DE112019002202T5 - Dynamisches vconn-tauschen in dual bestromten typ-c-kabel-anwendungen - Google Patents

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung für ein USB-Typ-C-Kabel umfasst einen ersten Anschluss, um mit einer ersten VCONN-Leitung von einem ersten Ende des Kabels gekoppelt zu werden, einen zweiten Anschluss, um mit einer zweiten VCONN-Leitung von dem zweiten Ende des Kabels gekoppelt zu werden, eine Ladepumpe und einen Schaltkreis, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist. Der Schaltkreis umfasst einen ersten Drain-erweiterten n-Typ-Feldeffekttransistor (DENFET), der zwischen den ersten Anschluss und eine interne Stromversorgung der Halbleitervorrichtung gekoppelt ist; einen ersten Pumpenschalter, der zwischen die Ladepumpe und ein Gate des ersten DENFET gekoppelt ist; einen zweiten DENFET, der zwischen den zweiten Anschluss und die erste interne Stromversorgung gekoppelt ist; und einen zweiten Pumpenschalter, der zwischen die Ladepumpe und ein Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist.

Description

• VERWANDTE ANMELDUNGEN
• Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der nicht provisorischen US.-Anmeldung Nr. 16/123,157 , eingereicht am 6. September 2018, die den Nutzen der Priorität gegenüber der provisorischen US.-Anmeldung Nr. 62/663,382 , eingereicht am 27. April 2018, in Anspruch nimmt, die allesamt durch diese Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen sind.
• TECHNISCHES GEBIET
• Die Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Schaltungen, insbesondere auf einen USB-Typ-C-Kabel-Controller-Chip.
• HINTERGRUND
• Elektronische Schaltungen können einzelne elektronische Bauteile, wie unter anderem Widerstände, Transistoren, Kondensatoren, Induktoren und Dioden, umfassen, die durch leitende Drähte oder Leiterbahnen verbunden sind, über die elektrischer Strom fließen kann. Elektronische Schaltungen können unter Verwendung diskreter Bauteile aufgebaut sein oder üblicherweise in eine integrierte Schaltung (Integrated Circuit, IC) integriert sein, bei der die Bauteile und Zwischenverbindungen auf einem gemeinsamen Substrat, wie etwa Silizium, gebildet sind.
• Figurenliste
• Die Offenbarung wird beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen illustriert.
• 1 ist eine Blockdarstellung einer Halbleitervorrichtung, die in Übereinstimmung mit den Techniken für das dynamische VCONN-Tauschen in dual bestromten Typ-C-Kabel-Anwendungen gemäß verschiedenen Ausführungen konfiguriert ist.
• 2 ist eine Schaltungsdarstellung eines USB-Typ-C-Kabels, das einen EMCA-Controller (EMCA = Electronically Marked Cable Assembly, elektronisch gekennzeichnete Kabelbaugruppe) gemäß einer Ausführungsform verwendet.
• 3 ist eine Anschlussdarstellung einer mit umfassenden Funktionen ausgestatteten USB-Typ-C-Stecker-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform.
• 4 ist eine Schaltungsdarstellung, die eine Halbleitervorrichtung zum Bereitstellen für einen EMCA-Controller von Strom und Durchführen von dynamischem VCONN-Tauschen in dual bestromten Typ-C-Kabel-Anwendungen gemäß einer Ausführungsform illustriert.
• 5 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Bestromen eines EMCA-Controllers und Durchführen dynamischen VCONN-Tauschens in bestromten Typ-C-Kabel-Anwendungen gemäß einer Ausführungsform.
• 6 ist eine Schaltungsdarstellung eines USB-Typ-C-Kabels, das einen EMCA-Controller, der mit jeder der Typ-C-Stecker-Schnittstellen des USB-Typ-C-Kabels gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform verwendet.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Ein Universal-Serial-Bus-Typ-C-Kabel-Controller (USB-Typ-C-Kabel-Controller) kann durch beide der VCONN-Versorgungsleitungen, die von entgegengesetzten Enden eines USB-Typ-C-Kabels kommen, bestromt werden. Der USB-Typ-C-Kabel-Controller wird beide Versorgungsleitungen bei einer Versorgungsspannung von 3,0 V oder weniger abschalten. Der Controller wird auch einen Kurzschluss am VBUS mit mehr als 20 V überstehen. Gegenwärtig kann ein Typ-C-Kabel-Controller entweder von einer ersten VCONN-Leitung (an einem ersten Ende des Kabels) oder einer zweiten VCONN-Leitung (an einem zweiten Ende des Kabels) durch Verwendung von Isolationsdioden, die von VCONN der internen Versorgung zugewandt sind, bestromt werden.
• Diese Isolationsdioden können jedoch einen großen Spannungsabfall aufweisen. Bei einem minimalen VCONN-Spannungswert von 3,0 V kann der Spannungsabfall an einer Kabelhalbleitervorrichtung (z. B. einem integrierten Schaltungschip innerhalb eines Typ-C-Kabels) Probleme für den Chipbetrieb verursachen. Falls die Isolationsdioden extern implementiert werden, um einen kleineren Spannungsabfall aufzuweisen, werden die Kabelmaterialkosten steigen. Während eines VBUS-Kurzschlussereignisses werden die Dioden möglicherweise nicht verhindern, dass die interne Kabelchipspannung hoch wird, was eine mögliche Beschädigung der Halbleitervorrichtung verursachen kann.
• Um diese und andere Mängel anzugehen, können einige Ausführungsformen den ersten VCONN-VDDD-Pfad (z. B. eine interne Stromversorgung des Chips, etwa Vddd_Core) und zweiten VCONN-VDDD-Pfad mit n-Typ-Feldeffekttransistor-Schaltern (NFET-Schaltern) implementieren. Die NFET-Schalter können als Drain-erweiterte NFET-Transistoren (DENFET-Transistoren) implementiert werden, die mehr als 20 V auf der Drain-Seite (z. B. der VCONN-Seite) widerstehen können. Die DENFET können auch als Niedrigspannungsschwellentransistoren implementiert werden, um ihren Widerstand und ihre Größe zu reduzieren.
• Bei verschiedenen Ausführungsformen können die DENFET-Gates durch eine Spannungsversorgung (z. B. Ladepumpe) von beispielsweise fünf Volt versorgt werden, was zweierlei Nutzen aufweisen kann. Erstens kann die Pumpenspannung den Widerstand des DENFET reduzieren, wenn Strom von den VCONN-Leitungen an VDDD gespeist wird. Zweitens kann die Pumpenspannung die Spannung an VDDD begrenzen, wenn einer der VCONN-Leitungseingänge mit einem angrenzenden 20-V-VBUS-Anschluss kurzgeschlossen wird. Der DENFET leitet keine Spannung durch, die höher als Vgs = Vg - Vt ist, wobei Vg die DENFET-Gate-Spannung, Vgs die Gate-zu-Source-Spannungsdifferenz ist und Vt die DENFET-Schwellenspannung ist, die idealerweise null oder nahezu null Volt beträgt. Bei einer konkreten Ausführungsform kann dies die statische Spannung (von Vddd_core) auf etwa maximal 4,5 V begrenzen.
• Als Reaktion auf das Hochfahren des Chips wird die DENFET-Gate-Spannung durch einen Widerstand, der zwischen den VCONN-Anschluss und das Gate gekoppelt ist, schwach auf die VCONN-Versorgung gezogen. Um eine Gate-Beschädigung während eines VBUS-Kurzschlussereignisses zu vermeiden, kann eine Diodenklemme (z. B. Diodenkette) verwendet werden, um die Gate-Spannung auf etwa maximal 6 V zu klemmen. Wenn eine VCONN-Leitung (z. B. erste VCONN-Leitung) aktiv Strom an VDDD speist, sollte die andere VCONN-Leitung (z. B. zweite VCONN-Leitung) nicht zurück bestromt werden. Dies wird realisiert, indem die Gate-Spannung des zweiten DENFET auf Masse gebracht wird, wodurch der zweite DENFET abgeschaltet und der Rückstrom auf weniger als ein Mikroampere begrenzt wird. Wenn die zweite VCONN-Leitung aktiv wird (z. B. über eine Schwellenspannung hinausgeht), kann die Logikbeschaltung einen Tauschvorgang durchführen, bei dem der zweite DENFET der zweiten VCONN-Leitung eingeschaltet wird, während der erste DENFET der ersten VCONN-Leitung ausgeschaltet wird, um so die Gate-Spannung des ersten DENFET auf Masse zu bringen.
• In einer einzelnen Ausführungsform ist eine Halbleitervorrichtung für ein Universal-Serial-Bus-Typ-C-Kabel (USB-Typ-C-Kabel) konfiguriert, um zum Beispiel als Electronically-Marked Cable-Assembly-Controller (EMCA-Controller) zu fungieren. Die Halbleitervorrichtung kann Folgendes umfassen: einen ersten Anschluss, um mit einer ersten VCONN-Leitung von einem ersten Ende des USB-Typ-C-Kabels gekoppelt zu werden, einen zweiten Anschluss, um mit einer zweiten VCONN-Leitung von einem zweiten Ende des USB-Typ-C-Kabels gekoppelt zu werden, eine Ladepumpe und einen Schaltkreis, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann Folgendes umfassen: einen ersten DENFET, der zwischen den ersten Anschluss und eine interne Stromversorgung der Halbleitervorrichtung gekoppelt ist; einen ersten Pumpenschalter, der zwischen die Ladepumpe und ein Gate des ersten DENFET gekoppelt ist; einen zweiten DENFET, der zwischen den zweiten Anschluss und die erste interne Stromversorgung gekoppelt ist; und einen zweiten Pumpenschalter, der zwischen die Ladepumpe und ein Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann konfiguriert sein, um eine Stromversorgung von einer von der ersten VCONN-Leitung oder der zweiten VCONN-Leitung zu der internen Stromversorgung (z. B. VDDD) der Halbleitervorrichtung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss hin und herzu schalten, wie im Detail erläutert werden wird.
