DE112019002626T5 - Spannungsschutz für universal-serial-bus-typ-c(usb-c)-verbindersysteme - Google Patents

Spannungsschutz für universal-serial-bus-typ-c(usb-c)-verbindersysteme Download PDF

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DE112019002626T5
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Nicholas Bodnaruk
Derwin Mattos
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Cypress Semiconductor Corp
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Abstract

Eine elektronische Vorrichtung umfasst einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um einen ersten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU) eines Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controllers mit einem ersten SBU-Anschluss einer USB-C-Buchse zu verbinden. Die elektronische Vorrichtung umfasst auch einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um einen zweiten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU) des USB-C-Controllers mit einem zweiten SBU-Anschluss der USB-C-Buchse zu verbinden. Die elektronische Vorrichtung umfasst ferner eine Spannungsschutzschaltung, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere von dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter zu deaktivieren, wenn eine Spannung, die eine vorgegebene Schwelle überschreitet, detektiert wird. Die Spannungsschutzschaltung umfasst einen ersten Satz Dioden, der mit einem ersten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt ist, und einen zweiten Satz Dioden, der mit dem zweiten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
  • Diese Patentanmeldung ist eine internationale Patentanmeldung der nicht provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 16/146,802 , eingereicht am 28. September 2018, die die Priorität und den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/674,339 , eingereicht am 21. Mai 2018, beansprucht, die hiermit alle durch Bezugnahme hierin in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen allgemein Universal-Serial-Bus(USB)-Typ-C-Verbinderteilsysteme und insbesondere einen Spannungsschutz für USB-Typ-C-Verbinderteilsysteme.
  • STAND DER TECHNIK
  • Verschiedene elektronische Vorrichtungen (wie etwa z. B. Smartphones, Tablets, Notebook-Computer, Laptop-Computer, Hubs, Ladegeräte, Adapter etc.) sind konfiguriert, um Leistung über ein USB-C-Verbindersystem zu übertragen. Beispielsweise kann in einigen Anwendungen eine elektronische Vorrichtung als ein Leistungsverbraucher konfiguriert sein, um Leistung über ein USB-C-Verbindersystem zu empfangen (z. B. zum Batterieladen), während in anderen Anwendungen eine elektronische Vorrichtung als ein Leistungsbereitsteller konfiguriert sein kann, um einer anderen Vorrichtung, die mit ihr über ein USB-C-Verbindersystem verbunden ist, Leistung bereitzustellen. Elektronische Vorrichtungen sind typischerweise konfiguriert, um Leistung über Feldeffekttransistoren (FETs) oder andere ähnliche Schaltvorrichtungen zu übertragen. In einigen Fällen können die FETs beispielsweise aufgrund eines oder mehrerer elektrischer Fehler, die möglicherweise an dem USB-C-Verbindersystem auftreten, elektrische Schäden (z. B. Schäden durch Spannung, Schäden durch Überhitzung und so weiter) erleiden.
  • Figurenliste
  • Die beschriebenen Ausführungsformen und die diesbezüglichen Vorteile werden am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden. Diese Zeichnungen begrenzen in keiner Weise Form- und Detailänderungen, die durch einen Fachmann an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dabei von dem Geist und Umfang der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen.
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein IC-Controller-System (IC = Integrated Circuit, integrierte Schaltung) in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Pin-Layout für Pins, die in einem USB-C-Verbinder oder einer USB-C-Buchse eingeschlossen sein können, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 3A ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 3B ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 3C ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Offenbarung illustriert.
    • 4A ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 4B ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 4C ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
    • 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Spannungsschutzes für USB-C-Verbindersysteme in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 6A ist ein Blockdiagramm eines SBU-Kreuzschienenschalters für USB-C-Verbindersysteme in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 6B ist ein Blockdiagramm eines DP/DM-Schalters für USB-C-Verbindersysteme in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Einrichtung, die eine oder mehrere der hierin beschriebenen Operationen durchführen kann, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 8 ist ein Diagramm, das beispielhafte Spannungen in unterschiedlichen Komponenten eines USB-Controllers gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
    • 9 ist ein Diagramm, das beispielhafte Spannungen in unterschiedlichen Komponenten eines USB-Controllers gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es werden hierin verschiedene Ausführungsformen von Techniken für einen Spannungsschutz für USB-C-Verbindersysteme in elektronischen Vorrichtungen beschrieben. Beispiele solcher elektronischen Vorrichtungen umfassen, ohne darauf begrenzt zu sein, Personal Computer (z. B. Laptop-Computer, Notebook-Computer und so weiter), mobile Rechenvorrichtungen (z. B. Tablets, Tablet-Computer, E-Reader-Vorrichtungen und so weiter), mobile Kommunikationsvorrichtungen (z. B. Smartphones, Mobiltelefone, Personal Digital Assistants, Nachrichtenübermittlungsvorrichtungen, Taschen-PCs und so weiter), Konnektivitäts- und Ladevorrichtungen (z. B. Hubs, Andockstationen, Adapter, Ladegeräte etc.), Audio-/Video-/Datenaufzeichnungs- und/oder -wiedergabevorrichtungen (z. B. Kameras, Sprachaufzeichnungsgeräte, tragbare Scanner, Monitore und so weiter) und andere ähnliche elektronische Vorrichtungen, die USB-Verbinder (-Schnittstellen) zum Kommunizieren und/oder Batterieladen verwenden können.
