DE112019001911T5

DE112019001911T5 - Usb-typ-c-seitenbandsignalschnittstellenschaltung

Info

Publication number: DE112019001911T5
Application number: DE112019001911.2T
Authority: DE
Inventors: Arun Khamesra; Anup Nayak; Partha Mondal; Hemant P. Vispute; Ravi Konduru
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2021-01-14
Also published as: WO2019199725A1; US10353853B1; US10990560B2; US20190391950A1; CN112041828A

Abstract

Eine Vorrichtung umfasst einen USB-C-Controller, der als eine erste integrierte Schaltung realisiert ist, wobei der USB-C-Controller ein erstes Paar Anschlüsse zum Kommunizieren über ein erstes Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, ein zweites Paar Anschlüsse zum Kommunizieren über ein zweites Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, und ein drittes Paar Anschlüsse, von denen jeder mit einem entsprechenden SBU1-Anschluss oder SBU2-Anschluss einer Typ-C-Buchse gekoppelt werden soll, beinhaltet. Der Controller umfasst ferner einen Multiplexer, um selektiv das erste Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse und das zweite Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse zu koppeln. Der Controller umfasst ferner eine Reihe kaskadierter Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs), die zwischen dem Multiplexer und jedem Anschluss des dritten Paares Anschlüsse gekoppelt sind.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der US-Patentanmeldung Nummer 16/000,733 , eingereicht am 5. Juni 2018, die den Vorteil der Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 62/656,284 , eingereicht am 11. April 2018, beansprucht, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Offenbarung betrifft das Gebiet elektronischer Schaltungen und insbesondere eine USB-Typ-C-Seitenbandsignalschnittstellenschaltung.
STAND DER TECHNIK
Elektronische Schaltungen können einzelne elektronische Komponenten, wie etwa unter anderem Widerstände, Transistoren, Kondensatoren, Induktoren und Dioden, umfassen, die durch leitfähige Drähte oder Leiterbahnen, durch die elektrischer Strom fließen kann, verbunden sind. Elektronische Schaltungen können unter Verwendung diskreter Komponenten hergestellt oder noch häufiger in einer integrierten Schaltung integriert sein, bei der die Komponenten und Querverbindungen auf einem gemeinsamen Substrat, wie etwa Silizium, gebildet sind.
Figurenliste
Die Offenbarung ist in den Figuren der begleitenden Zeichnungen beispielhaft und nicht beschränkend illustriert.

1 ist ein Blockdiagramm eines USB-Typ-C(USB-C)-Verbinders gemäß einer Ausführungsform.
2A, 2B und 2C sind Abschnitte eines Schaltungsdiagramms einer Einzelport-Thunderbolt®(TBT)-Notebook-Leistungsquellen-/-senkenschaltung gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Schaltungsdiagramm von Unterabschnitten eines USB-C-Controllers gemäß einer Ausführungsform.
4A ist ein Schaltungsdiagramm, das einen USB-C-Controller, der eine USB-Typ-C-Seitenbandsignalschnittstelle integriert, gemäß einer anderen Ausführungsform illustriert.
4B ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Kurzschlussschutzschaltung des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform illustriert.
4C ist ein Schaltungsdiagramm einer IEC-ESD-Schutzschaltung (ESD = Electrostatic Discharge, elektrostatische Entladung) des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform.
4D und 4E sind Schaltungsdiagramme zusätzlicher ESD-Schutzschaltkreise auf der Systemseite des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform.
5A ist ein Schaltungsdiagramm eines Testaufbaus zum Messen eines Übersprechungsparameters und somit eines Isolationspegels zwischen TBT-Sende- und -Empfangssteueranschlüssen (LSTX und LSRX) und Anschlüssen zur Seitenbandverwendung an dem Multiplexer des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform.
5B ist ein Graph, der Ergebnisse der Tests aus 5A gemäß einer Ausführungsform illustriert.
6A ist ein Schaltungsdiagramm eines Testaufbaus zum Messen eines Isolationsparameters bezüglich einer Isolation zwischen einem negativen Hilfsanschluss (AUX_N) und einem ersten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU1) über den Multiplexer des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform.
6B ist ein Graph, der Ergebnisse der Tests aus 6A gemäß einer Ausführungsform illustriert.
7 ist ein Ablaufplan für ein Verfahren zum Ausgestalten eines USB-C-Controllers, um eine Typ-C-Seitenbandschnittstellenschaltung zu bilden, gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine USB-Typ-C-Buchse, die Fähigkeiten zur seitenunabhängigen Verbindung besitzt und für externe physische Verbinder zugänglich ist, kann auf Schnittstellenschaltkreise zur Erkennung einer Umkehrung, auf Multiplexer zur Wechselkorrektur und auf IEC-ESD-Schutz zugreifen. Leitungen zur Seitenbandverwendung (SBU, Sideband Use) können mit zusätzlichem Kurzschlussschutz vor unbeabsichtigten Kurzschlüssen mit einem benachbarten 20V-VBUS-Anschluss bereitgestellt werden. Aktuell gibt es keine One-Die-Lösung (z. B. einen einzelnen Chip mit integrierter Schaltung) für diese Fähigkeiten. Demgemäß müssen bei einer Hardware-Herstellung, die USB-Technologie einbezieht, für die eine oder andere Fähigkeit eventuell externe Komponenten verwendet werden, was beispielsweise die Hochgeschwindigkeitssignalisierung verschlechtern und die Kosten erhöhen kann.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung einen USB-C-Controller, der als eine erste integrierte Schaltung realisiert ist, z. B. als eine Einheit auf einer einzelnen integrierten Schaltung implementiert ist. Der USB-C-Controller kann ein erstes Paar Anschlüsse, das zum Kommunizieren über ein erstes Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, mit einem ersten Host-Controller gekoppelt ist, ein zweites Paar Anschlüsse, das zum Kommunizieren über ein zweites Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, mit einem zweiten Host-Controller gekoppelt ist, und ein drittes Paar Anschlüsse, von denen jeder mit einem entsprechenden SBU1-Anschluss oder SBU2-Anschluss einer Typ-C-Buchse gekoppelt werden soll, umfassen. Die SBU-Anschlüsse gestatten eine Kommunikation in einem alternativen Modus, z. B. über ein Protokoll, das nicht USB ist. Der USB-C-Controller kann ferner einen Multiplexer umfassen, um selektiv das erste Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse und das zweite Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse zu koppeln. Der Controller kann ferner eine Reihe kaskadierter Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs, Low-Voltage N-type Field-Effect Transistors) umfassen, die zwischen dem Multiplexer und jedem Anschluss des dritten Paares Anschlüsse gekoppelt sind. Wenn hierin auf Anschlüsse Bezug genommen wird, versteht es sich, dass hiermit, abhängig von der Implementierung, auf Anschlüsse integrierter Schaltungen, Metallleitungen, Pins und auf andere Eingangs-/Ausgangsverbinder Bezug genommen wird.
1 ist ein Blockdiagramm eines USB-Typ-C(USB-C)-Verbinders 100 gemäß einer Ausführungsform. Viele der Anschlüsse an dem USB-C-Verbinder 100 sind auf der Oberseite und auf der Unterseite repliziert, sodass der USB-C-Verbinder richtig oder verkehrt herum in eine USB-C-Buchse gesteckt werden kann und in beiden Fällen funktioniert. Wer mit dem USB-C-Standard vertraut ist, wird diese Anschlüsse und, mit besonderer Bezugnahme auf die vorliegende Offenbarung, die Anschlüsse zur Seitenbandverwendung (SBU1, SBU2) und die Konfigurationskanalanschlüsse (CC1, CC2) wiedererkennen.