• Auf diese Weise kann die Halbleitervorrichtung dynamisches Tauschen einer Stromversorgungsquelle zwischen Kabelenden ermöglichen, abhängig davon, welche der ersten VCONN-Leitungen und der zweiten VCONN-Leitung auf eine Schwellenspannung ansteigt. Zwecks Erläuterung wird ein Verwendungsfallszenario betrachtet, bei dem ein Mobiltelefon mit einer anderen handgehaltenen Vorrichtung, wie etwa einem Scanner, der ebenfalls batteriebetrieben wird, verwendet wird. Das Mobiltelefon kann voll geladen sein, sodass das Mobiltelefon zuerst helfen kann, den Scanner zu bestromen, z. B. über VCONN- oder VBUS-Verbindungen. Im Verlauf der Zeit wird die Batterie des Mobiltelefons jedoch möglicherweise nahezu leer werden, der Scanner kann aber mehr Strom aufweisen oder kann an eine Wechselstromversorgung angeschlossen sein. In diesem Fall kann die Richtung der Stromaufnahme getauscht werden und von dem Scanner an das Mobiltelefon überführt werden, um die Batterie des Mobiltelefons zu laden. Es sind viele andere Szenarios denkbar, die möglicherweise ein Tauschen der Richtung des Stromflusses durch ein USB-Typ-C-Kabel verlangen.
• Eine USB-fähige Vorrichtung oder ein USB-fähiges System kann mindestens einem Release einer Universal-Serial-Bus-Spezifikation (USB-Spezifikation) entsprechen. Beispiele für solche USB-Spezifikationen umfassen, ohne Beschränkung, die USB-Spezifikation Revision 2.0, die USB-3.0-Spezifikation, die USB-3.1-Spezifikation und/oder verschiedene Ergänzungen (wie etwa z. B. On-The-Go oder OTG), Versionen und Errata davon. Die USB-Spezifikationen definieren allgemein die Eigenschaften (z. B. Attribute, Protokolldefinition, Transaktionstypen, Busverwaltung, Programmierungsschnittstellen etc.) eines differenziellen seriellen Busses, die erforderlich sind, um standardmäßige Kommunikationssysteme und Peripherien zu gestalten und zu bauen. Eine USB-fähige, periphere Vorrichtung ist zum Beispiel an eine USB-fähige Hostvorrichtung über einen USB-Port der Hostvorrichtung angeschlossen, um ein USB-fähiges System zu bilden. Ein USB-2.0-Port umfasst eine Spannungsleitung von 5 V (bezeichnet als VBUS), ein Differenzialpaar von Datenleitungen (bezeichnet als D+ oder DP und D- oder DN) und eine Masseleitung für Stromrückleitung (bezeichnet als GND). Ein USB-3.0-Port stellt auch die VBUS-, D+-, D-- und GND-Leitungen für Rückwärtskompatibilität mit USB 2.0 bereit. Darüber hinaus, um einen schnelleren differenziellen Bus (den USB-SuperSpeed-Bus) zu unterstützen, stellt ein USB-3.0-Port auch ein Differenzialpaar von Senderdatenleitungen (bezeichnet als SSTX+ und SSTX-), ein Differenzialpaar von Empfängerdatenleitungen (bezeichnet als SSRX+ und SSRX-), eine Stromleitung für Strom (bezeichnet als DPWR) und eine Masseleitung für Stromrückleitung (bezeichnet als DGND) bereit. Ein USB-3.1-Port stellt die gleichen Leitungen wie ein USB-3.0-Port für die Rückwärtskompatibilität mit USB-2.0- und USB-3.0-Kommunikationen bereit, erweitert aber die Leistung des SuperSpeed-Busses durch eine Reihe von Funktionen, die als Enhanced SuperSpeed bezeichnet werden.
• Eine jüngere Technologie für USB-Verbinder, als USB-Typ-C bezeichnet, wird in verschiedenen Releases und/oder Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation (wie etwa z. B. Release 1.0, vom 11. August 2014, Release 1.1 vom 3. April 2015 etc. oder späteren Revisionen/Versionen) definiert. Die USB-Typ-C-Spezifikation definiert Typ-C-Buchsen, Typ-C-Stecker und Typ-C-Kabel, die sowohl USB-Kommunikationen als auch Stromlieferung über neuere USB-Stromlieferungsprotokolle unterstützen können, die in verschiedenen Revisionen/Versionen der USB-PD-Spezifikation definiert sind.
• Beispiele für USB-Typ-C-Funktionen und Anforderungen können, ohne Beschränkung, Daten- und andere Kommunikationen gemäß USB-2.0 und USB-3.0/3.1, elektromechanische Definitionen und Leistungsanforderungen für Typ-C-Kabel, elektromechanische Definitionen und Leistungsanforderungen für Typ-C-Buchsen, elektromechanische Definitionen und Leistungsanforderungen für Typ-C-Stecker, Anforderungen für Typ-C- bis Altkabelbaugruppen und -adapter, Anforderungen für Typ-C-basierte Vorrichtungsdetektion und Schnittstellenkonfiguration, Anforderungen für optimierte Stromlieferung für Typ-C-Verbinder etc. umfassen.
• Gemäß der/den USB-Typ-C-Spezifikation(en) stellt ein Typ-C-Port unter anderem VBUS-, D+-, D--, GND-, SSTX+-, SSTX-, SSRX+- und SSRX-Leitungen bereit. (See 3 für eine beispielhafte Typ-C-Stecker-Schnittstelle.) Darüber hinaus stellt ein Typ-C-Port auch eine Seitenbandnutzungs(Sideband-Use, bezeichnet als SBU)-Leitung zum Signalisieren von Seitenbandfunktionalität und eine Konfigurationskanal(Configuration Channel, bezeichnet als CC)-Leitung zur Entdeckung, Konfiguration und Verwaltung von Verbindungen über ein Typ-C-Kabel bereit. Ein Typ-C-Port kann mit einem Typ-C-Stecker und/oder einer Typ-C-Buchse assoziiert sein. Zwecks einfacher Benutzung sind der Typ-C-Stecker und die Typ-C-Buchse als reversierbares Paar ausgelegt, das unabhängig von der Stecker-zur-Buchse-Ausrichtung betrieben wird. Ein standardmäßiger USB-Typ-C-Verbinder, angeordnet als standardmäßige(r) Typ-C-Stecker oder Buchse, stellt daher unter anderem Pins für vier VBUS-Leitungen, vier Masserückleitungen (GND-Rückleitungen), zwei D+-Leitungen (DP1 und DP2), zwei D--Leitungen (DN1 und DN2), zwei SSTX+-Leitungen (SSTXP1 und SSTXP2), zwei SSTX--Leitungen (SSTXN1 und SSTXN2), zwei SSRX+-Leitungen (SSRXP1 und SSRXP2), zwei SSRX--Leitungen (SSRXN1 und SSRXN2), zwei CC-Leitungen (CC1 und CC2) und zwei SBU-Leitungen (SBU1 und SBU2) bereit.
• Einige USB-fähige elektronische Vorrichtungen können wahrscheinlich mit einer spezifischen Revision und/oder Version der USB-PD-Spezifikation konform sein (wie etwa z. B. Revision 1.0, freigegeben am 5. Juli 2012, Revision 2.0, freigegeben am 11. August 2014 etc., oder späteren Revisionen/Versionen davon). Die USB-PD-Spezifikation definiert ein Standardprotokoll, das ausgelegt ist, um die maximale Funktionalität von USB-fähigen Vorrichtungen durch Bereitstellen flexiblerer Stromlieferung zusammen mit Datenkommunikationen über ein einzelnes USB-Typ-C-Kabel durch USB-Typ-C-Ports zu ermöglichen. Die USB-PD-Spezifikation beschreibt auch die Architektur, die Protokolle, das Stromversorgungsverhalten, die Parameter und die Verkabelung, die für die Verwaltung der Stromlieferung über USB-Typ-C-Kabel mit einer Leistung bis zu 100 W notwendig sind. Gemäß der USB-PD-Spezifikation können Vorrichtungen mit USB-Typ-C-Ports (wie etwa z. B. USB-fähige Vorrichtungen) mehr Strom und/oder höhere oder niedrigere Spannungen über ein USB-Typ-C-Kabel aushandeln als in älteren USB-Spezifikationen (wie etwa z. B. der USB-2.0-Spezifikation, USB-3.1-Spezifikation, der USB-Batterieladungsspezifikation Rev. 1.1/1.2 etc.) erlaubt sind. Zum Beispiel definiert die USB-PD-Spezifikation die Anforderungen für einen Stromlieferungsvertrag (PD-Vertrag), der zwischen einem Paar USB-fähiger Vorrichtungen ausgehandelt werden kann. Der PD-Vertrag kann sowohl den Strompegel als auch die Richtung der Stromübertragung, die von beiden Vorrichtungen unterstützt werden können, spezifizieren und kann bei Anfrage von einer Vorrichtung und/oder als Reaktion auf verschiedene Ereignisse und Zustände, wie etwa Rollentausch bei der Stromversorgung (Power Role Swap), Datenrollentausch (Data Role Swap), hartes Reset, Versagen der Stromquelle etc., dynamisch neu ausgehandelt werden (z. B. ohne Ausstecken der Vorrichtung).