  • Eine USB-fähige elektronische Vorrichtung oder ein USB-fähiges elektronisches System kann mindestens einem Release einer Universal-Serial-Bus(USB)-Spezifikation entsprechen. Beispiele solcher USB-Spezifikationen umfassen, ohne darauf begrenzt zu sein, die USB-Spezifikation Revision 2.0, die USB-3.0-Spezifikation, die USB-3.1-Spezifikation 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, Programmierschnittstellen etc.) eines differentiellen seriellen Busses, die erforderlich sind, um standardmäßige Kommunikationssysteme und -peripherieeinheiten zu gestalten und zu erstellen. Eine USB-fähige Peripherievorrichtung wird beispielsweise an eine USB-fähige Host-Vorrichtung über einen USB-Port der Host-Vorrichtung angeschlossen, um ein USB-fähiges System zu bilden. Ein USB-2.0-Port umfasst eine Leistungsspannungsleitung von 5 V (als VBUS gekennzeichnet), ein differentielles Paar Datenleitungen (als D+ bzw. DP und D- bzw. DN gekennzeichnet) und eine Masseleitung zur Leistungsrückführung (als MASSE gekennzeichnet). Ein USB-3.0-Port stellt auch die Leitungen VBUS, D+, D- und MASSE für eine Rückwärtskompatibilität mit USB 2.0 bereit. Zusätzlich stellt ein USB-3.0-Port, um einen schnelleren differentiellen Bus (den USB-SuperSpeed-Bus) zu unterstützen, auch ein differentielles Paar Senderdatenleitungen (als SSTX+ und SSTX- gekennzeichnet), ein differentielles Paar Empfängerdatenleitungen (als SSRX+ und SSRX- gekennzeichnet), eine Leistungsleitung für die Leistung (als DPWR gekennzeichnet) und eine Masseleitung zur Leistungsrückführung (als DMASSE gekennzeichnet) bereit. Ein USB-3.1-Port stellt für die Rückwärtskompatibilität mit USB-2.0- und USB-3.0-Kommunikationen die gleichen Leitungen wie ein USB-3.0-Port bereit, erweitert aber das Leistungsverhalten des SuperSpeed-Busses durch eine Reihe von Merkmalen, die als Enhanced SuperSpeed bezeichnet werden.
  • Eine neuere Technologie für USB-Verbinder, die USB-Typ-C genannt wird, ist in verschiedenen Releases und/oder Versionen der USB-Typ-C-Spezifikation definiert (wie etwa z. B. dem Release 1.0 vom 11. August 2014, dem Release 1.1 vom 3. April 2015 etc.). Die USB-Typ-C-Spezifikation definiert eine Typ-C-Buchse, einen Typ-C-Stecker und Typ-C-Kabel, die USB-Kommunikationen sowie eine Leistungslieferung (PD, Power Delivery) über neuere USB-Leistungslieferungsprotokolle, die in verschiedenen Revisionen/Versionen der USB-PD-Spezifikation definiert sind, unterstützen können. Beispiele für USB-Typ-C-Funktionen und -Anforderungen können, ohne darauf begrenzt zu sein, Daten- und andere Kommunikationen gemäß USB 2.0 und USB 3.0/3.1, elektromechanische Definitionen und Leistungsverhaltensanforderungen für Typ-C-Kabel, elektromechanische Definitionen und Leistungsverhaltensanforderungen für Typ-C-Buchsen, elektromechanische Definitionen und Leistungsverhaltensanforderungen für Typ-C-Stecker, Anforderungen für Typ-C-zu-Vorgängerkabelbaugruppen und -adapter, Anforderungen für Typ-C-basierte Vorrichtungsdetektion und Schnittstellenkonfiguration, Anforderungen für optimierte Leistungslieferung für Typ-C-Verbinder etc. umfassen. Gemäß der/den USB-Typ-C-Spezifikation(en) stellt ein Typ-C-Port unter anderem die Leitungen VBUS, D+, D-, MASSE, SSTX+, SSTX-, SSRX+ und SSRX- bereit. Zusätzlich stellt ein Typ-C-Port auch eine Leitung zur Seitenbandverwendung (als SBU (Sideband Use) gekennzeichnet) zum Signalisieren einer Seitenbandfunktionalität und einen Konfigurationskanal (als CC (Configuration Channel) gekennzeichnet) zum Entdecken, Konfigurieren und Verwalten von Verbindungen über ein Typ-C-Kabel bereit. Ein Typ-C-Port kann mit einem Typ-C-Stecker und/oder einer Typ-C-Buchse assoziiert sein. Um die Verwendung zu erleichtern, sind der Typ-C-Stecker und die Typ-C-Buchse als ein reversibles Paar gestaltet, das unabhängig von der Stecker-Buchse-Orientierung arbeitet. Ein standardmäßiger USB-Typ-C-Verbinder, der als standardmäßige(r) Typ-C-Stecker oder -Buchse angeordnet ist, stellt daher unter anderem Pins für vier VBUS-Leitungen, vier Masserückleitungen (MASSE-Leitungen), zwei D+-Leitungen (DP1 und DP2), zwei D--Leitungen (DN1 und DN2), zwei SSTX+-Leitungen (SSTXP1 und SSTXP2), zwei SSTX-Leitungen (SSTXN1 und SSTXN2), zwei SSRX+-Leitungen (SSRXP1 und SSRXP2), zwei SSRX--Leitungen (SSRXN1 und SSRXN2), zwei CC-Leitungen (CC1 und CC2) und zwei SBU-Leitungen (SBU1 und SBU2) bereit.
