbeispiele
Die Techniken für den Überstrom- und Überspannungsschutz, die hierin beschrieben werden, können in etlichen unterschiedlichen USB-Typ-C-Anwendungen ausgeführt werden. Folgende beispielhafte Typ-C-Anwendungen kommen unter anderem in Frage: eine Downstream-Facing-Port(DFP)-USB-Anwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-Typ-C-Subsystem konfiguriert ist, um einen Downstream-Facing-USB-Port (z. B. in einem USB-fähigen Hostgerät) bereitzustellen; eine Upstream-Facing-Port(UFP)-USB-Anwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-Typ-C-Subsystem dazu verwendet werden kann, um einen Upstream-Facing-USB-Port (z. B. in einem USB-fähigen Peripheriegerät oder Adapter) bereitzustellen; oder eine Dual-Role-Port(DRP)-USB-Anwendung, bei der ein IC-Controller mit einem USB-Typ-C-Subsystem konfiguriert ist, um sowohl DFP- als auch UFP-Anwendungen im selben USB-Port zu unterstützen.
7 veranschaulicht ein beispielhaftes System 700, in dem ein IC-Controller 704 mit einem USB-Typ-C-Subsystem und einem USB-PD-Subsystem konfiguriert ist, um eine DRP-Anwendung bereitzustellen. Bei dem IC-Controller 704 handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel möglicherweise um ein Einchip-IC-Bauelement aus der Familie der CCGx-USB-Controller, die von der Cypress Semiconductor Corporation in San Jose in Kalifornien entwickelt wurden. Im System 700 ist der IC-Controller 704 an eine Typ-C-Buchse 730, an einen DisplayPort-Chipsatz 740, an einen USB-Chipsatz 750, an einen eingebetteten Controller 760, an eine Stromquelle 770 und an ein Ladegerät 780 gekoppelt. Diese Komponenten des Systems 700 können auf einer Leiterplatte (LP) oder einem anderen geeigneten Substrat aufgebracht sowie durch geeignete Mittel wie Leiterbahnen, Leiterzüge, Busse etc. aneinander gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Typ-C-Buchse 730 gemäß einer USB-Typ-C-Spezifikation konfiguriert sein, um Konnektivität durch einen Typ-C-Port bereitzustellen. Der DisplayPort-Chipsatz 740 ist konfiguriert, um eine DisplayPort-Funktionalität durch die Typ-C-Buchse 730 bereitzustellen. Der USB-Chipsatz 750 ist konfiguriert, um Unterstützung für USB-Kommunikationen (z. B. USB-2.0-Kommunikationen) durch die D+/--Leitungen der Typ-C-Buchse 730 bereitzustellen. Der eingebettete Controller 760 ist an den IC-Controller 704 gekoppelt und konfiguriert, um verschiedene Steuerungs- und/oder Datentransferfunktionen im System 700 bereitzustellen. Die Stromquelle 770 kann eine an den IC-Controller 704 gekoppelte DC/DC-Leistungsquelle enthalten.
In einigen Ausführungsformen, wie oben bereits erörtert, enthält der IC-Controller 704 möglicherweise eine Überstromdetektions- und -schutzschaltungsanordnung zum Ausführen der Überstromtechniken, wie oben beschrieben. Weil zum Beispiel, wie in 7 veranschaulicht, die Überstromdetektions- und -schutzschaltungsanordnung als ein Bestandteil des IC-Controllers 704 ausgeführt (z. B. in einem Chip integriert) ist, können einzelne PHY-Control-Channels in einigen Ausführungsformen den CC1- bzw. den CC2-Anschluss des IC-Controllers 704 über eine „direkte Verbindung“ 790 (die sich hierin z. B. möglicherweise auf eine elektrische Verbindung über eine passive Komponente wie einen Widerstand oder einen Kondensator oder auf eine elektrische Verbindung, die eine solche passive Komponente enthält, jedoch nicht auf eine elektrische Verbindung über eine aktive Komponente wie eine Diode oder einen Transistor bezieht) an den CC1- bzw. den CC2-Anschluss der Typ-C-Buchse 730 koppeln.