• 1 ist eine Blockdarstellung einer Halbleitervorrichtung 100, die in Übereinstimmung mit Techniken für das dynamische VCONN-Tauschen in dual bestromten Typ-C-Kabel-Anwendungen gemäß verschiedenen Ausführungen konfiguriert ist. Bei den in 1 illustrierten Ausführungsformen ist die Halbleitervorrichtung 100 ein Integrierte- Schaltungs-Controller (IC-Controller), der auf einem einzelnen Halbleiter-Die gefertigt wird. Zum Beispiel kann der IC-Controller eine Einzel-Chip-IC-Vorrichtung aus der Familie von CMGx(oder CCG* oder CCG3PA*)-USB-Typ-C-EMCA-Controllern sein, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien, entwickelt wurde. Das „CMG“ steht für Cable Marker Generation. In einem anderen Beispiel kann der IC-Controller eine Einzel-Chip-IC sein, die als System-on-Chip (SoC) gefertigt wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der IC-Controller ein Multi-Chip-Modul sein, das in einem einzelnen Halbleitergehäuse eingekapselt ist. Neben anderen Bauteilen kann der IC-Controller ein CPU-Teilsystem 102, eine periphere Verbindung 114, Systemressourcen 116, einen Speicher 117, verschiedene Eingangs/Ausgangs(I/O)-Blöcke 118 (z. B. I/O-Block 118A bis I/O-Block 118N) und ein USB-PD-Teilsystem 120 umfassen. Der Speicher 117 kann über eine Typ-C-Schnittstelle zum Speichern von händlerspezifischen, vorrichtungsspezifischen und kabelspezifischen Konfigurationsdaten programmierbar sein.
• Das CPU-Teilsystem 102 kann einen oder mehrere CPUs (Central Processing Units, zentrale Verarbeitungseinheiten) 104, einen Flashspeicher 106, einen SRAM (Static Random Access Memory, statischen Direktzugriffsspeicher) 108 und einen ROM (Read Only Memory, Festwertspeicher) 110, die mit der Systemverbindung 112 gekoppelt sind, umfassen. Die CPU 104 ist ein geeigneter Prozessor, der in einer IC- oder einer SoC-Vorrichtung betrieben werden kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die CPU für Niedrigstrom-Betrieb mit umfassendem Clock-Gating optimiert sein und verschiedene interne Controller-Schaltungen umfassen, die der CPU erlauben, in verschiedenen Stromzuständen betrieben zu werden. Zum Beispiel kann die CPU einen Aufwach-Unterbrechungs-Controller umfassen, der konfiguriert ist, um die CPU aus einem Schlafzustand aufzuwecken, wodurch erlaubt wird, Strom auszuschalten, wenn sich der IC-Chip im Schlafzustand befindet. Der Flashspeicher 106 ist ein nicht flüchtiger Speicher (z. B. NAND-Flash, NOR-Flash etc.), der zum Speichern von Daten, Programmen und/oder anderen Firmwareanweisungen konfiguriert ist. Der Flashspeicher 106 ist zwecks verbesserter Zugriffszeiten innerhalb des CPU-Teilsystems 102 eng gekoppelt. Der SRAM 108 ist ein flüchtiger Speicher, der für das Speichern von Daten und Firmwareanweisungen, auf die von der CPU 104 zugegriffen wird, konfiguriert ist. Der ROM 110 ist ein Festwertspeicher (oder ein anderes geeignetes Speichermedium), der für das Speichern von Hochfahrroutinen, Konfigurationsparametern und anderen Firmwareparametern und Einstellungen konfiguriert ist. Die Systemverbindung 112 ist ein Systembus (z. B. ein Einzel-Pegel- oder Multi-Pegel-Advanced-High-Performance-Bus oder AHB), der sowohl als Schnittstelle, die die verschiedenen Bauteile des CPU-Teilsystems 102 miteinander koppelt, als auch als Daten- und Steuerungsschnittstelle zwischen den verschiedenen Bauteilen des CPU-Teilsystems und der peripheren Verbindung 114 konfiguriert ist.
• Die periphere Verbindung 114 ist ein peripherer Bus (z. B. ein Einzel-Pegel- oder Multi-Pegel-AHB), der die primäre Daten- und Steuerungsschnittstelle zwischen dem CPU-Teilsystem 102 und seinen Peripherien und anderen Ressourcen, wie etwa Systemressourcen 116, I/O-Blöcken 118 und einem USB-PD-Teilsystem 120, bereitstellt. Die periphere Verbindung 114 kann verschiedene Controller-Schaltungen (z. B. Direktspeicherzugriff- oder DMA-Controller) umfassen, die programmiert sein können, um Daten zwischen peripheren Blöcken ohne Belastung des CPU-Teilsystems 102 zu übertragen. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Bauteile des CPU-Teilsystems 102 und die periphere Verbindung 114 je nach Auswahl oder Typ einer CPU, eines Systembusses und/oder peripheren Busses unterschiedlich sein.
• Die Systemressourcen 116 können verschiedene elektronische Schaltungen und Bauteile umfassen, die den Betrieb des IC-Controllers in ihren verschiedenen Zuständen und Modi unterstützen. Die Systemressourcen 116 können zum Beispiel Schaltungen, wie etwa einen integrierten Oszillator (z. B. um die Notwendigkeit für einen externen Takt zu eliminieren), eine Power-on-Reset-Schaltung (POR-Schaltung), Spannungs- und Stromreferenzgeneratoren etc., umfassen. Die Systemressourcen 116 können auch Schaltungen umfassen, die dem IC-Controller erlauben, Strom von externen Quellen mit verschiedenen unterschiedlichen Spannungs- und/oder Strompegeln aufzunehmen und/oder diesen bereitzustellen und den Controller-Betrieb in verschiedenen Stromzuständen 119 (z. B. Tiefschlafzustand, Schlafzustand und Aktivzustand) zu unterstützen. Bei einigen Ausführungsformen können die Systemressourcen auch ein Takt-Teilsystem umfassen, das verschiedene Takte bereitstellt, die von dem IC-Controller verwendet werden, sowie Schaltungen, die verschiedene Controller-Funktionen, wie etwa externes Reset, implementieren.
• Das USB-PD-Teilsystem 120 kann die Schnittstelle zu einem USB-Typ-C-Port bereitstellen und ist konfiguriert, um USB-Kommunikationen sowie andere USB-Funktionalität, wie etwa Stromlieferung und Batterieladung, zu unterstützen. Das USB-PD-Teilsystem 120 kann die elektrostatischen Entladungsschutzschaltungen (ESD-Schutzschaltungen), die an einem Typ-C-Port erforderlich sind, umfassen. Das USB-PD-Teilsystem 120 kann auch einen Typ-C-Sendeempfänger und physikalische Schichtlogik (Physical Layer Logic, PHY), die als integrierte Basisband-PHY-Schaltung konfiguriert sind, umfassen, um verschiedene digitale Codierungs-/Decodierungsfunktionen (z. B. Biphase-Mark-Code-Codierung-/Decodierung (BMC-Codierung-/Decodierung), zyklische Redundanzprüfungen (Cyclical Redundancy Checks, CRC) etc.) und analoge Signalverarbeitungsfunktionen, die an Übertragungen der physikalischen Schicht beteiligt sind, durchzuführen. Das USB-PD-Teilsystem 120 kann auch die Abschlusswiderstände (R_P und R_D) und ihre Schalter bereitstellen, wie nach der USB-PD-Spezifikation erforderlich, um Verbindungsdetektion, Steckerausrichtungsdetektion und Stromlieferungsrollen über ein Typ-C-Kabel zu implementieren. Die IC-Steuerung (und/oder das USB-PD-Teilsystem 120 davon) kann auch konfiguriert sein, um auf Kommunikationen zu reagieren, die in einer USB-PD-Spezifikation definiert sind, wie etwa beispielsweise Start-of-Packet(SOP)-, SOP'- und SOP"-Nachrichtenübermittlung.
• Neben anderer Beschaltung kann das USB-PD-Teilsystem 120 ferner Folgendes umfassen: eine Schaltung, um VBUS-zu-CC-Kurzschlussschutz bereitzustellen; eine Schaltung, um VBUS-zu-1.-VCONN1-Kurzschlussschutz mit einem Abschlusswiderstand R_A auf der ersten VCONN-Leitung bereitzustellen; eine Schaltung, um VBUS-zu-2.-VCONN-Kurzschlussschutz mit einem Abschlusswiderstand R_A auf der zweiten VCONN-Leitung bereitzustellen; eine EMCA(Electronically Marked Cable Application)-Protokoll-Engine-Logik; und eine Kommunikationskanal-PHY(CC BB PHY)-Logik zum Unterstützen von Kommunikationen auf einer Typ-C-Kommunikationskanal(Communication Channel, CC)-Leitung.
• In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken kann der IC-Controller auch zusätzliche Bauteile umfassen, die mit Bezugnahme auf die Halbleitervorrichtungen oder EMCA-Controller, wie anschließend beschrieben, offenbart werden.
• 2 ist eine Schaltungsdarstellung eines USB-Typ-C-Kabels 200, das einen EMCA-Controller 201 gemäß einer Ausführungsform verwendet. Das USB-Typ-C-Kabel 200 umfasst einen ersten Typ-C-Stecker 204A und einen zweiten Typ-C-Stecker 204B, jeweils einen an jedem Ende des Kabels. Wie in 3 illustriert, umfasst jeder Typ-C-Stecker 204A und 204B Anschlüsse für verschiedene Leitungen, einschließlich VBUS-, VCONN-, CC-, SuperSpeed- und Hi-Speed-Leitungen, und GND, die oben in mehr Detail erörtert wurden. Alle außer der VCONN-Leitung sind von einem Ende zu einem anderen Ende des Kabels verbunden.