  • Einige USB-fähige elektronische Vorrichtungen können einer spezifischen Revision und/oder Version der USB-PD-Spezifikation (wie etwa z. B. Revision 1.0, veröffentlicht am 5. Juli 2012, Revision 2.0, veröffentlicht am 11. August 2014, etc. oder späteren Revisionen /Versionen davon) entsprechen. Die USB-PD-Spezifikation definiert ein Standardprotokoll, das so gestaltet ist, dass es die maximale Funktionalität USB-fähiger Vorrichtungen ermöglicht, indem es zusammen mit Datenkommunikationen über ein einziges USB-Typ-C-Kabel über USB-Typ-C-Ports eine flexiblere Leistungslieferung bereitstellt. Die USB-PD-Spezifikation beschreibt auch die Architektur, die Protokolle, das Leistungsversorgungsverhalten, die Parameter und die Verkabelung, die zum Verwalten der Leistungslieferung über USB-Typ-C-Kabel mit bis zu 100 W Leistung notwendig sind. Gemäß der USB-PD-Spezifikation können Vorrichtungen mit USB-Typ-C-Ports (wie etwa z. B. USB-fähige Vorrichtungen) einen höheren Strom und/oder höhere oder niedrigere Spannungen über ein USB-Typ-C-Kabel aushandeln, als dies in älteren USB-Spezifikationen (wie etwa z. B. der USB-2.0-Spezifikation, der USB-3.1-Spezifikation, der USB-Batterieladespezifikation Rev. 1.1/1.2 etc.) erlaubt ist. Beispielsweise definiert die USB-PD-Spezifikation die Anforderungen für einen Leistungslieferungsvertrag (PD-Vertrag), der zwischen einem Paar USB-fähiger Vorrichtungen ausgehandelt werden kann. Der PD-Vertrag kann sowohl den Leistungspegel als auch die Richtung der Leistungsübertragung, die für beide Vorrichtungen passend sind, spezifizieren und kann auf Anfrage durch eine beliebige der Vorrichtungen und/oder als Reaktion auf verschiedene Vorkommnisse und Bedingungen, wie etwa Leistungsrollenwechsel, Datenrollenwechsel, Kaltstart, Ausfall der Leistungsquelle etc., dynamisch neu ausgehandelt werden.
  • Eine elektronische Vorrichtung verwendet typischerweise eine Leistungsübertragungsschaltung (einen Leistungspfad), um Leistung zu/von der Vorrichtung zu übertragen. Neben anderen elektronischen Komponenten kann ein Leistungspfad einen oder mehrere Leistungs-FETs umfassen, die in dem Schaltungspfad in Reihe gekoppelt sind, um als Schalter zu arbeiten (z. B. als „EIN“-/„AUS“-Schalter). Einige wichtige Eigenschaften unterscheiden Leistungs-FETs von FETs und anderen Typen von Transistorschaltervorrichtungen, die für andere Anwendungen, die nicht der Leistungsübertragung dienen, verwendet werden. Als eine diskrete Halbleiterschaltvorrichtung kann ein Leistungs-FET während des „EIN“-Zustands eine große Menge an Strom zwischen seiner Source und seiner Drain führen, kann während des „EIN“-Zustands einen geringen Widerstandswert zwischen seiner Source und seiner Drain aufweisen und kann während des „AUS“-Zustands hohen Spannungen zwischen seiner Source und seiner Drain widerstehen. Beispielsweise kann ein Leistungs-FET als dafür geeignet charakterisiert sein, Ströme im Bereich von einigen hundert Milliampere (z. B. 500-900 mA) bis zu einigen Ampere (z. B. 3-5 A oder höher) zu führen und Spannungen im Bereich von 12 V bis 40 V (oder höher) zwischen seiner Source und seiner Drain zu widerstehen. Beispielsweise kann der Widerstandswert zwischen der Source und der Drain eines Leistungs-FETs sehr klein sein, um beispielsweise den Leistungsverlust an der Vorrichtung zu verhindern. Die hierin offenbarten Beispiele, Implementierungen und Ausführungsformen können unterschiedliche Typen von Schaltern, Transistoren und FETs verwenden, wie etwa Metall-Oxid-FETs (MOSFETs), nFETs (z. B. N-Typ-MOSFETs), pFETs (z. B. P-Typ-MOSFETs), FETs mit erweiterter Drain, Schalter mit erweiterter Drain etc.