Genauer kann dadurch, dass ermöglicht wird, dass der CC1- bzw. der CC2-Anschluss des IC-Controllers 704 direkt (z. B. ohne dass eine aktive elektronische Komponente verwendet wird, sodass noch weniger Hardware erforderlich ist) mit dem IC-Controller 704 mit dem CC1- bzw. dem CC2-Anschluss der Typ-C-Buchse 730 verbunden wird, und dass die Überstromdetektions- und -schutzschaltungsanordnung, die als ein Bestandteil des IC-Controllers 704 ausgelegt (z. B. in einem Chip integriert) ist, darin integriert wird, durch die vorliegenden Techniken zum Beispiel die Ansprechzeit verkürzt, die Stückliste in ihrem Umfang reduziert und der Stromverbrauch des Systems 700 verringert werden. Hierdurch können auch Schäden am IC-Controller 704 und an anderen Bauelementen oder Komponenten, die möglicherweise an den IC-Controller gekoppelt sind, verhindert oder reduziert werden.
Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, beziehen sich Begriffe wie „detektieren“, „entkoppeln“, „koppeln“, „öffnen“, „schließen“, „verbinden“, „trennen“, „bestimmen“, „vergleichen“ oder dergleichen auf Aktionen und Prozesse, die durch Computergeräte durchgeführt oder implementiert werden, wobei diese Computergeräte Daten, die als physikalische (elektronische) Größen innerhalb der Register und Speicher des Computergeräts dargestellt werden, manipulieren und in andere Daten umwandeln, wobei diese anderen Daten in ähnlicher Weise als physikalische Größen innerhalb der Computergerätspeicher oder -register oder anderer derartiger Elemente zum Speichern, Übertragen oder Anzeigen von Informationen dargestellt werden. Zudem dienen die Begriffe „erster“, „zweiter“, „dritter“, „vierter“ etc., wie hierin genutzt, als Bezeichnungen zur Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Elementen und sind nicht zwangsläufig Ordinalzahlen, die genau ihrer numerischen Bezeichnung entsprechen.
Die hierin beschriebenen Verfahren und Ausführungsbeispiele beziehen sich nicht zwangsläufig auf einen bestimmten Computer oder eine andere bestimmte Vorrichtung. Es können verschiedene Universalsysteme gemäß den hierin beschriebenen Lehren genutzt werden, oder es kann sich als zweckmäßig erweisen, eine noch speziellere Vorrichtung für die Durchführung der erforderlichen Verfahrensschritte zu entwickeln. Die erforderliche Struktur für diverse dieser Systeme ergibt sich aus der obigen Beschreibung.
Die obige Beschreibung ist als beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen. Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt ist. Der Schutzbereich der Offenbarung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche zu bestimmen, ebenso der gesamte Schutzbereich von Äquivalenten, die die Ansprüche unter Schutz stellen.
Die Singularformen „ein“ und „eine“ sowie „der“, „die“ und „das“, wie hierin genutzt, sollen auch die jeweiligen Pluralformen einschließen, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas Anderes hervorgeht. Ferner versteht es sich, dass die Ausdrücke „beinhaltet“, „beinhaltend“, „kann enthalten“ oder „enthaltend“, wenn sie hierin genutzt werden, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, dass dadurch aber nicht ausgeschlossen wird, dass ein oder mehrere weitere Merkmale, eine oder mehrere weitere ganze Zahlen, ein oder mehrere weitere Schritte, ein oder mehrere weitere Vorgänge, ein oder mehrere weitere Elemente, eine oder mehrere weitere Komponenten oder eine oder mehrere weitere Gruppen davon ebenfalls vorhanden sein oder noch hinzukommen könnten. Deshalb dient die hierin genutzte Terminologie allein dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll keine einschränkende Wirkung haben.
Es ist zudem zu beachten, dass die erwähnten Funktionen/Abläufe in einigen alternativen Implementierungen auch in einer anderen als der Reihenfolge, die in den Figuren gezeigt wird, erfolgen können. Zum Beispiel können zwei nacheinander gezeigte Figuren abhängig von der jeweiligen Funktionalität/vom jeweiligen Ablauf stattdessen auch im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder könnten mitunter auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
Die Verfahrensvorgänge sind zwar in einer speziellen Reihenfolge beschrieben worden, jedoch versteht es sich, dass zwischen den beschriebenen Vorgängen noch andere Vorgänge durchgeführt werden können, dass die beschriebenen Vorgänge so eingestellt werden können, dass sie zeitlich etwas versetzt dazu erfolgen können, oder dass die beschriebenen Vorgänge in einem System, das zulässt, dass die Verarbeitungsvorgänge in verschiedenen der Verarbeitung zugeordneten Intervallen erfolgen, verteilt sein können.