Die SBU-Anschlüsse können zum Kommunizieren über Nicht-USB-Protokolle in einem alternativen Modus dienen, wie etwa die, die aus einer Gruppe von Protokollen ausgewählt sind, die Folgendes umfasst: das DisplayPort(DP)-Protokoll, das HDMI-Protokoll (HDMI = High-Definition Multimedia Interface), das Thunderbolt®(TBT)-Protokoll, das MHL-Protokoll (MHL = Mobile High-Definition Link) und das PCIe-Protokoll (PCle = Peripheral Component Interconnect Express) und dergleichen. Die CC-Anschlüsse (CC = Configuration Channel, Konfigurationskanal) können eine Erkennung der Kabelbefestigung, eine Erkennung der Kabelorientierung, eine Rollenerkennung und eine Erkennung des aktuellen Modus, z. B. Standardmodus oder alternativer Modus, ermöglichen. Der nicht verwendete CC-Anschluss kann zum VCONN-Anschluss werden, welcher USB-C-Controller-Chips in aktiven Kabeln oder Adaptern mit Leistung versorgen kann.
Die VBUS-Anschlüsse können für die Kabelbusleistung verwendet werden und liegen neben den SBU- und CC-Anschlüssen. Beispielsweise befindet sich ein erster Satz VBUS-Anschlüsse angrenzend an den SBU1- und CC1-Anschluss (mit Kasten 101A bezeichnet) und befindet sich ein zweiter Satz VBUS-Anschlüsse angrenzend an den SBU2- und CC2-Anschluss (mit Kasten 101B bezeichnet). Da sich die Seitenwände zwischen den VBUS-Anschlüssen und den Sätzen von SBU- und CC-Anschlüssen abnutzen, erhöht sich die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen ihnen, was einen Fehler verursachen würde. Demgemäß sind bei Schaltschaltkreisen in einem USB-C-Controller an den SBU-Leitungen Kurzschluss- und IEC-ESD-Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen, wie später noch genauer diskutiert. Zusätzliche Anschlüsse umfassen Masseanschlüsse (MASSE), D+/D--Anschlüsse zum Kommunizieren über positive und negative Datenleitungen (DP/DM-Leitungen) und USB-3.1-Sendeempfänger-/ Empfängeranschlüsse (TX/RX).
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 1 können die Position des SBU1-Anschlusses und des SBU2-Anschlusses einerseits und die Position des CC1-Anschlusses und des CC2-Anschlusses andererseits jeweils zwischen der Oberseite und der Unterseite der USB-C-Buchse gewechselt werden. Dies ist aufgrund der USB-Typ-C-Spezifikationsdefinition eines Typ-C-Ports möglich, der mit einem Typ-C-Stecker oder einer Typ-C-Buchse assoziiert sein kann. Um die Verwendung zu erleichtern, sind der Typ-C-Stecker und die Typ-C-Buchse als ein reversibles Paar ausgestaltet, das unabhängig von der Stecker-Buchse-Orientierung arbeitet. Demgemäß kann ein USB-C-Controller, abhängig von der Orientierung des darin platzierten USB-C-Verbinders, Multiplexen zwischen doppelten Anschlüssen auf der Ober- und Unterseite umfassen. Ferner kann über einen beliebigen des CC1- oder des CC2-Anschlusses, der dem CC-Protokoll zur Wechselkorrektur folgen kann, ein Konfigurationskanal(CC)-Signal gesendet werden, um den Multiplexern zu signalisieren, welcher Satz Anschlüsse auszuwählen ist, wie später noch genauer diskutiert.
2 ist ein Schaltungsdiagramm einer Einzelport-Thunderbolt®(TBT)-Notebook-Leistungsquellen-/-senkenschaltung 200 gemäß einer Ausführungsform, für eine Systemumgebung, in der die offenbarte Typ-C-Seitenbandsignalschnittstellenschaltung eingesetzt werden kann. Die Typ-C-Seitenbandsignalschnittstellenschaltung kann auch in anderen USB-Typ-C-Vorrichtungen und -Systemen eingesetzt werden. In Ausführungsformen kann die Schaltung 200 eine Typ-C-Buchse 201, einen USB-C-Controller 202, ein Leistungssubsystem 212, einen TBT-Controller 222, einen eingebetteten Controller 232, einen USB-Host-Controller 242 und einen proprietären Host-Controller 252 umfassen. In Ausführungsformen kann die offenbarte Typ-C-Seitenbandsignalschnittstellenschaltung als Teil des USB-C-Controllers 202 oder in diesen integriert eingesetzt werden. Das Leistungssubsystem 212 kann einen Fünf-Volt(5 V)-Bereitstellungspfad 213, um VBUS_AUS zur Verwendung durch andere USB-C-Schaltkreise zu erzeugen, und einen Leistungsverbraucherpfad 214 zur Versorgung des Leistungssubsystems 212 mit Leistung bereitstellen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Typ-C-Buchse 201 Anschlüsse enthalten, die den Anschlüssen des USB-C-Verbinders 100 aus 1 entsprechen, z. B. VBUS, SBU1, SBU2, D+/D- (Oberseite), D+/D- (Unterseite), CC2, CC1 und MASSE. Diese Anschlüsse können mit entsprechenden Anschlüssen an dem USB-C-Controller 202 gekoppelt sein, nämlich jeweils den Anschlüssen VBUS_C_CTRL, SBU2, SBU1, DPLUS_TOP, DMINUS_TOP, DPLUS_BOT, DMINUS_BOT, CC2 und CC1. Der USB-C-Controller 202 kann für einen Betrieb in einem alternativen Modus konfiguriert sein, der andere Kommunikationsprotokolle ermöglicht, wie bereits diskutiert.
Wie illustriert, kann der USB-C-Controller 202 eine Anzahl zusätzlicher Verbindungen und Schaltkreise umfassen, von denen hier nicht alle relevant sind, und kann als eine einzelne integrierte Schaltung hergestellt sein. Es sei angemerkt, dass der zusätzliche negative Hilfsanschluss (AUX_N), positive Hilfsanschluss (AUX_P), TBT-Sendesteuersignalanschluss (LSTX) und TBT-Empfangssteuersignalanschluss (LSRX) an dem USB-C-Controller 202 mit entsprechenden Anschlüssen an dem TBT-Controller 222 gekoppelt sein können. Beispielsweise können der AUX_N- und AUX_P-Anschluss Hilfssignale zur DisplayPort-Signalisierung bereitstellen und können der LSTX- und LSRX-Anschluss eine TBT-Link-Verwaltung unter Verwendung UART-basierter Technologie (UART = Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, universeller asynchroner Empfänger-Sender) bereitstellen. Ferner können ein positiver Datensystemanschluss (z. B. DPLUS_SYS) und ein negativer Datensystemanschluss (z. B. DMINUS_SYS) des USB-C-Controllers 202 mit DP/DM-Systemleitungen gekoppelt sein, die zu dem USB-Host-Controller 242 weitergeleitet werden. Ein Datensenderanschluss (z. B. UART_TX) und ein Datenempfängeranschluss (z. B. UART_RX) können mit dem proprietären Host-Controller 252 gekoppelt sein. Der proprietäre Host-Controller 252 kann ein proprietärer Controller wie etwa ein Test- und Debug-Controller eines Host-Rechensystems, in dem sich die Schaltung 200 befindet, sein, z. B. des Notebooks oder eines anderen Rechensystems, das den USB-C-Controller 202 hostet.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der eingebettete Controller 232 mit dem USB-C-Controller 202 beispielsweise über eine I2C-Verbindung (I2C = interintegrated circuit, inter-integrierte Schaltung) gekoppelt sein, z. B. einen synchronen, Multi-Master-, Multi-Slave-, paketvermittelten, asymmetrischen oder seriellen Rechnerbus. Der USB-C-Controller 202 kann eine I2C-Adresse umfassen, die durch den SWD_CLK-Anschluss bestimmt wird.