  • 1 illustriert eine beispielhafte Halbleitervorrichtung, die in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken für einen Spannungsschutz konfiguriert ist. In der in 1 illustrierten Ausführungsform ist die Vorrichtung 100 ein IC-Controller, der auf einem einzelnen Halbleiter-Die gefertigt ist. Beispielsweise kann der IC-Controller 100 eine Einzelchip-IC-Vorrichtung aus der Familie von CCGx-USB-Controllern sein, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien, entwickelt wurde. In einem anderen Beispiel kann der IC-Controller 100 eine Einzelchip-IC sein, die als ein System-on-Chip (SoC) hergestellt ist. In anderen Ausführungsformen kann der IC-Controller ein Multi-Chip-Modul sein, das in einem einzelnen Halbleitergehäuse verkapselt ist. Neben anderen Komponenten umfasst der IC-Controller 100 ein CPU-Teilsystem 102, eine Peripherieanbindung 114, Systemressourcen 116, verschiedene Eingangs-/Ausgangs(E/A)-Blöcke 118 (z. B. 118a-118c) und ein USB-PD-Teilsystem 120.
  • Das CPU-Teilsystem 102 umfasst eine oder mehrere CPUs (Central Processing Units, zentrale Verarbeitungseinheiten) 104, einen Flash-Speicher 106, einen SRAM (Static Random Access Memory, statischer Direktzugriffsspeicher) 108 und einen ROM (Read Only Memory, Festwertspeicher) 110, die mit einer Systemanbindung 112 gekoppelt sind. Die CPU 104 ist ein geeigneter Prozessor, der in einer IC- oder einer SoC-Vorrichtung arbeiten kann. In einigen Ausführungsformen kann die CPU für einen Betrieb mit niedriger Leistung mit umfassendem Clock-Gating optimiert sein und kann verschiedene interne Controller-Schaltungen umfassen, die es der CPU erlauben, mit verschiedenen Leistungszuständen zu arbeiten. Beispielsweise kann die CPU einen Aufweck-Unterbrechungs-Controller umfassen, der konfiguriert ist, um die CPU aus einem Schlafzustand aufzuwecken, wodurch erlaubt wird, die Leistung auszuschalten, wenn sich der IC-Chip im Schlafzustand befindet. Der Flash-Speicher 106 ist ein nichtflüchtiger Speicher (z. B. NAND-Flash, NOR-Flash etc.), der für das Speichern von Daten, Programmen und/oder anderen Firmware-Anweisungen konfiguriert ist. Der Flash-Speicher 106 ist innerhalb des CPU-Teilsystems 102 eng gekoppelt, um Zugriffszeiten zu verbessern. Der SRAM 108 ist ein flüchtiger Speicher, der für das Speichern von Daten und Firmware-Anweisungen, auf die die CPU 104 zugreift, konfiguriert ist. Der ROM 110 ist ein Festwertspeicher (oder ein anderes geeignetes Speicherungsmedium), der für das Speichern von Hochfahrroutinen, Konfigurationsparametern und anderen Firmware-Parametern und -Einstellungen konfiguriert ist. Die Systemanbindung 112 ist ein Systembus (z. B. ein Einzelebene- oder Mehrfachebenen-Advanced-High-Performance-Bus oder AHB), der sowohl als eine Schnittstelle, die die verschiedenen Komponenten des CPU-Teilsystems 102 miteinander koppelt, als auch als eine Daten- und Steuerungsschnittstelle zwischen den verschiedenen Komponenten des CPU-Teilsystems und der Peripherieanbindung 114 konfiguriert ist.
  • Die Peripherieanbindung 114 ist ein Peripheriebus (z. B. ein Einzelebene- oder Mehrfachebenen-AHB), der die primäre Daten- und Steuerungsschnittstelle zwischen dem CPU-Teilsystem 102 und seinen Peripherieeinheiten und anderen Ressourcen, wie etwa den Systemressourcen 116, den E/A-Blöcken 118 und dem USB-PD-Teilsystem 120, bereitstellt. Die Peripherieanbindung 114 kann verschiedene Controller-Schaltungen (z. B. DMA-Controller (DMA = Direct Memory Access, direkter Speicherzugriff)) umfassen, die programmiert sein können, um Daten zwischen Peripherieblöcken ohne Belastung des CPU-Teilsystems 102 zu übertragen. In verschiedenen Ausführungsformen kann jede der Komponenten des CPU-Teilsystems und der Peripherieanbindung je nach Auswahl oder Typ der CPU, des Systembusses und/oder des Peripheriebusses unterschiedlich sein.
  • Die Systemressourcen 116 umfassen verschiedene elektronische Schaltungen, die den Betrieb des IC-Controllers 100 in seinen verschiedenen Zuständen und Modi unterstützen. Beispielsweise können die Systemressourcen 116 ein Leistungsteilsystem umfassen, das die Leistungsressourcen bereitstellt, die für jeden Controller-Zustand/-Modus erforderlich sind, wie etwa beispielsweise Spannungs- und/oder Stromreferenzen, Aufweck-Unterbrechungs-Controller (WIC, Wake-up Interrupt Controller), Power-On-Reset (POR) etc. In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsteilsystem auch Schaltungen umfassen, die es dem IC-Controller 100 erlauben, Leistung mit diversen unterschiedlichen Spannungs- und/oder Strompegeln von externen Quellen zu beziehen und/oder diesen bereitzustellen und einen Controller-Betrieb mit diversen Leistungszuständen (z. B. Tiefschlaf-, Schlaf- und aktive Zustände) zu unterstützen. Die Systemressourcen 116 können auch ein Taktteilsystem, das verschiedene Takte, die von dem IC-Controller 100 verwendet werden, bereitstellt, sowie Schaltungen, die verschiedene Controller-Funktionen, wie etwa ein externes Reset, implementieren, umfassen.