Verschiedene Einheiten, Schaltungen oder andere Komponenten werden möglicherweise als „konfiguriert“ oder „konfigurierbar“, um einen oder mehrere Tasks durchzuführen, beschrieben oder beansprucht. In einem solchen Zusammenhang wird mit den Begriffen „konfiguriert“ und „konfigurierbar“ indirekt auch eine Struktur ausgedrückt, nämlich in der Bedeutung, dass die Einheiten/Schaltungen/Komponenten eine Struktur (z. B. eine Schaltungsanordnung), die den einen oder die mehreren Tasks während des Betriebs durchführt, enthalten. Entsprechend ist es auch möglich zu sagen, dass die Einheit/Schaltung/Komponente konfiguriert oder konfigurierbar ist, um den Task durchzuführen, selbst wenn die genannte Einheit/Schaltung/Komponente gerade nicht im Betrieb ist (z. B. nicht an ist). Die Einheiten/Schaltungen/Komponenten, zu deren Beschreibung Begriffe wie „konfiguriert“ oder „konfigurierbar“ genutzt werden, enthalten Hardware - zum Beispiel Schaltungen, Speicherbausteine, die zum Implementieren des Betriebs ausführbare Programmbefehle speichern, etc. Wird erklärt, dass eine Einheit/Schaltung/Komponente „konfiguriert“ oder „konfigurierbar“ ist, um einen oder mehrere Tasks durchzuführen, erfolgt dies ausdrücklich nicht unter Berufung auf Absatz sechs des United States Code, Bd. 35, § 112 für diese Einheit/Schaltung/Komponente.
Darüber hinaus kann „konfiguriert“ oder „konfigurierbar“ eine Universalstruktur (z. B. eine Universalschaltungsanordnung) einschließen, die durch Software und/oder Firmware (z. B. ein FPGA oder einen Universalprozessor zur Ausführung von Software) manipuliert wird, um so betrieben zu werden, dass sie zur Durchführung des einen oder der mehreren betreffenden Tasks fähig ist. „Konfiguriert“ kann auch einschließen, dass ein Fertigungsprozess (z. B. eine Halbleiterherstellungsanlage) so angepasst wird, dass hierbei für die Implementierung oder Durchführung eines oder mehrerer Tasks angepasste Bauelemente (z. B. integrierte Schaltungen) hergestellt werden. „Konfigurierbar“ ist ausdrücklich nicht anwendbar auf leere Medien, unprogrammierte Prozessoren oder unprogrammierte Universalcomputer oder unprogrammierte programmierbare Logikbausteine, programmierbare Gate-Arrays oder sonstige unprogrammierte Bauelemente, es sei denn, zu ihnen gehören programmierte Medien, die die Möglichkeit bieten, dass das unprogrammierte Bauelement zur Durchführung der offenbarten Funktion(en) konfiguriert wird.
Die vorstehende Beschreibung ist zum Zweck der Erläuterung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch erhebt die obige Erörterung, die zur Veranschaulichung dient, keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt die Erfindung nicht auf genau die Ausführungsformen, die offenbart werden. Denn angesichts der obigen Lehren sind viele Abwandlungen und Änderungen möglich. Die Ausführungsformen sind mit Blick darauf gewählt und beschrieben worden, dass die Prinzipien der Ausführungsformen und ihre praktische Anwendung bestmöglich erläutert werden, um dadurch dem Fachmann die bestmögliche Ausnutzung der Ausführungsformen sowie verschiedener Abwandlungen, soweit diese für die ins Auge gefasste konkrete Nutzung geeignet sind, zu ermöglichen. Demzufolge sind die vorliegenden Ausführungsformen als beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen, und die Erfindung soll nicht auf die hierin aufgeführten Einzelheiten beschränkt sein, sondern kann im Schutzbereich und unter Berücksichtigung von Äquivalenten der beigefügten Ansprüche noch abgewandelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 16/001657 [0001]
US 62/656804 [0001]

Claims

Ein elektronisches Gerät, beinhaltend: einen ersten Transistor, der konfiguriert ist, um einen VCONN-Versorgungsanschluss eines USB-C-Controllers (USB-C = Universal Serial Bus Typ C) als Reaktion darauf, dass ein USB-C-Steckverbinder in einer ersten Ausrichtung ist, mit einem ersten CC-Anschluss (CC = Configuration Channel) des USB-C-Controllers zu verbinden, wobei der erste Transistor zulässt, dass ein erster Strom durch den ersten Transistor fließt; und eine Überstromkomponente, die an den ersten Transistor gekoppelt ist, wobei: die Überstromkomponente einen zweiten Transistor, der dem ersten Transistor zugeordnet ist, beinhaltet; der zweite Transistor zulässt, dass ein zweiter Strom durch den zweiten Transistor fließt; der zweite Strom mit dem ersten Strom korrespondiert; und die Überstromkomponente für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, ob der erste Strom zu größer als ein Schwellenstrom ist, basierend auf dem ersten Strom und dem zweiten Strom; und Schließen des ersten Transistors als Reaktion auf das Bestimmen, dass der erste Strom größer als der Schwellenstrom ist.