Der USB-C-Controller 202 kann über I2C mit dem Leistungssubsystem 212 kommunizieren, das die Leistung, die den vorgelagerten Typ-C-Ports bereitgestellt wird, verwaltet. Der USB-C-Controller 202 kann auch, basierend auf der Alternative-Modus-Verhandlung, den TBT-Controller 222 über I2C aktualisieren, um Thunderbolt®- oder USB- oder DisplayPort-Protokolldaten weiterzugeben. Der USB-C-Controller 202 kann den Transfer von USB-2.0-D+/D--Leitungen von der Oberseite und Unterseite der Typ-C-Buchse 201 zu den D+/D--Leitungen des TBT-Controllers 222 steuern. Der USB-C-Controller 202 kann auch die Weiterleitung von SBU1- und SBU2-Leitungen von der Typ-C-Buchse 201 zu dem TBT-Controller 222 für die Link-Verwaltung übernehmen. In Ausführungsformen kann der USB-C-Controller 202 einen On-Chip-ESD-Schutz an D+/D-- und SBU-Leitungen sowie einen On-Chip-VBUS-Kurzschlussschutz an SBU- und CC-Leitungen bieten. Einige dieser Fähigkeiten werden weiter unten noch genauer diskutiert.
3 ist ein Schaltungsdiagramm von Unterabschnitten eines USB-C-Controllers 302, der mit einem einzelnen Port assoziiert ist, gemäß einer Ausführungsform. In einer Ausführungsform ist der USB-C-Controller 300 der USB-C-Controller 202 aus 2. Der USB-C-Controller 302 kann eine Konfigurationskanal(CC)-Schnittstellenschaltung 310, eine USB-C-Seitenbandsignalschnittstellenschaltung 330 und eine USB-C-D+/D-Schnittstellenschaltung 360 umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die CC-Schnittstellenschaltung 310 eine Gate-Ansteuerung und 10V-Ladungspumpe 311 und ein Paar Transistorschalter 312 zum Ermöglichen der VCONN-Funktionalität an CC1/CC2 abhängig von der Verbinderrichtung umfassen. Es kann entweder CC1 oder CC2 für das CC-Protokoll verwendet werden und der jeweils andere unter Verwendung der Schalter 312 mit V5V verbunden werden, um Leistung an das Kabel zu liefern. Die CC-Schnittstellenschaltung 310 kann ferner einen Referenzschaltkreis 314 umfassen, um gewisse Typen von Signalen, die über den CC1- und CC2-Anschluss empfangen werden, zu vergleichen und zu erkennen und um ausgehende Steuersignale über den CC1- und CC2-Anschluss zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann die USB-C-Seitenbandsignalschnittstellenschaltung 330 einen Vier-zu-zwei-Multiplexer 332 mit einer Widerstandswertisolation an den Eingängen umfassen, der Schalter, die unter Verwendung einer 5V-Ladungspumpe 328 angesteuert werden, aufweist. Der Vier-zu-zwei-Multiplexer 332 kann ein erstes Paar Anschlüsse (z. B. die Anschlüsse AUX1, AUX2) selektiv mit einem Paar SBU-Anschlüsse (z. B. SBU1, SBU2) koppeln und ein zweites Paar Anschlüsse (z. B. die Anschlüsse LSTX, LSRX) selektiv mit dem Paar SBU-Anschlüsse (z. B. SBU1, SBU2) koppeln. Die GPIO-Kästen (GPIO = General Purpose Input/Output, Ein- und Ausgang für allgemeine Zwecke) können angepasst sein, um Kommunikations-Links von Nicht-USB-Protokollen zu empfangen. In einer Ausführungsform sind die Schalter des Vier-zu-zwei-Multiplexers 332 Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), z. B. insbesondere Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs). In einer Ausführungsform kann die Ladungspumpe 328 die Gates der LVNFETs so ansteuern, dass jeder der LVNFETs in einem linearen Bereich arbeitet und einen Widerstandswert kleiner als sieben Ohm besitzt.
Die LVNFETs können eine „Niederspannung“ in dem Sinne aufweisen, als dass sie bei der vollen Betriebsspannung der Vorrichtung (die z. B. den USB-C-Controller 302 umfasst) arbeiten, wie sie durch das Leistungssubsystem 212 bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen kann diese volle Betriebsspannung 5 V betragen, in einer anderen Ausführungsform beträgt sie 3,3 V oder ist sie eine andere Spannung, die ungefähr 5 V oder weniger betragen kann.
In einigen Ausführungsformen kann eine USB-C-D+/D-Schnittstellenschaltung 360 einen Vier-zu-vier-Multiplexer 362 umfassen, der Schalter umfasst, die ebenfalls durch eine 5 V-Ladungspumpe 358 angesteuert werden. Der Vier-zu-vier-Multiplexer 362 kann selektiv den positiven Datensystemanschluss (DP_SYS) mit einem von dem ersten und zweiten positiven Datenanschluss (DP_TOP, DP_BOT), den Datensenderanschluss (UART_TX) mit einem von dem ersten und zweiten positiven Datenanschluss (DP_TOP, DP_BOT), den negativen Datensystemanschluss (DM_SYS) mit einem von dem ersten und zweiten negativen Datenanschluss (DM_TOP, DM_BOT) und den Datenempfängeranschluss (UART_RX) mit einem von dem ersten und zweiten negativen Datenanschluss (DM_TOP, DM_BOT) koppeln.
In einer Ausführungsform sind die Schalter des Vier-zu-vier-Multiplexers 362 MOSFETs, z. B. insbesondere N-Typ-Feldeffekttransistoren (NFETs). Die 5 V-Ladungspumpe 528 kann eine Ladungspumpe mit niedriger Welligkeit (z. B. eine 5 V-Ladungspumpe mit niedriger Welligkeit) sein, die mit Gates der MOSFETs des Vier-zu-vier-Multiplexers 362 gekoppelt ist. Die Ladungspumpe mit niedriger Welligkeit kann die MOSFETs ansteuern, damit diese in einem linearen Bereich arbeiten und sodass jeder MOSFET einen Widerstandswert kleiner als sieben Ohm besitzt.
In Ausführungsformen kann der Hochgeschwindigkeitsbetrieb der offenbarten USB-C-Controller USB2.0-Hochgeschwindigkeitsdatenraten mit Signalisierungsraten von 480 Mbps, USB2.0-Vollgeschwindigkeitsdatenraten mit Signalisierungsraten von 12 Mbps erreichen, UART-Signalisierung bereitstellen und Zugang zu einem Batterieladegerät für USB-Vorrichtungen bereitstellen.
4A ist ein Schaltungsdiagramm, das einen USB-C-Controller 402, der eine USB-Typ-C-Seitenbandsignalschnittstelle integriert, gemäß einer anderen Ausführungsform illustriert. In einer Ausführungsform ist der USB-C-Controller 402 der USB-C-Controller 202 aus 2 oder der USB-C-Controller 302 aus 3 und kann daher als ein Teil der Schaltungen dieser Figuren betrachtet werden.