  • Ein IC-Controller, wie etwa der IC-Controller 100, kann verschiedene unterschiedliche Typen von E/A-Blöcken und Teilsystemen in verschiedenen Ausführungsformen und Implementierungen umfassen. Beispielsweise umfasst der IC-Controller 100 in der in 1 illustrierten Ausführungsform die GPIO-Blöcke (GPIO = General Purpose Input Output, Allzweckeingang/-ausgang) 118a, die TCPWM-Blöcke (TCPWM = Timer/Counter/Pulsweitenmodulation) 118b, die SCBs (Serial Communication Blocks, serielle Kommunikationsblöcke) 118c und das USB-PD-Teilsystem 120. Die GPIOs 118a umfassen Schaltungen, die konfiguriert sind, um verschiedene Funktionen zu implementieren, wie etwa beispielsweise Pull-up, Pull-down, Eingangsschwellenauswahl, Eingangs- und Ausgangspuffer-Aktivierung/-Deaktivierung, mit verschiedenen E/A-Pins verbundene Multiplex-Signale etc. Die TCPWMs 118b umfassen Schaltungen, die konfiguriert sind, um Zeitgeber (Timer), Zähler (Counter), Pulsweitenmodulatoren, Decodierer und verschiedene andere Analog-/ Mischsignalelemente zu implementieren, die konfiguriert sind, um an Eingangs-/ Ausgangssignalen zu arbeiten. Die SCBs 118c umfassen Schaltungen, die konfiguriert sind, um verschiedene serielle Kommunikationsschnittstellen zu implementieren, wie etwa beispielsweise I2C, SPI (Serial Peripheral Interface, serielle Peripherieschnittstelle), UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, universeller asynchroner Empfänger/Transmitter), CAN(Controller Area Network)-Schnittstelle, CXPI (Clock eXtension Peripheral Interface) etc.
  • Das USB-PD-Teilsystem 120 stellt die Schnittstelle zu einem USB-Typ-C-Port bereit und ist konfiguriert, um USB-Kommunikationen sowie andere USB-Funktionalitäten, wie etwa Leistungslieferung und Batterieladen, zu unterstützen. Das USB-PD-Teilsystem 120 umfasst die ESD-Schutzschaltungen (ESD = Electro-Static Discharge, elektrostatische Entladung), die an einem Typ-C-Port erforderlich sind. Das USB-PD-Teilsystem 120 umfasst auch einen Typ-C-Sendeempfänger und eine physische Schichtlogik (PHY), die als eine integrierte Basisband-PHY-Schaltung konfiguriert sind, um verschiedene digitale Codierungs-/Decodierungsfunktionen (z. B. Biphase-Mark-Code(BMC)-Codierung/-Decodierung, zyklische Redundanzprüfungen (CRC, Cyclic Redundancy Checks) etc.) und analoge Signalverarbeitungsfunktionen, die an physischen Schichtübertragungen beteiligt sind, durchzuführen. Das USB-PD-Teilsystem 120 stellt auch die Abschlusswiderstände (RP und RD) und ihre Schalter bereit, wie sie durch die USB-PD-Spezifikation gefordert werden, um eine Verbindungsdetektion, eine Steckerorientierungsdetektion und Leistungslieferungsrollen über ein Typ-C-Kabel zu implementieren. Der IC-Controller 100 (und/oder sein USB-PD-Teilsystem 120) kann auch konfiguriert sein, um auf Kommunikationen zu reagieren, die in einer USB-PD-Spezifikation definiert sind, wie etwa beispielsweise SOP-, SOP'- und SOP''-Nachrichtenübermittlungen.
  • Neben anderen Schaltkreisen kann das USB-PD-Teilsystem 120 ferner Folgendes umfassen: einen Analog-Digital-Wandler (ADC, Analog-to-Digital Converter) zum Umwandeln verschiedener analoger Signale in digitale Signale; einen Fehlerverstärker (ERROR AMP) zum Steuern der an die VBUS-Leitung angelegten Leistungsquellenspannung mittels eines PD-Vertrags; einen Hochspannungsregler (HV REG) zum Umwandeln der Leistungsquellenspannung in die exakte Spannung (z. B. 3-5 V), die zum Versorgen des IC-Controllers 100 mit Leistung erforderlich ist; einen Stromerfassungsverstärker (CSA, Current Sense Amplifier) und eine Schaltung zum Schutz vor Überspannung (OVP-Schaltung, OVP = Over-Voltage Protection) zum Bereitstellen eines Schutzes vor Überstrom und Überspannung an der VBUS-Leitung mit konfigurierbaren Schwellen und Reaktionszeiten; einen oder mehrere Gate-Treiber (GATE DRV, Gate Drivers) zum Steuern der Leistungsschalter, die die Bereitstellung von Leistung über die VBUS-Leitung ein- und ausschalten; und eine Kommunikationskanal-PHY(CC BB PHY)-Logik zum Unterstützen von Kommunikationen über eine Typ-C-Kommunikationskanal(CC)-Leitung.