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1, ferner beinhaltend: einen dritten Transistor, der konfiguriert ist, um einen zweiten CC-Anschluss des USB-C-Controllers als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in der ersten Ausrichtung ist, mit einer Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-C-Controllers zu verbinden.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 2, wobei der dritte Transistor ferner konfiguriert ist, um den VCONN-Versorgungsanschluss des USB-C-Controllers als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in einer zweiten Ausrichtung ist, mit dem ersten CC-Anschluss des USB-C-Controllers zu verbinden.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 3, wobei die Überstromkomponente für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, ob ein dritter Strom, der durch den dritten Transistor fließen soll, größer als der Schwellenstrom ist, basierend auf dem zweiten Strom und dem dritten Strom; und Schließen des dritten Transistors als Reaktion auf das Bestimmen, dass der zweite Strom größer als der Schwellenstrom ist, wobei der zweite Strom als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in der zweiten Ausrichtung ist, dem dritten Strom zugeordnet wird.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 3, ferner beinhaltend: eine zweite Überstromkomponente, die an den dritten Transistor gekoppelt ist, wobei: ein dritter Strom durch den dritten Transistor fließt; die zweite Überstromkomponente einen vierten Transistor, der dem dritten Transistor zugeordnet ist, beinhaltet, wobei der vierte Transistor einen vierten Strom, der dem dritten Strom zugeordnet ist, aufweist; und die zweite Überstromkomponente für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, ob der dritte Strom größer als der Schwellenstrom ist, basierend auf dem dritten Strom und dem vierten Strom; und Schließen des dritten Transistors als Reaktion auf das Bestimmen, dass der zweite Strom größer als der Schwellenstrom ist.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei der erste Transistor einen ersten Feldeffekttransistor (FET) beinhaltet und der zweite Transistor einen zweiten FET beinhaltet.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 6, wobei der erste FET eine erste Größe aufweist, wobei der zweite FET eine zweite Größe aufweist und wobei die zweite Größe proportional kleiner als die erste Größe ist.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die Überstromkomponente ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Verstärker, der an den ersten Transistor gekoppelt ist; und einen zweiten Verstärker, der an den zweiten Transistor gekoppelt ist.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 8, wobei die Überstromkomponente ferner Folgendes beinhaltet: einen dritten Vergleicher, der an den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker gekoppelt ist, wobei der dritte Vergleicher konfiguriert ist, um basierend auf dem ersten Strom und dem zweiten Strom zu bestimmen, ob der erste Strom größer als der Schwellenstrom ist.
Elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1, ferner beinhaltend eine Stromquelle, die an den zweiten Transistor gekoppelt ist, wobei die Stromquelle konfiguriert ist, um den Schwellenstrom einzustellen.
Ein System, beinhaltend: eine USB-C-Buchse, die konfiguriert ist, um einen USB-C-Steckverbinder aufzunehmen; einen ersten Transistor, der an die USB-C-Buchse gekoppelt und konfiguriert ist, um einen VCONN-Versorgungsanschluss eines USB-C-Controllers als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in einer ersten Ausrichtung ist, mit einem ersten CC-Anschluss des USB-C-Controllers zu verbinden, wobei der erste Transistor zulässt, dass ein erster Strom durch den ersten Transistor fließt; und eine Überstromkomponente, die an den ersten Transistor gekoppelt ist, wobei: die Überstromkomponente einen zweiten Transistor, der dem ersten Transistor zugeordnet ist, beinhaltet; der zweite Transistor zulässt, dass ein zweiter Strom durch den zweiten Transistor fließt; der zweite Strom mit dem ersten Strom korrespondiert; und die Überstromkomponente für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, ob der erste Strom größer als ein Schwellenstrom ist, basierend auf dem ersten Strom und dem zweiten Strom; und Schließen des ersten Transistors als Reaktion auf das Bestimmen, dass der erste Strom größer als der Schwellenstrom ist.