Beispielsweise kann der USB-C-Controller 402 ferner auf der Host-Seite ein erstes Paar Anschlüsse 408 umfassen, das einen Datensenderanschluss (LSTX_UART) und einen Datenempfängeranschluss (LSRX_UART) umfasst, die z. B. zum Kommunizieren über das TBT-Protokoll mit dem TBT-Controller 222 gekoppelt werden sollen. Der USB-C-Controller 402 kann ferner auf der Host-Seite das zweite Paar Anschlüsse 410 umfassen, das einen positiven Hilfsanschluss (DP_AUX_P) und einen negativen Hilfsanschluss (DP_AUX_M) umfasst, die z. B. gemäß der Schaltung 200 aus 2 zum Kommunizieren über das DisplayPort(DP)-Protokoll mit dem TBT-Controller 222 gekoppelt werden sollen. Der TBT-Controller 222 kann ein erster Host-Controller sein und in einer anderen Ausführungsform können die Hilfsanschlüsse mit einem zweiten Host-Controller gekoppelt sein, der sich von dem TBT-Controller 222 unterscheidet, um Flexibilität bei der Wahl einer Kommunikation in einem alternativen Modus bereitzustellen.
In Ausführungsformen kann der USB-C-Controller 402 ferner auf der Verbinderseite ein drittes Paar Anschlüsse 412 umfassen, von denen jeder mit einem entsprechenden SBU1-Anschluss oder SBU2-Anschluss der Typ-C-Buchse 201 (1) gekoppelt werden soll. Demgemäß kann das dritte Paar Anschlüsse ein oberer Anschluss für die Seitenbandverwendung (SBU_UP) und ein unterer Anschluss für die Seitenbandverwendung (SBU_DOWN) sein, wobei in dem USB-C-Controller 202 aus 2 jeweils mit SBU1 und SBU2 auf diese Anschlüsse Bezug genommen wird.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der USB-C-Controller 402 ferner einen Multiplexer 406 (z. B. einen Vier-zu-zwei-Multiplexer) umfassen, der aus mehreren Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs) bestehen kann. Beispielsweise kann der Multiplexer 406 einen ersten Satz von vier LVNFETs 406A und einen zweiten Satz von vier LVNFETs 406B umfassen. Der Multiplexer 406 kann selektiv das erste Paar Anschlüsse 408 mit dem dritten Paar Anschlüsse 412 und das zweite Paar Anschlüsse 410 mit dem dritten Paar Anschlüsse 412 auf eine solche Weise koppeln, dass eine Wechselkorrektur zwischen Anschlüssen auf der Ober- und Unterseite des USB-C-Verbinders 100 ermöglicht wird.
Insbesondere kann der erste Satz LVNFETs 406A den Datensenderanschluss und den Datenempfängeranschluss mit einem von dem SBU_UP-Anschluss oder dem SBU_DOWN-Anschluss koppeln, um als Reaktion auf ein Konfigurationskanal(CC)-Signal eine Wechselkorrektur bereitzustellen. Ferner kann der zweite Satz LVNFETs 406B den positiven Hilfsanschluss und den negativen Hilfsanschluss mit einem von dem SBU_UP-Anschluss oder dem SBU_DOWN-Anschluss koppeln, um als Reaktion auf das CC-Signal eine Wechselkorrektur bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann der Datensenderanschluss ein LSTX-Steueranschluss und kann der Datenempfängeranschluss ein LSRX-Steueranschluss des TBT-Protokolls sein und sind der positive Hilfsanschluss und der negative Hilfsanschluss Steueranschlüsse des DP-Protokolls. Andere Protokolle werden ins Auge gefasst, ebenso wie das Koppeln mit unterschiedlichen Host-Controllern, um diese anderen Protokolle zu unterstützen. Auf diese Weise kann der Multiplexer 406, basierend auf dem CC-Signal über einen von dem CC1- oder CC2-Anschluss, eine Wahl eines oder eines anderen möglichen Kommunikationsprotokolls ermöglichen, das in einem alternativen Modus zu verwenden ist.
Der USB-C-Controller 402 kann ferner eine IEC-ESD-Schutzschaltung 420 umfassen, die zwischen dem Multiplexer 406 und dem dritten Satz Anschlüsse 412, z. B. den Anschlüssen SBU_UP und SBU_DOWN, gekoppelt ist. Die 20 V-IEC-ESD-Schutzschaltung 420, die mit Bezugnahme auf 4C genauer diskutiert wird, kann einen ±8 kV-Schutz vor Kontaktentladung und einen ±15 kV-Schutz vor Luftspaltentladung basierend auf einem IEC61000-4-2-Schutz der Stufe 4C bereitstellen. Die 20 V-IEC-ESD-Schutzschaltung 420 kann vor elektrostatischer Entladung schützen und eine bessere Signalintegrität für Hochgeschwindigkeitssignale bereitstellen und zusätzliche Weiterleitungen auf Leiterplattenebene vermeiden, die andernfalls, bei einer Lokalisierung auf einem zweiten Chip mit integrierter Schaltung, der sich von dem Chip, auf dem der Multiplexer 406 angeordnet ist, unterscheidet, erforderlich wären.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der USB-C-Controller 402 ferner eine SCP-Schaltung (SCP = Short-Circuit Protection, Kurzschlussschutz) 422 umfassen, z. B. eine erste SCP-Schaltung 422A und eine zweite SCP-Schaltung 422B. Die erste SCP-Schaltung 422A kann mit dem SBU_UP-Anschluss und die zweite SCP-Schaltung 422B kann mit dem SBU_DOWN-Anschluss des dritten Paares Anschlüsse 412 gekoppelt sein. Die erste SCP-Schaltung 422A und die zweite SCP-Schaltung 422B können identisch sein und werden mit Bezugnahme auf 4B diskutiert. Es sei angemerkt, dass in alternativen Ausführungsformen die Positionen der 20 V-IEC-ESD-Schutzschaltung 420 und der SCP-Schaltung 422 gegenüber den in 4A illustrierten Positionen vertauscht werden können.
In einigen Ausführungsformen umfasst der USB-C-Controller 402 ferner zusätzliche ESD-Schutzschaltkreise 426, die mit der Host-Seite (oder Systemseite) des Multiplexers 406 gekoppelt sind. Die zusätzlichen ESD-Schutzschaltkreise 426 können einen ersten ESD-Schutzschaltkreis 426A, einen zweiten ESD-Schutzschaltkreis 426B, einen dritten ESD-Schutzschaltkreis 426C und einen vierten ESD-Schutzschaltkreis 426D umfassen. Die 20 V-IEC-ESD-Schutzschaltung 420 und die zusätzlichen ESD-Schutzschaltkreise 526 können einen ESD-Klemmenschutz bereitstellen.