  • In Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Techniken kann das USB-PD-Teilsystem 120 detektieren, ob die Spannung an einem oder mehreren Anschlüssen/Pins des Controllers eine Schwellenspannung überschreitet. Wenn die Spannung an einem oder mehreren Anschlüssen/Pins des Controllers die Schwellenspannung überschreitet, kann das USB-PD-Teilsystems 120 die Schalter deaktivieren, die den einen oder die mehreren Anschlüsse/Pins mit anderen Vorrichtungen koppeln.
  • Spannungsschutz
  • 2 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Pin-Layout 200 für Pins (z. B. Anschlüsse, Leitungen, Drähte, Leiterbahnen etc.), die in einem USB-C-Verbinder oder einer USB-C-Buchse eingeschlossen sein können, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert. Das Pin-Layout 200 umfasst zwei Sätze Pins, Satz 210 und Satz 220. Von links nach rechts umfasst der Satz 210 einen MASSE-Pin, einen TX1+- und einen TX1--Pin, einen VBUS-Pin, einen CC1-Pin, einen D+-Pin, einen D--Pin, einen SBU1-Pin, einen VBUS-Pin, einen RX2--Pin, einen RX2+-Pin und einen MASSE-Pin. TX1+ und TX1- in dem Satz 210 können auch als SSTX1+- bzw. TTTX1--Pin bezeichnet werden. Von links nach rechts umfasst der Satz 220 einen MASSE-Pin, einen RX1+- und einen RX1--Pin, einen VBUS-Pin, einen SBU2-Pin, einen D--Pin, einen D+-Pin, einen CC2-Pin, einen VBUS-Pin, einen TX2--Pin, einen TX2+-Pin und einen MASSE-Pin. TX2+ und TX2- in dem Satz 220 können auch als SSTX2+- bzw. TTTX2--Pin bezeichnet werden.
  • In einigen Ausführungsformen können die Größe und der symmetrische Formfaktor des USB-Teilsystems 200 (z. B. eines USB-Typ-C-Teilsystems) die Gefahr erhöhen, dass einer oder mehrere von den VCONN-, CC- und SBU-Pins Fehlerströme aufgrund benachbarter VBUS-Pins mit hoher Spannung (z. B. bis zu 25 V) erleiden. Wird ein USB-C-Verbinder beispielsweise schräg aus einer USB-C-Buchse entfernt, kann dies dazu führen, dass die VCONN-, CC- oder SBU-Pins (z. B. Leitungen, Anschlüsse, Leiterbahnen etc.) mit den VBus-Pins kurzgeschlossen werden. Die VBus-Pins können Spannungen bis zu 25 V aufweisen. Es kann jedoch sein, dass die CC- oder SBU-Pins nicht in der Lage sind, diese höhere Spannung zu tolerieren. Dies kann darin resultieren, dass die VBus-Pins den VCONN-, CC- oder SBU-Pins einen großen Spannungsfluss aufzwingen, was andere Vorrichtungen, Schaltungen, Komponenten, Module etc., die mit den VCONN-, CC- oder SBU-Pins gekoppelt sind, beschädigen kann. Dies kann als eine Überspannungsbedingung oder eine Kurzschlussbedingung bezeichnet werden.
  • 3A ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller 300A in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Offenbarung illustriert. Der USB-Controller 300A kann ein Beispiel des USB-PD-Teilsystems 120 sein, das oben in Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde. Der USB-Controller 300A umfasst einen Schalter 301, eine ESD-Komponente 303, einen Pumpenlogikblock 305 und eine Diodenklemmschaltung 303. Die ESD-Komponente 303 kann die Komponenten des USB-Controllers 300A vor Schäden aufgrund elektrostatischer Entladung schützen.
  • In einer Ausführungsform kann die Diodenklemmschaltung 307 die Gate-Spannung des Schalters 301 begrenzen. Beispielsweise kann die Diodenklemmschaltung 307 die Gate-Spannung des Schalters 301 auf zwischen 5 V-6 V begrenzen. Die Diodenklemmschaltung 307 kann eine oder mehrere Dioden umfassen. Beispielsweise kann die Diodenklemmschaltung 307 mehrere diodenverbundene 5 V-N-Typ-Feldeffekttransistoren (NFETs) in Reihe umfassen. In der Diodenklemmschaltung 307 kann eine beliebige Anzahl von Dioden und/oder FETs verwendet werden, um die Gate-Spannung auf einen geeigneten Wert zu begrenzen.
  • Die Pumpenlogik 305 kann verwendet werden, um dem Gate des Schalters 301 eine Spannung (VPUMP) bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Spannung (VPUMP) um die 5 V betragen, es können jedoch in anderen Ausführungsformen andere Spannungen verwendet werden. Die Pumpenlogik 305 kann Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein und konfiguriert sein, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen zu steuern und um den Betrieb des Schalters 301 zu steuern. Beispielsweise kann die Pumpenlogik 305 Ladungspumpen verwenden, um dem Gate des Schalters 301 eine Spannung bereitzustellen, um den Schalter 301 zu aktivieren. Das Aktivieren des Schalters 301 kann das Fließen von Strom durch den Schalter 301 erlauben. Das Aktivieren des Schalters 301 kann auch als Einschalten des Schalters 301 bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel kann die Pumpenlogik 305 damit aufhören, dem Gate des Schalters 301 eine Spannung bereitzustellen, um den Schalter zu deaktivieren. Das Deaktivieren des Schalters 301 kann das Fließen von Strom durch den Schalter 301 verhindern. Das Deaktivieren des Schalters 301 kann auch als Deaktivieren des Schalters 301, Ausschalten des Schalters 301 etc. bezeichnet werden.