• Die Ausführungsform von 2 ist eine einer passiven EMCA-Anwendung, bei der ein einzelner EMCA-Controller 201 (z. B. CMG1-Chip) in dem USB-Typ-C-Kabel 200 eingesetzt wird. Da ein Schaltkreis (z. B. 408 in 4) innerhalb der VCONN-Leitung, die durch den EMCA-Controller 201 hindurch geht, zwischengeschaltet wird, wird die VCONN-Leitung in eine erste VCONN-Leitung (von dem ersten Typ-C-Stecker 204A) und eine zweite VCONN-Leitung (von dem zweiten Typ-C-Stecker 204B) unterteilt. Ein erster Anschluss des EMCA-Controllers 201 ist mit der ersten VCONN-Leitung gekoppelt und der zweite Anschluss des EMCA-Controllers 201 ist mit der zweiten VCONN-Leitung gekoppelt. Die CC-Leitung von beiden Typ-C-Steckern 204A und 204B ist ebenfalls mit dem EMCA-Controller 201 gekoppelt.
• 3 ist eine Anschlussdarstellung einer mit umfassenden Funktionen ausgestatteten USB-Typ-C-Stecker-Schnittstelle 300 gemäß einer Ausführungsform. Da Aspekte dieser Typ-C-Stecker-Schnittstelle 300 zuvor erörtert wurden, wird ihre Beschreibung hier gekürzt. Die SSTX+-, SSTX--, SSRX+- und SSRX--Leitungen können den als TX+-, TX--, RX+- und RX--Leitungen illustrierten Leitungen entsprechen. Es gibt vier VBUS-Anschlüsse und es ist zu bemerken, dass einer der vier VBUS-Anschlüsse (B4) neben dem VCONN-Anschluss (B5) liegt. Aus diesem Grund unterliegt der EMCA-Controller 201 einem Kurzschlussrisiko (z. B. wenn das Kabel eingesteckt wird) durch Kurzschließen von einem der VBUS-Anschlüsse (entweder von Typ-C-Stecker 204A oder 204B) in einen entsprechenden VCONN-Anschluss. Kurzschlussschutz ist daher in die erweiterte Konstruktion des EMCA-Controllers 201 integriert, wie mit Bezugnahme auf 4 erörtert.
• 4 ist eine Schaltungsdarstellung, die eine Halbleitervorrichtung 400 zum Bereitstellen für einen EMCA-Controller von Strom und Durchführen von dynamischem VCONN-Tauschen in dual bestromten Typ-C-Kabel-Anwendungen gemäß einer Ausführungsform illustriert. In einer einzelnen Ausführungsform ist die Halbleitervorrichtung der in 2 illustrierte EMCA-Controller 201. Die Halbleitervorrichtung 400 kann einen ersten Anschluss 404A, einen zweiten Anschluss 404B, einen Schaltkreis 408 und eine Kernbeschaltung 420 umfassen. Der erste Anschluss 404A kann konfiguriert sein, um mit der VCONN-Leitung innerhalb des USB-Typ-C-Kabels 200 gekoppelt zu werden, und der zweite Anschluss kann konfiguriert sein, um mit der zweiten VCONN-Leitung innerhalb des USB-Typ-C-Kabels 200 gekoppelt zu werden.
• In verschiedenen Ausführungsformen kann der Schaltkreis 408 Folgendes umfassen: einen ersten Drain-erweiterten n-Typ-Feldeffekttransistor (DENFET) 406A, einen zweiten DENFET 406B, einen ersten Pumpenschalter 412A, einen zweiten Pumpenschalter 412B, eine erste Diodenklemme 416A, eine zweite Diodenklemme 416B, einen ersten Pull-up-Widerstand (R_pu1), einen zweiten Pull-up-Widerstand (R_pu2), einen ersten elektrostatischen Entladungs(ESD)-Widerstand (R_ESD1) und einen zweiten ESD-Widerstand (R_ESD2). Bei einer einzelnen Ausführungsform sind die Widerstände R_pu2 und R_pu2 jeweils ein Ein-Megaohm-Widerstand (1 MΩ-Widerstand). Bei einer einzelnen Ausführungsform dienen die ESD-Widerstände (R_ESD1 und R_ESD1) dazu, Schutz für elektrostatische Entladung (ESD-Schutz, ESD = Electrostatic Discharge) gegenüber einem Überstromstoß von dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss bereitzustellen.
• Bei Ausführungsformen umfasst die Kernbeschaltung 420 eine interne Stromversorgung 424, hier auch als Vddd_core (oder VDDD) bezeichnet, eine Spannungsdetektionsschaltung 426, eine Ladepumpe 428 und Steuerungslogik 430. In einer einzelnen Ausführungsform kann die Spannungsdetektionsschaltung 426 als Teil der Steuerungslogik 430 eingebunden sein. Die interne Stromversorgung 424 kann, nachdem sie von einer von der ersten oder zweiten VCONN-Leitung angeschaltet wurde, arbeiten, um andere Bauteile der Halbleitervorrichtung 400 anzuschalten und in den aktiven Modus einzutreten.
• In einigen Ausführungsformen kann die Ladepumpe 428 eine Fünf-Volt-Ladepumpe sein, die konzipiert ist, um einen von dem DENFET 406A oder 406B anzuschalten, was mindestens zweierlei Nutzen aufweist. Erstens minimiert die Ladepumpe 428 den „Ein“-Widerstand für die DENFET, wenn Strom von einer von den VCONN-Leitungen an die interne Stromversorgung 424 gespeist wird. Zweitens begrenzt die Ladepumpe 428 die Spannung an der internen Stromversorgung 424, wenn einer der VCONN-Spannungseingänge mit dem 20-V-VBUS kurzgeschlossen wird. Die DENFET können keine Spannung durchleiten, die höher als Vgs = Vg - Vt ist, wobei Vg die DENFET-Gate-Spannung, Vgs die Gate-zu-Source-Spannungsdifferenz ist und Vt die DENFET-Schwellenspannung ist. Für die Halbleitervorrichtung 400 begrenzt dies die statische Spannung (der internen Stromversorgung 424) auf maximal 4,5 V.
• Die Steuerungslogik 430 kann Firmware- oder Hardwarelogik sein, die konzipiert ist, um verschiedene Spannungspegel zu detektieren und den ersten Pumpenschalter 412A und den zweiten Pumpenschalter 412B zu steuern, um auszuwählen, ob die Halbleitervorrichtung 400 über die erste VCONN-Leitung oder die zweite VCONN-Leitung bestromt werden soll, wie in mehr Detail erörtert werden wird.
• Bei einer einzelnen Ausführungsform ist der erste DENFET 406A zweischen den ersten Anschluss 404A und die Kernbeschaltung 420 gekoppelt, um die interne Stromversorgung 424 zu umfassen. In diesem Fall kann der erweiterte Drain des ersten DENFET 406A mit dem ersten Anschluss 404A gekoppelt sein, während dessen Source mit einem Ende des Widerstands R_ESD1 gekoppelt ist. Das andere Ende des Widerstands R_ESD1 kann wiederum mit der Kernbeschaltung 420 gekoppelt sein. Der Widerstand R_pu1 ist zwischen den ersten Anschluss 404A und das Gate des ersten DENFET 406A gekoppelt. Der erste Pumpenschalter 412A ist zwischen das Gate des ersten DENFET 406A und Masse gekoppelt und wird durch die Steuerungslogik 430 gesteuert. Die erste Diodenklemme 416A ist zwischen das Gate des ersten DENFET 406A und Masse gekoppelt.
• Bei einer Ausführungsform ist der zweite DENFET 406B zwischen dem zweiten Anschluss 404B und die Kernbeschaltung 420 gekoppelt, um die interne Stromversorgung 424 zu umfassen. In diesem Fall kann der erweiterte Drain des zweiten DENFET 406B mit dem zweiten Anschluss 404B gekoppelt sein, während dessen Source mit einem Ende des Widerstands R_ESD2 gekoppelt ist. Das andere Ende des Widerstands R_ESD2 kann wiederum mit der Kernbeschaltung 420 gekoppelt sein. Der Widerstand R_pu2 ist zwischen den zweiten Anschluss 404B und das Gate des zweiten DENFET 406B gekoppelt. Der zweite Pumpenschalter 412B ist zwischen das Gate des zweiten DENFET 406B und Masse gekoppelt und wird durch die Steuerungslogik 430 gesteuert. Die zweite Diodenklemme 416B ist zwischen das Gate des zweiten DENFET 406B und Masse gekoppelt.
• Bei diesen Ausführungsformen kann die Ladepumpe 428 mit jedem des ersten Pumpenschalters 412A und des zweiten Pumpenschalters 412B gekoppelt sein. Die Steuerungslogik 430 kann Signale an den ersten und zweiten Pumpenschalter 412A und 412B senden, um zu bestimmen, welcher eingeschaltet ist (auf die Ladepumpenspannung hoch gebracht) und welcher ausgeschaltet ist (auf Masse herunter gebracht, wodurch sichergestellt wird, dass die VCONN-Leitungen nicht zurück bestromt werden). Bei einer einzelnen Ausführungsform sind der erste und zweite DENFET 406A und 406B Niedrigspannungs-DENFET-Schalter, um eine Niedrigspannung zwischen einem Eingangsanschluss und der internen Stromversorgung 424 zu senken, wodurch mehr Strom in Vddd_core geleitet wird.
• Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung 400 zuerst hochfahren, nachdem einer des ersten oder zweiten Typ-C-Steckers 204A oder 204B in eine USB-Buchse oder eine andere Vorrichtung oder in eine Netzdose gesteckt worden ist. Zwecks Erläuterung wird angenommen, dass das erste Ende des Kabels eingesteckt worden ist, damit Spannung durch den ersten Typ-C-Stecker 204A auf die erste VCONN-Leitung gesendet wird. Der erste Pull-up-Widerstand R_pu1 kann als schwacher Spannungs-Pull-up zum Gate des ersten DENFET 404A wirken, wodurch erlaubt wird, dass der erste DENFET eingeschaltet wird. Wenn die erste DENFET-Gate-Spannung auf die erste VCONN-Leitungsspannung gebracht wird, leitet der erste DENFET 406A eine Spannung von VCONN-Vt_DENFET an die interne Stromversorgung 424, wobei Vt_DENFET die Schwellenspannung des DENFET ist. Die Schwellenspannung ist idealerweise null, kann aber in der Praxis bis auf 0,5 V gehen. Für die von der ersten VCONN-Leitung gespeiste Spannung wurde verifiziert, dass sie hoch genug ist, um die Halbleitervorrichtung 400 erfolgreich hochzufahren, z. B. damit die interne Stromversorgung 242 über etwa 1,65 Volt steigt.
• Nachdem die Halbleitervorrichtung 400 hochgefahren wurde (z. B. durch den Hochfahrmodus gegangen ist), kann die Ladepumpe 428 freigegeben werden, wodurch verursacht wird, dass die Pumpenspannung (vpump) auf etwa fünf Volt (oder eine Spannung, auf die die Pumpenspannung eingestellt ist), steigt. An dieser Stelle kann der erste Pumpenschalter 412A die Pumpenspannung auf das Gate des ersten DENFET 406A überführen und die Spannung der internen Stromversorgung (vddd_core) kann auf ein Minimum vom Folgendem steigen: (1) die Spannung an der ersten VCONN-Leitung; und (2) die Pumpenspannung minus der DENFET-Schwellenspannung (Vt_DENFET). Dieser Modus kann den höheren aktiven Strom unterstützen, der von der Halbleitervorrichtung 400 bei normalem Betrieb gefordert wird.
• Während eines VBUS-Kurzschlussereignisses (z. B. eines VBUS-zu-1.-VCONN-Kurzschluss) kann die erste VCONN-Leitungsspannung auf die VBUS-Spannung, z. B. 20 V oder mehr, steigen. Die Kombination des 1-MΩ-Widerstands R_pu1 und einer maximalen Spannung über die Diodenklemme 416A kann die Spannung an dem DENFET-Gate auf eine maximale Spannung begrenzen, wie etwa maximal fünf bis sechs Volt. Der Drain der DENFET kann gemäß Konstruktion der hohen Spannung (größer als 20 V) widerstehen. Dies bedeutet, dass die Halbleitervorrichtung 400 normal betrieben werden kann, selbst wenn VCONN 20 V oder höher ist. Jede der Diodenklemmen kann aus mehrfachen diodenverbundenen NFET gefertigt sein, um die Spannung auf ein gewünschtes Niveau (wie etwa 5-6 V, wie gerade erörtert) zu klemmen, während jeder der Pull-up-Widerstände den Strom begrenzt. Da kann in einer einzelnen Ausführungsform jeder der Diodenklemmen 416A und 416B eine Serie von fünf (oder sechs) Ein-Volt-NFET umfassen. Bei einigen Ausführungsformen dienen die ESD-Widerstände (R_ESD1 und R_ESD2), die zwischen einer Source von jedem jeweiligen DENFET zu der internen Stromversorgung 424 gekoppelt sind, zum Schutz gegen ESD-Strom, der während eines ESD-Ereignisses am ersten VCONN-Pin (oder am zweiten VCONN-Pin) von der ersten VCONN-Leitung (oder der zweiten VCONN-Leitung) zu der Kernbeschaltung 420 fließen kann.
• Bei verschiedenen zusätzlichen Ausführungsformen ist die obige Erörterung mit Bezugnahme auf die erste VCONN-Leitung und die Hälfte des Schaltkreises 408, die mit dem ersten Anschluss 404A gekoppelt ist, gleichermaßen für die zweite VCONN-Leitung und die andere Hälfte des Schaltkreises 408, die mit dem zweiten Anschluss 404B gekoppelt ist, anwendbar.
• Bei Ausführungsformen kann die Steuerungslogik 430 eine Reihe von Signalen an den ersten und zweiten Pumpenschalter 412A und 412B senden, um diese ein- oder auszuschalten, abhängig davon, ob eine Schwellenspannung detektiert wurde, die von einer oder beiden der ersten VCONN- und zweiten VCONN-Leitung kommt, wie mit Bezugnahme auf 5 in mehr Detail erörtert werden wird. Diese Signale werden in 4 als erstes Schalter-Deaktivierungs-Signal (sw_disable_1) und als erstes Schalter-Freigabe-Aktiv-Signal (sw_en_act_1) an den ersten Pumpenschalter 412A und als zweites Schalter-Deaktivierungs-Signal (sw_disable_2) und als zweites Schalter-Freigabe-Aktiv-Signal (sw_en_act_2) an den zweiten Pumpenschalter 412B illustriert. Die Schwellenspannung kann durch die Spannungsdetektionsschaltung 426 der Kernbeschaltung 420 detektiert werden.
• 5 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren 500 zum Bestromen eines EMCA-Controllers und Durchführen dynamischen VCONN-Tauschens in bestromten Typ-C-Kabel-Anwendungen gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 500 kann durch Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Beschaltung, dedizierte Logik, programmierbare Logik, Mikrocode etc.) beinhaltet. Bei einer einzelnen Ausführungsform wird das Verfahren 500 gänzlich oder zumindest teilweise durch die Steuerungslogik 430 (4) durchgeführt und kann durchgeführt werden, um die Halbleitervorrichtung 400 zu betreiben. Einige Schritte des Verfahrens, insbesondere im Hochfahrmodus, können von der Beschaltung des Schaltkreises 408 vor dem Übergang in den aktiven Modus organisch durchgeführt werden, wie erläutert werden wird.
• Mit Bezugnahme auf 5 kann das Verfahren 500 mit dem Anschalten des ersten DENFET von einer Spannung beginnen, die an dem ersten Anschluss von der ersten VCONN-Leitung empfangen wird, die über den ersten Pull-up-Widerstand (R_pu1), der zwischen den ersten Anschluss und ein Gate des ersten DENFET gekoppelt ist, abfällt (505). Dieses anfängliche Hochfahren kann alternativ oder zusätzlich stattfinden durch Hochfahren des zweiten DENFET von einer Spannung, die an dem zweiten Anschluss von der zweiten VCONN-Leitung empfangen wird, die über den zweiten Pull-up-Widerstand (R_pu2), der zwischen den zweiten Anschluss und ein Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist, abfällt. Das Verfahren 500 kann mit dem Anschalten einer internen Stromversorgung (Vddd_core) der Halbleitervorrichtung als Reaktion auf das Überführen der Spannung über den ersten DENFET (und/oder über den zweiten DENFET) an die interne Stromversorgung fortfahren (510). Das Verfahren 500 kann mit dem Anschalten der internen Stromversorgung auf einen ausreichenden Pegel fortfahren, um eine Power-on-Reset-Schaltung (POR-Schaltung) der Halbleitervorrichtung abzuschalten (520).
• Bei verschiedenen Ausführungsformen können die an den Blöcken 505 bis 520 durchgeführten Schritte den Hochfahrmodus der Halbleitervorrichtung 400 einschließen. Der Ausgangspunkt ist mit beiden der ersten und zweiten VCONN-Versorgung auf 0 V und die Halbleitervorrichtung ist unbestromt. Wenn eine oder beide der VCONN-Versorgungen hoch genug steigen, um mit dem Bestromen der Halbleitervorrichtung 400 zu beginnen, erlaubt das schwache Pull-up an den Widerständen R_up1 bzw. R_up2, dass genug Spannung an vddd_core durchgeleitet wird, damit die Halbleitervorrichtung 400 aus POR herauskommt und hochfährt, wie zuvor beschrieben. Während des Hochfahrmodus sind beide VCONN-Steuerungssignale auf sw_disable* = 0 und sw_en_act* = 0 gesetzt, was den schwachen Pull-up-Widerständen (R_up1 und R_up2) erlaubt, die Gates der DENFET zu steuern.
• Mit weiterer Bezugnahme auf 5 kann das Verfahren 500 nach dem Hochfahren fortfahren, mit einem Übergang auf einen aktiven Modus und Betreiben der Steuerungslogik 430 der Halbleitervorrichtung 400, um den ersten DENFET vollständig an zu schalten, als Reaktion auf das Hochfahren der Halbleitervorrichtung 400. Das Verfahren 500 kann mit dem Freigeben der Ladepumpe fortfahren, die mit dem ersten Pumpenschalter und mit dem zweiten Pumpenschalter gekoppelt ist (525). An dieser Stelle ist die Halbleitervorrichtung 400 bereit zu wählen, von welcher der ersten oder zweiten VCONN-Versorgung die Halbleitervorrichtung 400 bestromt werden soll.