4B ist ein Schaltungsdiagramm, das die erste Kurzschlussschutz(SCP)-Schaltung 422A des USB-C-Controllers 402 aus 4A gemäß einer Ausführungsform illustriert. Da die erste SCP-Schaltung 422A und die zweite SCP-Schaltung 422B identisch sind, dient die erste SCP-Schaltung 422A als Beispiel und wird illustriert und diskutiert. Demgemäß kann der in 4B illustrierte Host-Anschluss ein beliebiger von dem ersten und zweiten Satz Anschlüsse 410 und 412 sein, da beliebige dieser Anschlüsse, abhängig von einem Zustand des Multiplexers 406, mit der ersten SCP-Schaltung 422A gekoppelt sein können. Ferner kann der als S/W_M, für „Multiplexer Switch“ (Multiplexerschalter), bezeichnete LVNFET einen beliebigen der vier LVNFETs des Multiplexers 406 darstellen, die mit dem SBU_UP-Anschluss gekoppelt sind.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste SCP-Schaltung 422A eine Ladungspumpe 428 (z. B. eine 5 V-Ladungspumpe), einen Pegelschieber 429, eine Reihe kaskadierter LVNFETs 430 mit Gates, die durch die Ladungspumpe 428 angesteuert werden, und einen Bulk-Schaltersatz 432 (der Firmware, eine Zustandsmaschine oder eine andere Logik umfassen kann) umfassen, um die LVNFET-Schalter des Multiplexers 406 basierend auf einem Aktivierter-Modus-Signal (EN_M, Enabled Mode) selektiv zu steuern. Das Aktivierter-Modus-Signal kann das CC-Signal von einem der Anschlüsse CC1 oder CC2 sein oder darauf reagieren. Der Pegelschieber 429 kann die Spannung von der Ladungspumpe 428 basierend auf einem Eingangssteuersignal auf einen Spannungspegel bringen, der für das Gate des S/W_M-LVNFET, z. B. das Multiplexer-LVNFET-Gate, geeignet ist (wobei „M“ für Multiplexer steht).
Immer noch mit Bezugnahme auf 4B kann der Bulk-Schaltersatz 432 die Bulk-Verbindung des S/W_M-Transistors zwischen MASSE und der Source des S/W_M-Transistors basierend auf dem EN_M-Signal schalten. Dies erfolgt, um einen vorwärts vorgespannten Diodenpfad von dem Host-Anschluss zu dem SBU_UP-Anschluss in dem Fall zu vermeiden, in welchem der Host-Anschluss um einen Diodenabfall höher ist als das Signal an dem SBU_UP-Anschluss. Ferner kann die Verwendung der Ladungspumpe 428 zum Ansteuern der Gates der LVNFETs bewirken, dass die LVNFETs (des Multiplexers 406 und der Reihe kaskadierter LVNFETs 430) in einem linearen Bereich arbeiten und einen Widerstandswert kleiner als sieben Ohm besitzen.
In Ausführungsformen kann die erste SCP-Schaltung 422A ferner einen ersten Kondensator (C₁), einen Schienenwiderstand (R₀) und einen zweiten Kondensator (C₂) umfassen, die in Reihe verbunden sind und zwischen der Ladungspumpe 428 und jedem der Gates der Reihe kaskadierter LVNFETs 430 gekoppelt sind. Die Reihe von LVNFETs 430 kann eine Isolation bereitstellen, um Übersprechungsprobleme zwischen dem LSTX- und LSRX-Anschluss aufgrund nicht differentieller Signalisierung zu vermeiden. Ferner kann die SCP-Schaltung 422A eine Reihe von Widerständen (R₁, R₂, R₃, R₄) umfassen, die zwischen dem Gate des entsprechenden LVNFETs der Reihe kaskadierter LVNFETs 430 und dem zweiten Kondensator gekoppelt sind.
In einer Ausführungsform ist die Reihe kaskadierter LVNFETs 430 eine Reihe von vier kaskadierten LVNFETs, wobei die LVNFETs des Multiplexers 406 und der Reihe von mindestens vier kaskadierten LVNFETs Fünf-Volt-LVNFETs sind und für Schaltkreise des USB-C-Controllers 402 und der Host-Rechenvorrichtung einen Kurzschlussschutz von mindestens 20 Volt bereitstellen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Reihe kaskadierter LVNFETs 430 eine Reihe von mindestens sieben kaskadierten LVNFETs, wobei die LVNFETs des Multiplexers 406 und der Reihe von sieben kaskadierten LVNFETs Drei-Volt-LVNFETs sind und für Schaltkreise des USB-C-Controllers und der Host-Rechenvorrichtung einen Kurzschlussschutz von mindestens 20 Volt bereitstellen.
In Ausführungsformen eines Normalbetriebs (z. B. kein VBUS-Kurzschluss gegenüber SBU_UP) sind die Spannungen der Gates der Schalter (S/W₁, S/W₂, S/W₃ und S/W₄) der mindestens vier kaskadierten LVNFETs 430 gleich der Pumpenspannung der Ladungspumpe 428, z. B. 5 V. In einem solchen Normalbetrieb, wenn die Aktiviere-Modus-Leitung (EN_M) zu dem Bulk-Schaltersatz 432 im „Low“-Zustand ist, ist das Gate des fünften Schalters (S/M_M) auf null Volt und zwischen dem Host-Anschluss (z. B. dem LSTX- oder AUX-Pin) und dem SBU_UP-Anschluss wird kein Spannungssignal übergeben. Wenn der Aktiviere-Modus (EN_M) in den „High“-Zustand geht und alle Schalter (einschließlich des fünften Schalters) auf der Pumpenspannung (z. B. 5 V) sind, dann ist das Spannungssignal an dem Host-Anschluss gleich dem der SBU_UP-Spannung, egal ob „Low“ oder „High“.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann die SCP-Schaltung 422A ferner eine Selbstvorspannungsschaltung 433 umfassen, die mit dem SBU_UP-Anschluss gekoppelt ist, um in dem Fall, in welchem der 20 V-VBUS mit dem SBU_UP-Anschluss kurzgeschlossen ist, selbst vorgespannte Spannungen an Gates der mindestens vier LVNFETs 430, z. B. S/W₁, S/W₂, S/W₃ und S/W₄, zu erzeugen. Der Spannungspegel dieser selbst vorgespannten Spannung an jedem Schalter ist in Tabelle 1 illustriert. TABELLE 1

S/W₁ 16 V 80 % von VBUS

S/W₂ 12 V 60 % von VBUS

S/W₃ 8 V 40 % von VBUS

S/W₄ 4 V 20 % von VBUS
Es sei angemerkt, dass die Spannung an dem Gate von jedem der mindestens vier LVNFETs 430 an dem ersten Schalter (S/W₁), der dem SBU_UP-Anschluss am nächsten ist, mit 16 V am höchsten ist und dann mit zunehmender Entfernung von dem SBU_UP-Anschluss mit jedem Schalter progressiv abnimmt (12 V an S/W₂, 8 V an S/W₃ und 4 V an S/W₄). In dem Fall eines Kurzschlusses an einem oder beiden der SBU-Anschlüsse wird der fünfte Schalter (S/W_M) ausgeschaltet und geht auf null Volt. Zusätzlich wird das Pumpensignal ebenfalls auf null Volt gezogen. Ferner ermöglichen es die Widerstandswerte von jedem der Reihe von Widerständen (R₁, R₂, R₃, R₄), dass die Vorspannungsspannung an dem Gate von jedem der LVNFET-Schalter höher (auf der selbst vorgespannten Spannung) ist, während die Pumpenspannung auf null Spannung gehalten wird, wodurch während eines Kurzschlusses eine Widerstandswertisolation bereitstellt wird.
4C ist ein Schaltungsdiagramm der 20 V-IEC-ESD-Schutzschaltung 420 des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform umfasst die 20 V-ESD-Schutzschaltung 420 eine 20 V-IEC-RC-Rückschnappklemme 431A und 431B, die zwischen jedem des dritten Paares Anschlüsse (z. B. jedem von SBU_UP und SBU_DOWN) und Masse gekoppelt sind.