  • Die Pumpenlogik 305 kann einen Freigabeeingang aufweisen. Wenn der Freigabeeingang im „Low“-Zustand ist (z. B. auf „0“ oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt ist, um darauf hinzuweisen, dass der Schalter 301 deaktiviert werden sollte), kann die Pumpenlogik 305 den Schalter 301 deaktivieren. Wenn der Freigabeeingang im „High“-Zustand ist (z. B. auf „1“ oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt ist, um darauf hinzuweisen, dass der Schalter 301 aktiviert werden sollte), kann die Pumpenlogik 305 den Schalter 301 aktivieren. Wenn der Schalter 301 aktiviert ist, können der Strom und die Spannung VCONN, die durch den USB-Controller 300A empfangen werden, dem Ausgang 309 über einen oder mehrere Pins eines USB-C-Verbinders bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform kann der Schalter 301 ein N-Typ-Feldeffekttransistor (FET) mit erweiterter Drain bzw. ein DENFET (Drain Extended N-type FET) sein. Wenn der VCONN-Pin 302 mit einem VBUS-Pin kurzgeschlossen wird, kann die Diodenklemmschaltung die Gate-Spannung des Schalters 301 begrenzen. Dies schützt den Schalter 301 vor Schäden und begrenzt auch die Spannung, die durch den Schalter 301 hindurchgeht. Der Controller 300A kann für eine längere oder erweiterte Zeitspanne unter dieser Bedingung (z. B. unter der Kurzschlussbedingung) arbeiten, da der Schalter 301 ein DENFET sein kann, der einer großen Spannung (z. B. einer Spannung von 25 V) an der Drain des Schalters 301 während der erweiterten Zeitspanne widerstehen kann.
  • Wenn es zu einem Kurzschluss zwischen dem VCONN-Pin und dem VBUS-Pin kommt, können sich an den Drähten, Pins, Kabeln, Leiterbahnen etc. Übertragungsleitungseffekte (wie etwa z. B. Klingeln) ergeben und dies kann zu Spannungsoszillationen führen. Die ESD-Komponente 303 kann in einem GIDL-Modus (GIDL = Gate-Induced Drain Leakage, Gate-induzierter Drain-Leckstrom) arbeiten. Dieser kann die positiven Spannungsoszillationen derart begrenzen, dass sich die Spannung an den Drähten, Pins, Kabeln, Leiterbahnen etc. schneller beruhigt und den Schalter 301 nicht beschädigt. Er kann die Oszillationen auch dämpfen, sodass diese schneller verschwinden.
  • Wie oben diskutiert, können das Verwenden eines oder mehrerer DENFETs für den Schalter 301 und die Diodenklemmschaltung 307 dabei helfen, Schäden an dem Schalter 301 zu verhindern, wenn der VCONN-Pin mit dem VBUS-Pin kurzgeschlossen wird. Auf diese Weise kann auch die Spannung, die durch den Schalter 301 hindurchgeht, begrenzt werden. Das Begrenzen der Spannung, die durch den Schalter 301 hindurchgeht, kann Schäden an den Vorrichtungen, die mit dem Ausgang 309 gekoppelt sind, verhindern. Auf diese Weise wird erlaubt, dass ein normaler Spannungsbereich durch den Schalter 301 hindurchgeht, während gleichzeitig verhindert wird, dass die Spannung zu hoch wird, was den Schalter 301 und andere Vorrichtungen, die mit dem Ausgang 309 gekoppelt sind, beschädigen könnte.
  • In einer Ausführungsform können die Diodenklemmschaltung 307, die Pumpenlogik 305 Teil des USB-Controllers 300A sein. Beispielweise sind die Diodenklemmschaltung 307, die Pumpenlogik 305 und der Schalter 301 (z. B. ein oder mehrere DENFETs) On-Chip oder Teil des USB-Controllers 300A, anstatt von dem USB-Controller 300A getrennt zu sein. Das Einschließen der Diodenklemmschaltung 307, der Pumpenlogik 305 und des Schalters 301 als Teil des USB-Controllers 300A erlaubt es, den Gesamtwiderstandswert des Schalters 301 zu reduzieren. Beispielsweise kann das Verwenden der VPUMP-Spannung zum Ansteuern des Schalter-Gates den Gesamtwiderstandswert des Schalters 301 reduzieren. Das Reduzieren des Gesamtwiderstandwerts des Schalters 301 kann es dem USB-Controller 300A oder einer Vorrichtung, die mit dem USB-Controller 300A gekoppelt ist, erlauben, mit mehr Leistungseffizienz zu arbeiten (z. B. weniger Leistung zu verwenden). Das Einschließen der Diodenklemmschaltung 307, der Pumpenlogik 305 und des Schalters 301 als Teil des USB-Controllers 300A kann auch die Kosten der Vorrichtung reduzieren.