• Das Verfahren 500 kann mit der Verarbeitungslogik zum Detektieren einer Spannung von der ersten VCONN-Leitung oder der zweiten VCONN-Leitung, die die eine Schwellenspannung (z. B. 2,7 V in einer einzelnen Ausführungsform) überschreitet, fortfahren (530). Es ist möglich, dass das USB-Typ-C-Kabel an dieser Stelle ausgesteckt ist, d. h. falls weder die erste noch die zweite VCONN-Leitung mit einer ausreichend hohen Spannung detektiert wird, kann das Verfahren 500 zum Hochfahrmodus (505) zurückschleifen. Falls jedoch die Spannung von der ersten VCONN-Leitung oder sowohl der ersten als auch der zweiten VCONN-Leitung die Schwellenspannung überschreitet, dann kann das Verfahren 500 mit der Verarbeitungslogik zum Einschalten des ersten Pumpenschalters, um eine Pumpenspannung von der Ladepumpe an das Gate des ersten DENFET zu überführen, um den ersten DENFET vollständig zu aktivieren, fortfahren (535). Dies kann durchgeführt werden, indem das erste Schalter-Freigabe-Aktiv-Signal (sw_en_act_1) auf eins gesetzt wird, wodurch die Pumpenspannung auf das Gate des ersten DENFET gebracht wird. Das Verfahren 500 kann mit der Verarbeitungslogik zum Ausschalten des zweiten Pumpenschalters fortfahren, um den zweiten DENFET zu deaktivieren, wodurch das Gate des zweiten DENFET auf Masse gezogen wird (540). Dies kann durchgeführt werden, indem das zweite Schalter-Freigabe-Aktiv-Signal (sw_en_act_2) an den zweiten Pumpenschalter auf null gesetzt wird und das zweite Schalter-Deaktivierungs-Signal (sw_disable_2) an den zweiten Pumpenschalter auf eins gesetzt wird, wodurch das Gate des zweiten DENFET auf Masse gezogen wird, womit der zweite Pumpenschalter deaktiviert wird.
• Mit weiterer Bezugnahme auf 5 kann das Verfahren 500, falls stattdessen am Block 530 eine Spannung an der zweiten VCONN-Leitung die Schwellenspannung überschreitet, mit der Verarbeitungslogik zum Einschalten des ersten Pumpenschalters fortfahren, um eine Pumpenspannung von der Ladepumpe an das Gate des ersten DENFET zu überführen, um den ersten DENFET vollständig zu aktivieren (545). Dies kann durchgeführt werden, indem das zweite Schalter-Freigabe-Aktiv-Signal (sw_en_act_2) auf eins gesetzt wird, wodurch die Pumpenspannung auf das Gate des zweiten DENFET gebracht wird. Das Verfahren 500 kann mit der Verarbeitungslogik zum Ausschalten des zweiten Pumpenschalters fortfahren, um den zweiten DENFET zu deaktivieren, wodurch das Gate des zweiten DENFET auf Masse gezogen wird (550). Dies kann durchgeführt werden, indem das erste Schalter-Freigabe-Aktiv-Signal (sw_en_act_1) an den ersten Pumpenschalter auf null gesetzt wird und das erste Schalter-Deaktivierungs-Signal (sw_disable_1) an den ersten Pumpenschalter auf eins gesetzt wird, wodurch das Gate des ersten DENFET auf Masse gezogen wird, womit der erste Pumpenschalter deaktiviert wird. Das Durchführen der Schritte der Blöcke 545 und 550 kann einen Tausch zum Bestromen der Halbleitervorrichtung über die erste VCONN-Leitung mit der VCONN-Leitung erledigen.
• Unter der Annahme, dass die Halbleitervorrichtung 400 über die erste VCONN-Leitung, z. B. über den ersten DENFET, bestromt wird, kann das Verfahren 500 mit der Verarbeitungslogik zum Detektieren, ob eine Spannung von der zweiten VCONN-Leitung die Schwellenspannung überschreitet, fortfahren (555). Falls die Spannung von der zweiten VCONN-Leitung die Schwellenspannung überschreitet, kann das Verfahren 500 mit dem Durchführen eines Stromversorgungstausches fortfahren, wie zuvor mit Bezugnahme auf die Blöcke 545 und 550 beschrieben.
• Des Weiteren kann, unter der Annahme, dass die Halbleitervorrichtung 400 über die zweite VCONN-Leitung, z. B. über den ersten DENFET, bestromt wird, das Verfahren 500 mit der Verarbeitungslogik zum Detektieren, ob eine Spannung von der ersten VCONN-Leitung die Schwellenspannung überschreitet, fortfahren (555). Falls die Spannung von der ersten VCONN-Leitung die Schwellenspannung überschreitet, kann das Verfahren 500 mit dem Durchführen eines Stromversorgungstausches fortfahren, wie zuvor mit Bezugnahme auf die Blöcke 535 und 540 beschrieben. Auf diese Weise kann ein Rundlauf des Tauschens von Stromquellen zwischen der ersten VCONN-Leitung und der zweiten VCONN-Leitung und zurück zu der ersten VCONN-Leitung durchgeführt werden, abhängig davon, dass Spannungen an der ersten und zweiten Klemme die Schwellenspannung überschreiten.
• Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 4 können in einigen Fällen Übergänge zwischen Auslösen einer Schwellenspannung an einem gegebenen Anschluss langsam sein. Zum Beispiel kann bei einer Logik generell zwischen 0 bei etwa null Volt und 1 bei etwa 5 Volt ein langsamer Übergang nahe 2,5 Volt schnelles Tauschen mit Bestromen zwischen der ersten und zweiten Klemme verursachen. Diese Aktivität kann bei Übergängen, wie mit Bezugnahme auf 5 beschrieben, unbekannte Zustände verursachen. Um unbekannte Zustände zu vermeiden, kann die Spannungsdetektionsschaltung 426 eine Hysterese umfassen, um den Spannungsdetektor an einen logischen Wert, entweder null oder eins, zu binden und schnelle Übergänge zu verhindern. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Steuerungslogik 430 mit logischem Filtern angepasst sein, wobei die Detektion des Erreichens einer logischen Null oder logischen Eins nur ausgelöst wird, nachdem ein statischer Spannungspegel über eine vorher festgelegte Zeitdauer erreicht wird.
• Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform das Verfahren 500 das Detektieren durch die Verarbeitungslogik (bei Block 555 von 5) von mehreren aufeinanderfolgenden Änderungen der Spannung von dem zweiten Anschluss umfassen, die zwischen Überschreiten der Schwellenspannung und Nichtüberschreiten der Schwellenspannung hin und her geht. Das Verfahren 500 kann mit der Verarbeitungslogik fortfahren, um zu warten, bis die Spannung von dem zweiten Anschluss die Schwellenspannung für eine vorher festgelegte Zeitdauer überschreitet, bevor sie den zweiten Pumpenschalter einschaltet und den ersten Pumpenschalter ausschaltet, um zu verursachen, dass ein Tausch über den zweiten Anschluss bestromt wird.
• 6 ist eine Schaltungsdarstellung eines USB-Typ-C-Kabels 600, das einen EMCA-Controller, der mit jeder der Typ-C-Stecker-Schnittstellen des USB-Typ-C-Kabels 600 gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform verwendet. Zum Beispiel kann bei dieser alternativen Ausführungsform das USB-Typ-C-Kabel 600 eine erste Typ-C-Stecker-Schnittstelle 604A und eine zweite Typ-C-Stecker-Schnittstelle 604B umfassen. Ein erster EMCA-Controller 601A kann einen ersten VCONN-Anschluss umfassen, der mit der ersten VCONN-Leitung eines ersten Endes des USB-Typ-C-Kabels 600 gekoppelt ist, z. B. mit der ersten Typ-C-Stecker-Schnittstelle 604A gekoppelt ist. Ein zweiter EMCA-Controller 601B kann einen zweiten VCONN-Anschluss umfassen, der mit der zweiten VCONN-Leitung eines zweiten Endes des USB-Typ-C-Kabels 600 gekoppelt ist, z. B. mit der zweiten Typ-C-Stecker-Schnittstelle 604B gekoppelt ist. Bei einigen Ausführungsformen kann nur der Controller von dem ersten und zweiten EMCA-Controller 601A und 601B, der einem Host am nächsten ist (z. B. einem nach unten gewandten Port, DFP (Down-Facing Port)), der mit dem USB-Typ-B-Kabel verbunden ist, angeschaltet sein.
• Bei der illustrierten Ausführungsform kann der zweite VCONN-Anschluss von jedem des ersten und zweiten EMCA-Controllers 601A und 601B potenzialfrei (nicht verbunden) sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann jeder des ersten und zweiten EMCA-Controllers 601A und 601B die Hälfte der Beschaltung des Schaltkreises 408 umfassen, z. B. nur die mit dem Bestromen des Chips über den ersten Anschluss assoziierte Beschaltung, welche dem Koppeln mit der alleinigen VCONN-Leitung an jedem Ende des Kabels dient. Die CC-Leitung kann auch mit jedem des ersten und zweiten EMCA-Controllers 601A und 601B gekoppelt sein.
• In der Ausführungsform von 6 ist die Steuerungslogik 430 zum Steuern dualen Schaltens nicht notwendig, da jeder des ersten und zweiten EMCA-Controllers 601A und 601B nur eine Spannung von der ersten VCONN-Leitung bzw. zweiten VCONN-Leitung detektieren kann und der jeweilige Controller demgemäß bestromt wird. Demgemäß kann die Steuerungslogik 430 angepasst sein, um lediglich den einzelnen Pumpenschalter ein- oder auszuschalten, abhängig davon, ob die Spannung an dem Spannungsanschluss eine Schwellenspannung überschreitet. Alternativ kann die Steuerungslogik 430 unverändert bleiben und weiterhin wie vorgesehen funktionieren, auch wenn der zweite Anschluss potenzialfrei bleibt.
• Die bei den Ausführungsformen von 2 und 6 illustrierten EMCA-Controller können innerhalb passiver USB-Typ-C-Kabel angeordnet sein. Der Unterschied zwischen einem passiven und aktiven Kabel liegt darin, dass zusätzlich zu einem Typ-C-Controller-Chip ein aktives Kabel auch einen Takt- und Datenrückgewinnungs-Chip (CDR-Chip, CDR = Clock And Data Recovery) aufweist (mit Bauteilen wie etwa Repeater, Brücken und dergleichen), der ein längeres Kabel erlaubt. Der CDR-Chip kann für die Hochgeschwindigkeitsdaten auf den TX*- und RX*-Leitungen eingesetzt werden.