System gemäß Anspruch 11, ferner beinhaltend: einen dritten Transistor, der konfiguriert ist, um einen zweiten CC-Anschluss des USB-C-Controllers als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in der ersten Ausrichtung ist, mit einer Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-C-Controllers zu verbinden.
System gemäß Anspruch 12, wobei der dritte Transistor ferner konfiguriert ist, um den VCONN-Versorgungsanschluss des USB-C-Controllers als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in einer zweiten Ausrichtung ist, mit dem ersten CC-Anschluss des USB-C-Controllers zu verbinden.
System gemäß Anspruch 13, wobei die Überstromkomponente für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, ob ein dritter Strom, der durch den dritten Transistor fließen soll, größer als der Schwellenstrom ist, basierend auf dem zweiten Strom und dem dritten Strom; und Schließen des dritten Transistors als Reaktion auf das Bestimmen, dass der zweite Strom größer als der Schwellenstrom ist, wobei der zweite Strom als Reaktion darauf, dass der USB-C-Steckverbinder in der zweiten Ausrichtung ist, dem dritten Strom zugeordnet wird.
System gemäß Anspruch 13, ferner beinhaltend: eine zweite Überstromkomponente, die an den dritten Transistor gekoppelt ist, wobei: ein dritter Strom durch den dritten Transistor fließt; die zweite Überstromkomponente einen vierten Transistor, der dem dritten Transistor zugeordnet ist, beinhaltet, wobei der vierte Transistor einen vierten Strom, der dem dritten Strom zugeordnet ist, aufweist; und die zweite Überstromkomponente für Folgendes konfiguriert ist: Bestimmen, ob der dritte Strom größer als der Schwellenstrom ist, basierend auf dem dritten Strom und dem vierten Strom; und Schließen des dritten Transistors als Reaktion auf das Bestimmen, dass der zweite Strom größer als der Schwellenstrom ist.
System gemäß Anspruch 11, wobei die Überstromkomponente ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Verstärker, der an den ersten Transistor gekoppelt ist; und einen zweiten Verstärker, der an den zweiten Transistor gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 16, wobei die Überstromkomponente ferner Folgendes beinhaltet: einen dritten Vergleicher, der an den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker gekoppelt ist, wobei der dritte Vergleicher konfiguriert ist, um basierend auf dem ersten Strom und dem zweiten Strom zu bestimmen, ob der erste Strom größer als der Schwellenstrom ist.
System gemäß Anspruch 11, ferner beinhaltend eine Stromquelle, die an den zweiten Transistor gekoppelt ist, wobei die Stromquelle konfiguriert ist, um den Schwellenstrom einzustellen.
Ein Verfahren, beinhaltend: Detektieren einer Ausrichtung eines USB-C-Steckverbinders, der in eine mit einem USB-C-Controller gekoppelte USB-C-Buchse gesteckt ist, durch den USB-C-Controller; Koppeln eines VCONN-Versorgungsanschlusses an einen zweiten CC-Anschluss einer Vielzahl von CC-Anschlüssen des USB-C-Controllers basierend auf der Ausrichtung des USB-C-Steckverbinders über einen ersten Transistor; Detektieren, dass ein erster Strom, der durch den ersten Transistor fließt, größer als ein Schwellenstrom ist, unter Nutzung des ersten Stroms und eines zweiten Stroms, der durch einen zweiten Transistor fließt, wobei der zweite Strom mit dem ersten Strom korrespondiert; und als Reaktion auf das Detektieren, dass der erste Strom, der durch den ersten Transistor fließt, größer als der Schwellenstrom ist, Schließen des ersten Transistors.
Verfahren gemäß Anspruch 19, ferner beinhaltend: Koppeln einer Control-Channel-Physical-Layer-Logik (PHY) des USB-C-Controllers an einen ersten CC-Anschluss der Vielzahl von CC-Anschlüssen des USB-C-Controllers.