4D und 4E sind Schaltungsdiagramme zusätzlicher ESD-Schutzschaltkreise auf der Systemseite des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die zusätzlichen ESD-Schutzschaltkreise zusätzliche System-ESD-Schutzschaltkreise für jeden von dem ersten Satz Anschlüsse 410, die mit den Host-Controllern gekoppelt sind, z. B. für jeden von dem Datensenderanschluss (LSTX_UART) und dem Datenempfängeranschluss (LSRX_UART), und für jeden von dem zweiten Satz Anschlüsse 412, z. B. für jeden von dem positiven Hilfsanschluss (DP_AUX_P) und dem negativen Hilfsanschluss (DP_AUX_M).
Insbesondere und mit Bezugnahme auf 4D kann der erste System-ESD-Schutzschaltkreis 426A eine erste HBM-Rückschnappklemme (HBM = Human Body Model, Modell des menschlichen Körpers) 434A umfassen, die mit einer Masse und dem Datensenderanschluss (LSTX_UART) gekoppelt ist. Ferner kann der zweite System-ESD-Schutzschaltkreis 426B eine zweite HBM-Rückschnappklemme 434B umfassen, die mit der Masse und dem Datenempfängeranschluss (LSRX_UART) gekoppelt ist.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 4E kann der dritte System-ESD-Schutzschaltkreis 426C eine dritte HBM-Rückschnappklemme 434C umfassen, die mit der Masse und dem positiven Hilfsanschluss (DP_AUX_P) gekoppelt ist. Ferner kann der vierte System-ESD-Schutzschaltkreis 426D eine vierte HBM-Rückschnappklemme 434D umfassen, die mit der Masse und dem negativen Hilfsanschluss (DP_AUX_M) gekoppelt ist.
5A ist ein Schaltungsdiagramm eines Testaufbaus 500 zum Messen eines Übersprechungsparameters und somit eines Isolationspegels zwischen TBT-Sende- und -Empfangssteueranschlüssen (LSTX und LSRX) und Anschlüssen zur Seitenbandverwendung (SBU1 und SBU2) an dem Multiplexer 406 des USB-C-Controllers 402 aus 4A gemäß einer Ausführungsform. Der Testaufbau 500 kann einen 50-Ohm-Widerstand, der mit den Anschlüssen LSTX und LSRX an den Ausgängen des USB-C-Controllers 402 verbunden ist, und eine Netzwerkanalyseeinheit 504, die mit den Ausgangsanschlüssen SBU1 und SBU2 des USB-C-Controllers 402 verbunden ist, umfassen.
5B ist ein Graph, der Ergebnisse der Tests aus 5A gemäß einer Ausführungsform illustriert. Es sei angemerkt, dass die bei 1 MHz gemessene Isolation -63,18 Dezibel (dB) betrug, was einer minimalen Übersprechung gleichkommt. Andere Messungen sind in den Graph aus 5B eingefügt illustriert.
6A ist ein Schaltungsdiagramm eines Testaufbaus 600 zum Messen eines Isolationsparameters bezüglich einer Isolation zwischen einem negativen Hilfsanschluss (AUX_N) und einem ersten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU1) über den Multiplexer 406 des USB-C-Controllers aus 4A gemäß einer Ausführungsform. Der Testaufbau 600 kann eine Netzwerkanalyseeinheit 604 umfassen, die zwischen dem LSTX- oder dem AUX_N-Anschluss und dem SBU1-Anschluss des USB-C-Controllers 402 aus 4A verbunden ist.
6B ist ein Graph, der Ergebnisse der Tests aus 6A gemäß einer Ausführungsform illustriert. Es sei angemerkt, dass die bei 1 MHz gemessene Isolation -63,5 Dezibel (dB) betrug, was für eine hohe Ausschaltisolation steht. Andere Messungen sind in den Graph aus 5B eingefügt illustriert.
7 ist ein Ablaufplan für ein Verfahren zum Ausgestalten eines USB-C-Controllers, um eine Typ-C-Seitenbandschnittstellenschaltung zu bilden, gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 700 kann von einer Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Mikrocode usw.) beinhaltet. In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren 700 ganz oder teilweise durch einen der hierin diskutierten USB-C-Controller durchgeführt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 700 damit beginnen, dass ein USB-C-Controller, der als eine erste integrierte Schaltung realisiert ist, betrieben wird, wobei der USB-C-Controller einen Multiplexer, eine Reihe kaskadierter Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs), ein erstes Paar Anschlüsse, ein zweites Paar Anschlüsse und ein Paar Anschlüsse zur Seitenbandverwendung (SBU) beinhaltet (710). Das Betreiben des USB-C-Controllers kann wie in beliebigen der Blöcke 720, 730 und/oder 740 illustriert durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Verfahren 700 damit fortfahren, dass durch den Multiplexer das erste Paar Anschlüsse (das mit einem ersten Nicht-USB-Kommunikationsprotokoll assoziiert ist) oder ein zweites Paar Anschlüsse (das mit einem zweiten Nicht-USB-Kommunikationsprotokoll assoziiert ist) ausgewählt wird (720). Das Verfahren 700 kann damit fortfahren, dass das ausgewählte Paar Anschlüsse durch den Multiplexer mit dem Paar SBU-Anschlüsse gekoppelt wird (730). Das Auswählen und Koppeln des ausgewählten Paares Anschlüsse mit dem Paar SBU-Anschlüsse durch den Multiplexer kann als Reaktion auf das oder nach dem Bestimmen der Verbindungsorientierung basierend auf einem oder mehreren CC-Signalen auf dem CC-Kanal des USB-Controllers durchgeführt werden.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 7 kann das Verfahren 700 damit fortfahren, die Reihe kaskadierter (LVNFETs) zwischen dem Multiplexer und jedem von dem Paar SBU-Anschlüsse zu koppeln, um einen Kurzschlussschutz bereitzustellen (740). Der Kurzschlussschutz kann als Reaktion auf das Erkennen eines Kurzschlusses zwischen einem angrenzenden VBUS-Anschluss und einem von dem Paar SBU-Anschlüsse bereitgestellt werden.
In der obigen Beschreibung werden zahlreiche Details dargelegt. Es wird jedoch für einen durchschnittlichen Fachmann, der den Vorteil dieser Offenbarung genießt, offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In einigen Fällen werden gut bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform und nicht im Detail gezeigt, um ein Verschleiern der Beschreibung zu vermeiden.
Einige Abschnitte der detaillierten Beschreibung werden in Form von Algorithmen und symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit anderen Fachleuten am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hierin und allgemein als eine in sich widerspruchsfreie Folge von Schritten gesehen, die zu einem gewünschten Ergebnis führt. Bei den Schritten handelt es sich um solche, die physikalische Manipulationen physikalischer Größen erfordern. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, haben diese Größen die Form elektrischer oder magnetischer Signale, die gespeichert, transferiert, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich zuweilen als praktisch erwiesen, hauptsächlich aus Gründen der allgemeinen Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.
Es sollte jedoch bedacht werden, dass all diese und ähnliche Begriffe mit den eigentlichen physikalischen Größen zu assoziieren sind und lediglich praktische Etiketten sind, mit denen diese Größen versehen wurden. Sofern nicht ausdrücklich anderweitig spezifiziert, wie aus der oben stehenden Erörterung zu entnehmen, ist es selbstverständlich, dass in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie etwa „empfangen“, „anpassen“ oder Ähnliches verwenden, die Aktionen und Prozesse eines Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung bezeichnen, welche(s) Daten, die in den Rechensystemregistern und -speichern als physikalische (z. B. elektronische) Größen dargestellt sind, manipuliert und in andere Daten transformiert, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen innerhalb der Rechensystemspeicher oder -register oder sonstiger derartiger Vorrichtungen zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt werden.
Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hierin verwendet, um als ein Beispiel, Fall oder eine Illustration dienend zu bedeuten. Hierin als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekte oder Ausgestaltungen sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Ausgestaltungen aufzufassen. Vielmehr ist die Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ dazu gedacht, Konzepte auf konkrete Weise zu präsentieren. So wie er in dieser Anmeldung benutzt wird, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstatt eines exklusiven „oder“ bedeuten. Das heißt, dass, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich, „X umfasst A oder B“ irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten soll. Das heißt, dass, wenn X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann in allen vorgenannten Fällen „X umfasst A oder B“ erfüllt ist. Zusätzlich sollten die Artikel wie „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „ein(e) oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich auf eine Singularform hingeleitet wird. Darüber hinaus soll die durchgängige Verwendung des Begriffs „eine Ausführungsform“ nicht bedeuten, dass dieselbe Ausführungsform gemeint ist, soweit nicht als solche beschrieben.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können sich auch auf einen Apparat zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen beziehen. Dieser Apparat kann für die erforderlichen Zwecke speziell hergestellt sein oder kann einen Universalcomputer beinhalten, der durch ein in dem Computer gespeichertes Computerprogramm selektiv aktiviert oder rekonfiguriert wird. Ein solches Computerprogramm kann auf einem nichttransitorischen, computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, jeglicher Art von Disk einschließlich Disketten, optischer Disks, CD-ROMs und magneto-optischer Disks, Festwertspeicher (ROMs), Direktzugriffsspeicher (RAMs), EPROMs, EEPROMs, magnetischer oder optischer Karten, Flash-Speicher oder jeglicher Art von Medium, das zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet ist. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien (z. B. eine zentrale oder dezentrale Datenbank und/oder assoziierte Caches und Server), die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern, umfasst. Der Begriff „computerlesbares Medium“ ist auch so zu verstehen, dass er jegliches Medium umfasst, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, zu kodieren oder zu tragen, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ ist dementsprechend so zu verstehen, dass er, ohne darauf beschränkt zu sein, Folgendes umfasst: Festkörperspeicher, optische Medien, magnetische Medien, jegliches Medium, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen.
Die hierin präsentierten Algorithmen und Anzeigen sind nicht von Natur aus mit irgendeinem bestimmten Computer oder anderen Apparat verbunden. Verschiedene Universalsysteme können mit Programmen in Übereinstimmung mit den Lehren hierin verwendet werden, oder es kann sich als zweckmäßig herausstellen, einen spezialisierteren Apparat herzustellen, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für vielerlei dieser Systeme wird aus der unten stehenden Beschreibung ersichtlich. Zusätzlich sind die vorliegenden Ausführungsformen nicht unter Bezugnahme auf eine bestimmte Programmiersprache beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass vielerlei Programmiersprachen verwendet werden können, um die Lehren der Ausführungsformen wie hierin beschrieben zu implementieren.
Die oben stehende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele spezifischer Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Komponenten oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um ein unnötiges Verschleiern der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Die oben dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Bestimmte Ausführungsformen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem als im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen werden.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung als illustrativ und nicht einschränkend beabsichtigt ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten nach der Lektüre und dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Offenbarung sollte daher unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.
In der obigen Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für einen Fachmann jedoch offenkundig sein, dass die vorliegende Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden kann. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail, sondern vielmehr in einem Blockdiagramm gezeigt, um ein unnötiges Verschleiern eines Verständnisses dieser Beschreibung zu vermeiden. Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der Offenbarung eingeschlossen ist. Der Ausdruck „in einer Ausführungsform“, der sich an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung befindet, bezieht sich nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform.
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 16/000733 [0001]
US 62/656284 [0001]

Claims

Eine Vorrichtung, die einen USB-C-Controller beinhaltet, der als eine erste integrierte Schaltung realisiert ist, wobei der USB-C-Controller Folgendes beinhaltet: ein erstes Paar Anschlüsse, um über ein erstes Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, zu kommunizieren; ein zweites Paar Anschlüsse, um über ein zweites Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, zu kommunizieren; ein drittes Paar Anschlüsse, von denen jeder mit einem entsprechenden SBU1-Anschluss oder SBU2-Anschluss einer Typ-C-Buchse gekoppelt werden soll; einen Multiplexer, um selektiv das erste Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse und das zweite Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse zu koppeln; und eine Reihe kaskadierter Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs, Low-Voltage N-type Field-Effect Transistors), die zwischen dem Multiplexer und jedem Anschluss des dritten Paares Anschlüsse gekoppelt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eines von dem ersten Kommunikationsprotokoll oder dem zweiten Kommunikationsprotokoll aus einer Gruppe von Protokollen ausgewählt ist, die Folgendes beinhaltet: das DisplayPort(DP)-Protokoll, das HDMI-Protokoll (HDMI = High-Definition Multimedia Interface), das Thunderbolt®(TBT)-Protokoll, das MHL-Protokoll (MHL = Mobile High-Definition Link) und das PCIe-Protokoll (PCle = Peripheral Component Interconnect Express).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Multiplexer eine Vielzahl von LVNFETs beinhaltet, die Reihe kaskadierter LVNFETs eine Reihe von mindestens vier kaskadierten LVNFETs beinhaltet und wobei die LVNFETs der Vielzahl von LVNFETs und der Reihe von mindestens vier kaskadierten LVNFETs Fünf-Volt-LVNFETs sind.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Vorrichtung für Schaltkreise des USB-C-Controllers und der Host-Rechenvorrichtung einen Kurzschlussschutz von mindestens 20 Volt bereitstellen soll.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Paar Anschlüsse einen Datensenderanschluss und einen Datenempfängeranschluss beinhaltet, das zweite Paar Anschlüsse einen positiven Hilfsanschluss und einen negativen Hilfsanschluss beinhaltet, das dritte Paar Anschlüsse einen SBU_UP-Anschluss, der mit dem SBU1-Anschluss gekoppelt werden soll, und einen SBU_DOWN-Anschluss, der mit dem SBU2-Anschluss gekoppelt werden soll, beinhaltet und wobei der Multiplexer Folgendes beinhaltet: einen ersten Satz NVFETs, um den Datensenderanschluss und den Datenempfängeranschluss mit einem von dem SBU_UP-Anschluss oder dem SBU_DOWN-Anschluss zu koppeln und als Reaktion auf ein Konfigurationskanal(CC)-Signal eine Wechselkorrektur bereitzustellen; und einen zweiten Satz NVFETs, um den positiven Hilfsanschluss und den negativen Hilfsanschluss mit einem von dem SBU_UP-Anschluss oder dem SBU_DOWN-Anschluss zu koppeln und als Reaktion auf das CC-Signal eine Wechselkorrektur bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Datensenderanschluss ein LSTX-Steueranschluss und der Datenempfängeranschluss ein LSRX-Steueranschluss des Thunderbolt®(TBT)-Protokolls ist und der positive Hilfsanschluss und der negative Hilfsanschluss Steueranschlüsse des DisplayPort(DP)-Protokolls sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Multiplexer einen ersten Satz von vier LVNFETs beinhaltet und wobei der USB-C-Controller ferner Folgendes beinhaltet: eine Ladungspumpe, die mit Gates von jedem des ersten Satzes von vier LVNFETs und der Reihe kaskadierter LVNFETs gekoppelt ist, wobei die LVNFETs einen Widerstandswert kleiner als sieben Ohm besitzen sollen; und eine erste Logik, um die Gates von jedem des ersten Satzes von vier LVNFETs gemäß einem Modus, der innerhalb eines Konfigurationskanal(CC)-Signals aktiviert ist, zu steuern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der USB-C-Controller ferner eine 20 V-IEC-RC-Rückschnappklemme beinhaltet, die zwischen jedem von dem dritten Paar Anschlüsse und Masse gekoppelt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der USB-C-Controller ferner eine HBM-Rückschnappklemme (HBM = Human Body Model, Modell des menschlichen Körpers) beinhaltet, die zwischen jedem von dem ersten Paar Anschlüsse und Masse gekoppelt ist.