• In der obigen Beschreibung werden zahlreiche Details dargelegt. Es wird einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet mit dem Nutzen dieser Offenbarung jedoch klar sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In einigen Fällen werden bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdarstellungsform, anstatt im Detail, gezeigt, um das Verständnis der Beschreibung nicht zu erschweren.
• Einige Teile der Beschreibung werden im Hinblick auf Algorithmen und symbolische Repräsentation von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Repräsentation sind die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendeten Mittel, um den Inhalt ihrer Arbeit anderen Fachleuten auf dem Gebiet am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hier und generell als eine in sich konsistente Sequenz von Schritten, die zu einem gewünschten Ergebnis führen, verstanden. Die Schritte sind jene, die physische Manipulationen von physischen Größen erfordern. Gewöhnlich, aber nicht notwendigerweise, liegen diese Größen in Form von elektrischen oder magnetischen Signalen vor, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich manchmal als praktisch erwiesen, prinzipiell aus Gründen gemeinsamer Nutzung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Nummern oder dergleichen zu bezeichnen.
• Es sollte jedoch beachtet werden, dass alle diese und ähnliche Begriffe den entsprechenden physischen Größen zugehörig sein sollen und lediglich praktische Bezeichnungen für diese Größen sind. Sofern nicht spezifisch anders angegeben, wie aus der obigen Erörterung erkennbar, ist anzumerken, dass sich in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie „Empfangen“, „Einstellen“ oder dergleichen verwenden, auf die Vorgänge und Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Computervorrichtung beziehen, das/die als physische (z. B. elektronische) Größen innerhalb der Register und Speicher des Computersystems repräsentierte Daten manipuliert und in andere, gleichermaßen als physische Größen innerhalb der Computersystemspeicher oder -register oder anderer Informationsspeicher-, Übertragungs- oder Anzeigevorrichtungen repräsentierte Daten transformiert.
• Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hier verwendet, um als Beispiel, Fall oder Illustration dienend zu bedeuten. Jeder bzw. jede hier als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekt bzw. Konstruktion ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Konstruktionen zu verstehen. Vielmehr wird durch Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beabsichtigt, Konzepte auf eine konkrete Weise zu präsentieren. Wie in dieser Anmeldung verwendet, wird mit dem Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ statt ein exklusives „oder“ bezeichnet. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, bedeutet „X umfasst A oder B“ jede der natürlichen inklusiven Permutationen. Das heißt, falls X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann wird „X umfasst A oder B“ unter jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollen die Artikel „ein“ und „eine“, wie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet, generell als „ein(e) oder mehrere“ verstanden werden, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich auf eine Singularform bezogen. Außerdem ist durchgehend der Begriff „eine Ausführungsform“ oder „eine einzelne Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ oder „eine einzelne Ausführungsform“ nicht als gleiche Ausführungsform oder Ausführungsform zu verstehen, sofern dies nicht so beschrieben wird.
• Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können sich auch auf eine Einrichtung zum Durchführen der hierin detaillierten Vorgänge beziehen. Diese Einrichtung kann speziell für die erforderlichen Zwecke gebaut sein oder kann eine Allzweckhardware beinhalten, die durch eine darin gespeicherte Firmware selektiv aktiviert oder rekonfiguriert wird. Eine solche Firmware kann in einem nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedium, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, Festwertspeichern (ROMs), Arbeitsspeichern (RAMs), EPROMs, EEPROMs, Flashspeichern oder jeder Art von Medium, das für das Speichern von elektronischen Anweisungen geeignet ist, gespeichert werden. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien umfasst, die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern. Der Begriff „computerlesbares Medium“ sollte auch so verstanden werden, dass er ein beliebiges Medium umfasst, das einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Hardware speichern, codieren oder führen kann und der bewirkt, dass die Hardware eine oder mehrere der Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchführt. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ sollte demgemäß so verstanden werden, dass er, aber nicht darauf beschränkt, Festkörperspeicher, optische Medien, elektromagnetische Medien, ein beliebiges Medium umfasst, das einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch Hardware speichern kann und der bewirkt, dass die Hardware eine oder mehrere der Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchführt.
• Die obige Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele für spezifische Systeme, Bauteile, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis von mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann auf dem Gebiet jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden gut bekannte Bauteile oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um das Verständnis der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu erschweren. Die oben dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Besondere Ausführungsformen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem im Umfang der vorliegenden Ausführungsformen vorgesehen sein.
• Es versteht sich, dass die obige Beschreibung illustrativ und nicht beschränkend ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten auf dem Gebiet nach der Lektüre und nach dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Offenbarung sollte daher mit Bezug auf die anhängenden Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Entsprechungen, auf die solche Ansprüche Anrecht haben, bestimmt werden.
• In der obigen Beschreibung werden, zum Zwecke der Erklärung, zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird jedoch für einen Fachmann auf dem Gebiet evident sein, dass die vorliegende Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden kann. In anderen Fällen werden wohlbekannte Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, sondern stattdessen in einer Blockdarstellung, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht unnötig zu erschweren.
• Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine einzelne Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, beschrieben in Verbindung mit der Ausführungsform, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform der Offenbarung eingeschlossen ist. Der Ausdruck „in einer einzelnen Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung bezieht sich nicht unbedingt 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 16/123157 [0001]
• US 62/663382 [0001]

Claims (20)

1. Eine Halbleitervorrichtung für ein Universal-Serial-Bus-Typ-C-Kabel (USB-Typ-C-Kabel), wobei die Halbleitervorrichtung Folgendes beinhaltet: einen ersten Anschluss, um mit einer ersten VCONN-Leitung von einem ersten Ende des USB-Typ-C-Kabels gekoppelt zu werden; einen zweiten Anschluss, um mit einer zweiten VCONN-Leitung von einem zweiten Ende des USB-Typ-C-Kabels gekoppelt zu werden; eine Ladepumpe; und einen Schaltkreis, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, wobei der Schaltkreis Folgendes beinhaltet: einen ersten Drain-erweiterten n-Typ-Feldeffekttransistor (DENFET), der zwischen den ersten Anschluss und eine interne Stromversorgung der Halbleitervorrichtung gekoppelt ist; einen ersten Pumpenschalter, der zwischen die Ladepumpe und ein Gate des ersten DENFET gekoppelt ist; einen zweiten DENFET, der zwischen dem zweiten Anschluss und der internen Stromversorgung gekoppelt ist; und einen zweiten Pumpenschalter, der zwischen die Ladepumpe und ein Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist.
2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schaltkreis konfiguriert ist, um eine Stromversorgung von einer von der ersten VCONN-Leitung und der zweiten VCONN-Leitung zu der internen Stromversorgung der Halbleitervorrichtung zwischen dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss hin und her zu schalten.
3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Hardwarelogik beinhaltet, die mit der internen Stromversorgung, mit dem ersten Pumpenschalter und mit dem zweiten Pumpenschalter gekoppelt ist, wobei die Hardwarelogik beim Starten Folgendem dient: Detektieren einer Spannung, die von einem von dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss kommt; und Einschalten von einem von dem ersten Pumpenschalter oder dem zweiten Pumpenschalter entsprechend dem einen von dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss, von dem die Spannung detektiert wurde, um eine Pumpenspannung von der Ladepumpe an das Gate von einem von dem ersten DENFET bzw. zweiten DENFET zu überführen.
4. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei zum Detektieren der Spannung die Hardwarelogik eine Spannungsdetektionsschaltung beinhaltet, um eine Spannung, die größer als eine Schwellenspannung ist, von dem einen von dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss zu detektieren.
5. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Hardwarelogik ferner Folgendem dient: während des Startens, Setzen eines Schalter-Deaktivierungs-Signals und eines Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals auf null für jeden des ersten Pumpenschalters und des zweiten Pumpenschalters; und als Reaktion auf die Detektion der Spannung, die von dem ersten Anschluss kommt: Setzen auf eins des Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals an den ersten Pumpenschalter; Setzen auf null des Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals an den zweiten Pumpenschalter; und Setzen auf eins des Schalterdeaktivierungssignals an den zweiten Pumpenschalter.
6. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Widerstand, der zwischen den ersten Anschluss und das Gate des ersten DENFET gekoppelt ist; eine erste Diodenklemme, die zwischen das Gate des ersten DENFET und Masse gekoppelt ist; einen zweiten Widerstand, der zwischen den zweiten Anschluss und das Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist; und eine zweite Diodenklemme, die zwischen das Gate des zweiten DENFET und Masse gekoppelt ist.
7. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Widerstand, der zwischen eine Source des ersten DENFET und die interne Stromversorgung der Halbleitervorrichtung gekoppelt ist; einen zweiten Widerstand, der zwischen eine Source des zweiten DENFET und die interne Stromversorgung gekoppelt ist; und wobei der erste und der zweite Widerstand dazu dienen, einen Schutz für elektrostatische Entladung (ESD-Schutz) gegenüber einem Überstromstoß von dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss bereitzustellen.
8. Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Betreiben einer Halbleitervorrichtung für ein Universal-Serial-Bus-Typ-C-Kabel (USB-Typ-C-Kabel), wobei die Halbleitervorrichtung einen ersten Anschluss, einen ersten Drain-erweiterten n-Typ-Feldeffekttransistor (DENFET), der zwischen den ersten Anschluss und eine interne Stromversorgung gekoppelt ist, einen ersten Pumpenschalter, der mit einem Gate des ersten DENFET gekoppelt ist, und eine Steuerungslogik, die mit dem ersten Pumpenschalter gekoppelt ist, beinhaltet, wobei das Betreiben der Halbleitervorrichtung Folgendes beinhaltet: Anschalten des ersten DENFET von einer Spannung, die an dem ersten Anschluss empfangen wird, die über einen Widerstand, der zwischen den ersten Anschluss und ein Gate des ersten DENFET gekoppelt ist, abfällt; Anschalten einer internen Stromversorgung der Halbleitervorrichtung als Reaktion auf das Überführen der Spannung über den ersten DENFET an die interne Stromversorgung; Hochfahren der Halbleitervorrichtung als Reaktion auf das Anschalten der internen Stromversorgung; und Betreiben der Steuerungslogik der Halbleitervorrichtung, um den ersten DENFET vollständig anzuschalten und somit in einen aktiven Modus der Halbleitervorrichtung einzutreten, als Reaktion auf das Hochfahren der Halbleitervorrichtung.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Anschalten der internen Stromversorgung auf einen Spannungspegel erfolgt, um so eine Power-on-Reset-Schaltung der Halbleitervorrichtung abzuschalten.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Halbleitervorrichtung ferner einen zweiten Anschluss, einen zweiten DENFET, der zwischen den zweiten Anschluss und die interne Stromversorgung gekoppelt ist, einen zweiten Pumpenschalter, der mit einem Gate des zweiten DENFET und mit der Steuerungslogik gekoppelt ist, beinhaltet, und wobei das Betreiben der Steuerungslogik ferner Folgendes beinhaltet: Freigeben einer Ladepumpe, die mit dem ersten Pumpenschalter und mit dem zweiten Pumpenschalter gekoppelt ist; erstes Detektieren, durch eine Spannungsdetektionsschaltung, dass eine Spannung von dem ersten Anschluss eine Schwellenspannung überschreitet; und als Reaktion auf das erste Detektieren: Einschalten des ersten Pumpenschalters, um eine Pumpenspannung von der Ladepumpe an das Gate des ersten DENFET zu überführen, um den ersten DENFET vollständig zu aktivieren; und Ausschalten des zweiten Pumpenschalters, um den zweiten DENFET zu deaktivieren, wodurch das Gate des zweiten DENFET auf Masse gezogen wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Betreiben der Steuerungslogik ferner Folgendes beinhaltet: während des Anschaltens der Halbleitervorrichtung, Setzen eines Schalter-Deaktivierungs-Signals und eines Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals auf null für jeden des ersten Pumpenschalters und des zweiten Pumpenschalters; und als Reaktion auf das Detektieren der Spannung, die von dem ersten Anschluss kommt: Setzen auf eins des Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals an den ersten Pumpenschalter; Setzen auf null des Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals an den zweiten Pumpenschalter; und Setzen auf eins des Schalterdeaktivierungssignals an den zweiten Pumpenschalter.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das erste Detektieren der Spannung von dem ersten Anschluss ferner auch das Detektieren einer zweiten Spannung von dem zweiten Anschluss, die größer als die Schwellenspannung ist, beinhaltet.
13. Verfahren gemäß Anspruch 10, das ferner Folgendes beinhaltet: zweites Detektieren, durch die Spannungsdetektionsschaltung, dass eine Spannung von dem zweiten Anschluss die Schwellenspannung überschreitet; als Reaktion auf das zweite Detektieren: Einschalten des zweiten Pumpenschalters, um die Pumpenspannung von der Ladepumpe an das Gate des zweiten DENFET zu überführen, um den zweiten DENFET vollständig zu aktivieren; und Ausschalten des ersten Pumpenschalters, um den ersten DENFET zu deaktivieren, wodurch das Gate des ersten DENFET auf Masse gezogen wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, das ferner Folgendes beinhaltet: Detektieren von mehreren aufeinanderfolgenden Änderungen der Spannung von dem zweiten Anschluss, die zwischen Überschreiten der Schwellenspannung und Nichtüberschreiten der Schwellenspannung hin und her geht; und Warten, bis die Spannung von dem zweiten Anschluss die Schwellenspannung für eine vorher festgelegte Zeitdauer überschreitet, vor dem Einschalten des zweiten Pumpenschalters und Ausschalten des ersten Pumpenschalters, um zu verursachen, dass ein Tausch über den zweiten Anschluss bestromt wird.
15. Ein System, das Folgendes beinhaltet: einen ersten USB-Typ-C-Stecker an einem ersten Ende eines USB-Typ-C-Kabels; eine erste VCONN-Leitung, die mit dem ersten USB-Typ-C-Stecker gekoppelt ist; und einen ersten integrierten Schaltungs-Controller (IC-Controller), der Folgendes beinhaltet: einen ersten Anschluss, der mit der ersten VCONN-Leitung gekoppelt ist; einen ersten Drain-erweiterten n-Typ-Feldeffekttransistor (DENFET), der zwischen den ersten Anschluss und eine erste interne Stromversorgung des ersten IC-Controllers gekoppelt ist; einen ersten Pumpenschalter, der zwischen eine erste Ladepumpe und ein Gate des ersten DENFET gekoppelt ist; und erste Hardwarelogik, die mit dem ersten Pumpenschalter, mit der ersten Ladepumpe und mit der ersten internen Stromversorgung gekoppelt ist, wobei die erste Hardwarelogik Folgendem dient: Detektieren einer Spannung, die von dem ersten Anschlusses kommt; und Einschalten des ersten Pumpenschalters als Reaktion auf die Detektion der Spannung von dem ersten Anschluss, um eine Pumpenspannung von der ersten Ladepumpe an ein Gate des ersten DENFET zu überführen.
16. System gemäß Anspruch 15, das ferner Folgendes beinhaltet: einen zweiten USB-Typ-C-Stecker an einem zweiten Ende des USB-Typ-C-Kabels; eine zweite VCONN-Leitung, die mit dem zweiten USB-Typ-C-Stecker gekoppelt ist; und einen zweiten IC-Controller, der Folgendes beinhaltet: einen zweiten Anschluss, der mit der zweiten VCONN-Leitung gekoppelt ist; einen zweiten DENFET, der zwischen den zweiten Anschluss und eine zweite interne Stromversorgung gekoppelt ist; einen zweiten Pumpenschalter, der zwischen eine zweite Ladepumpe und ein Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist; und zweite Hardwarelogik, die mit dem zweiten Pumpenschalter, mit der zweiten Ladepumpe und mit der zweiten internen Stromversorgung gekoppelt ist, wobei die zweite Hardwarelogik Folgendem dient: Detektieren einer Spannung, die von dem zweiten Anschluss kommt; und Einschalten des zweiten Pumpenschalters als Reaktion auf die Detektion der Spannung von dem zweiten Anschluss, um eine Pumpenspannung von der zweiten Ladepumpe an ein Gate des zweiten DENFET zu überführen.
17. System gemäß Anspruch 15, das ferner Folgendes beinhaltet: einen zweiten USB-Typ-C-Stecker an einem zweiten Ende des USB-Typ-C-Kabels; eine zweite VCONN-Leitung, die mit dem zweiten USB-Typ-C-Stecker gekoppelt ist; und wobei der erste IC-Controller ferner Folgendes beinhaltet: einen zweiten Anschluss, der mit der zweiten VCONN-Leitung des USB-Typ-C-Kabels gekoppelt ist; einen zweiten DENFET, der zwischen den zweiten Anschluss und die erste interne Stromversorgung gekoppelt ist; und einen zweiten Pumpenschalter, der zwischen die erste Ladepumpe und ein Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist; und wobei die erste Hardwarelogik ferner mit dem zweiten Pumpenschalter gekoppelt ist und Folgendem dient: Detektieren einer Schwellenspannung, die von dem zweiten Anschluss kommt; Einschalten des zweiten Pumpenschalters als Reaktion auf die Detektion der Spannung von dem zweiten Anschluss, um eine Pumpenspannung von der ersten Ladepumpe an ein Gate des zweiten DENFET zu überführen; und Ausschalten des ersten Pumpenschalters.
18. System gemäß Anspruch 17, wobei die Hardwarelogik ferner Folgendem dient: während des Startens, Setzen eines Schalter-Deaktivierungs-Signals und eines Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals auf null für jeden des ersten Pumpenschalters und des zweiten Pumpenschalters; und als Reaktion auf die Detektion der Spannung, die von dem zweiten Anschluss kommt: Setzen auf eins eines Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals an den zweiten Pumpenschalter; Setzen auf null eines Schalter-Freigabe-Aktiv-Signals an den ersten Pumpenschalter; und Setzen auf eins des Schalterdeaktivierungssignals an den ersten Pumpenschalter.
19. System gemäß Anspruch 17, wobei der erste IC-Controller ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Widerstand, der zwischen den ersten Anschluss und das Gate des ersten DENFET gekoppelt ist; eine erste Diodenklemme, die zwischen das Gate des ersten DENFET und Masse gekoppelt ist; einen zweiten Widerstand, der zwischen den zweiten Anschluss und das Gate des zweiten DENFET gekoppelt ist; und eine zweite Diodenklemme, die zwischen das Gate des zweiten DENFET und Masse gekoppelt ist.
20. System gemäß Anspruch 17, wobei der erste IC-Controller ferner Folgendes beinhaltet: einen ersten Widerstand, der zwischen eine Source des ersten DENFET und die erste interne Stromversorgung gekoppelt ist; einen zweiten Widerstand, der zwischen eine Source des zweiten DENFET und die erste interne Stromversorgung gekoppelt ist; und wobei der erste und der zweite Widerstand dazu dienen, einen Schutz für elektrostatische Entladung (ESD-Schutz) gegenüber einem Überstromstoß von dem ersten Anschluss bzw. dem zweiten Anschluss bereitzustellen.

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