Ein System, das Folgendes beinhaltet: einen ersten Host-Controller, um über ein erstes Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren; einen zweiten Host-Controller, um über ein zweites Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren, wobei das erste und zweite Kommunikationsprotokoll nicht USB sind; eine USB-Typ-C-Buchse; und einen USB-C-Controller, der als eine erste integrierte Schaltung realisiert ist und Folgendes beinhaltet: ein erstes Paar Anschlüsse, das mit dem ersten Host-Controller gekoppelt ist, um über das erste Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, zu kommunizieren; ein zweites Paar Anschlüsse, das mit dem zweiten Host-Controller gekoppelt ist, um über das zweite Kommunikationsprotokoll, das nicht USB ist, zu kommunizieren; ein drittes Paar Anschlüsse, von denen jeder mit einem entsprechenden SBU1-Anschluss oder SBU2-Anschluss einer Typ-C-Buchse gekoppelt werden soll; einen Multiplexer, um selektiv das erste Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse und das zweite Paar Anschlüsse mit dem dritten Paar Anschlüsse zu koppeln; und eine Reihe kaskadierter Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs), die zwischen dem Multiplexer und jedem Anschluss des dritten Paares Anschlüsse gekoppelt sind, um einen Kurzschlussschutz bereitzustellen.
System gemäß Anspruch 10, wobei eines von dem ersten Kommunikationsprotokoll oder dem zweiten Kommunikationsprotokoll aus einer Gruppe von Protokollen ausgewählt ist, die Folgendes beinhaltet: das DisplayPort(DP)-Protokoll, das HDMI-Protokoll (HDMI = High-Definition Multimedia Interface), das Thunderbolt®(TBT)-Protokoll, das MHL-Protokoll (MHL = Mobile High-Definition Link) und das PCIe-Protokoll (PCle = Peripheral Component Interconnect Express).
System gemäß Anspruch 10, wobei der Multiplexer eine Vielzahl von LVNFETs beinhaltet, die Reihe kaskadierter LVNFETs eine Reihe von mindestens vier kaskadierten LVNFETs beinhaltet und wobei die LVNFETs der Vielzahl von LVNFETs und der Reihe von mindestens vier kaskadierten LVNFETs Fünf-Volt-LVNFETs sind.
System gemäß Anspruch 12, wobei die erste integrierte Schaltung für Schaltkreise des USB-C-Controllers und der Host-Rechenvorrichtung einen Kurzschlussschutz von mindestens 20 Volt bereitstellen soll.
System gemäß Anspruch 10, wobei der erste Satz Anschlüsse einen Datensenderanschluss und einen Datenempfängeranschluss beinhaltet, das zweite Paar Anschlüsse einen positiven Hilfsanschluss und einen negativen Hilfsanschluss beinhaltet, das dritte Paar Anschlüsse einen SBU_UP-Anschluss, der mit dem SBU1-Anschluss gekoppelt ist, und einen SBU_DOWN-Anschluss, der mit dem SBU2-Anschluss gekoppelt ist, beinhaltet und wobei der Multiplexer Folgendes beinhaltet: einen ersten Satz NVFETs, um den Datensenderanschluss und den Datenempfängeranschluss mit einem von dem SBU_UP-Anschluss oder dem SBU_DOWN-Anschluss zu koppeln und als Reaktion auf ein Konfigurationskanal(CC)-Signal eine Wechselkorrektur bereitzustellen; und einen zweiten Satz NVFETs, um den positiven Hilfsanschluss und den negativen Hilfsanschluss mit einem von dem SBU_UP-Anschluss oder dem SBU_DOWN-Anschluss zu koppeln und als Reaktion auf das CC-Signal eine Wechselkorrektur bereitzustellen.
System gemäß Anspruch 10, wobei der Multiplexer einen ersten Satz von vier LVNFETs beinhaltet und wobei der USB-C-Controller ferner Folgendes beinhaltet: eine Ladungspumpe, die mit Gates von jedem des ersten Satzes von vier LVNFETs und der Reihe kaskadierter LVNFETs gekoppelt ist, wobei die LVNFETs einen Widerstandswert kleiner als sieben Ohm besitzen sollen; und eine erste Logik, um die Gates von jedem des ersten Satzes von vier LVNFETs gemäß einem Modus, der innerhalb eines Konfigurationskanal(CC)-Signals aktiviert ist, zu steuern.
System gemäß Anspruch 10, wobei der USB-C-Controller ferner eine 20 V-IEC-RC-Rückschnappklemme beinhaltet, die zwischen jedem von dem dritten Paar Anschlüsse und Masse gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 10, wobei der USB-C-Controller ferner eine HBM-Rückschnappklemme (HBM = Human Body Model, Modell des menschlichen Körpers) beinhaltet, die zwischen jedem von dem zweiten Paar Anschlüsse und Masse gekoppelt ist.
Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Betreiben eines USB-C-Controllers, der als eine erste integrierte Schaltung realisiert ist, wobei der USB-C-Controller einen Multiplexer, eine Reihe kaskadierter Niederspannungs-N-Typ-Feldeffekttransistoren (LVNFETs), ein erstes Paar Anschlüsse, ein zweites Paar Anschlüsse und ein Paar Anschlüsse zur Seitenbandverwendung (SBU) beinhaltet, und wobei das Betreiben des USB-C-Controllers Folgendes beinhaltet: selektives Koppeln, durch den Multiplexer, des ersten Paares Anschlüsse, das mit einem ersten Kommunikationsprotokoll assoziiert ist, mit dem Paar SBU-Anschlüsse und des zweiten Paares Anschlüsse, das mit einem zweiten Kommunikationsprotokoll assoziiert ist, mit dem Paar SBU-Anschlüsse; und Koppeln der Reihe kaskadierter (LVNFETs) zwischen dem Multiplexer und jedem von dem Paar SBU-Anschlüsse, um einen Kurzschlussschutz bereitzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die erste integrierte Schaltung für Schaltkreise des USB-C-Controllers und einer Host-Rechenvorrichtung einen Kurzschlussschutz von mindestens 20 Volt bereitstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei der Multiplexer einen ersten Satz von vier LVNFETs beinhaltet, der USB-C-Controller ferner eine Ladungspumpe beinhaltet und das Verfahren ferner Folgendes beinhaltet: Koppeln der Ladungspumpe mit Gates von jedem des ersten Satzes von vier LVNFETs und der Reihe kaskadierter LVNFETs; und Einsetzen einer ersten Logik, um die Gates von jedem des ersten Satzes von vier LVNFETs gemäß einem Modus, der innerhalb eines Konfigurationskanal(CC)-Signals aktiviert ist, zu steuern.