  • 3B ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller 300B in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Offenbarung illustriert. Der USB-Controller 300B kann ein Beispiel des USB-PD-Teilsystems 120 sein, das oben in Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde. Der USB-Controller 300B umfasst einen Schalter 311, eine Spannungsdetektionskomponente 313 und eine Pumpenlogik 315.
  • Die Pumpenlogik 315 kann verwendet werden, um dem Gate des Schalters 311 eine Spannung (VPUMP) bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Spannung (VPUMP) um die 5 V betragen, es können jedoch in anderen Ausführungsformen andere Spannungen verwendet werden. Die Pumpenlogik 315 kann Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein und konfiguriert sein, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen zu steuern und um den Betrieb des Schalters 311 zu steuern. Beispielsweise kann die Pumpenlogik 315 Ladungspumpen verwenden, um dem Gate des Schalters 311 eine Spannung bereitzustellen, um den Schalter 311 zu aktivieren. Das Aktivieren des Schalters 311 kann das Fließen von Strom durch den Schalter 311 erlauben. Das Aktivieren des Schalters 311 kann auch als Aktivieren des Schalters 311, Einschalten des Schalters 311 etc. bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel kann die Pumpenlogik 315 damit aufhören, dem Gate des Schalters 311 eine Spannung bereitzustellen, um den Schalter zu deaktivieren. Das Deaktivieren des Schalters 311 kann das Fließen von Strom durch den Schalter 311 verhindern. Das Deaktivieren des Schalters 311 kann auch als Deaktivieren des Schalters 311, Ausschalten des Schalters 311 etc. bezeichnet werden. Die Pumpenlogik 315 kann eine Eingabe von der Spannungsdetektionskomponente 313 empfangen oder kann durch diese gesteuert werden.
  • Die Pumpenlogik 315 kann einen Freigabeeingang aufweisen. Wenn der Freigabeeingang im „Low“-Zustand ist (z. B. auf „0“ oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt ist, um darauf hinzuweisen, dass der Schalter 311 deaktiviert werden sollte), kann die Pumpenlogik 315 den Schalter 311 deaktivieren. Wenn der Freigabeeingang im „High“-Zustand ist (z. B. auf „1“ oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt ist, um darauf hinzuweisen, dass der Schalter 311 aktiviert werden sollte), kann die Pumpenlogik 315 den Schalter 311 aktivieren. Wenn der Schalter 311 aktiviert ist, kann der SBU-Pin 312 mit dem Ausgang 319 gekoppelt sein. In einer Ausführungsform kann der Schalter 311 ein Schalter mit erweiterter Drain (z. B. ein DENFET) sein.
  • Die Spannungsdetektionskomponente 313 kann Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein und konfiguriert sein, um zu detektieren, wenn sich eine Spannung von dem SBU-Pin 312 über einer Schwellenspannung befindet. Wenn die Spannung von dem SBU-Pin 312 größer als die Schwellenspannung ist, kann die Spannungsdetektionskomponente 313 bewirken, dass die Pumpenlogik 315 den Schalter 311 ausschaltet oder deaktiviert, um Schäden an Komponenten, Vorrichtungen etc., die mit dem Ausgang 319 gekoppelt sind, zu verhindern. Die Spannungsdetektionskomponente 313 kann eine oder mehrere Dioden umfassen. Beispielsweise kann die Spannungsdetektionskomponente 313 mehrere diodenverbundene 5 V-P-Typ-Feldeffekttransistoren (PFETs) in Reihe umfassen. In der Spannungsdetektionskomponente 313 kann eine beliebige Anzahl von Dioden und/oder FETs verwendet werden. Die Schwellenspannung kann auf der Anzahl von Dioden oder diodenverbundenen PFETs in der Spannungsdetektionskomponente 313 basieren. Je größer die Anzahl von Dioden, beispielsweise, desto größer die Schwellenspannung, und umgekehrt.
  • Wie in 3B illustriert, kann die Spannungsdetektionskomponente 313 konfiguriert sein, um eine Bedingung mit hoher Spannung (z. B. eine Bedingung, bei der eine größere Spannung an dem SBU-Pin 312 detektiert wird, eine Bedingung mit extrem hoher Spannung etc.) zu detektieren. Wenn die Spannungsdetektionskomponente 313 bestimmt, dass eine Bedingung mit hoher Spannung aufgetreten ist, kann die Spannungsdetektionskomponente 313 ein Signal (z. B. ein Sperr- oder Freigabesignal) generieren, das der Pumpenlogik 305 bereitgestellt werden kann. Dies erlaubt es der Pumpenlogik 315, den Schalter 311 zu deaktivieren, auszuschalten etc., wenn durch die Spannungsdetektionskomponente 313 eine Bedingung mit hoher Spannung detektiert wird.
  • Wie in 3B illustriert, ist die Spannungsdetektionskomponente 313 Teil des USB-Controllers 300B. Das Einschließen der Spannungsdetektionskomponente 313 und der Pumpenlogik 315 als Teil des USB-Controllers 300B erlaubt es, den Gesamtwiderstandswert des Schalters 311 zu reduzieren. Das Reduzieren des Gesamtwiderstandwerts des Schalters 311 kann es dem USB-Controller 300B oder einer Vorrichtung, die mit dem USB-Controller 300B gekoppelt ist, erlauben, mit mehr Leistungseffizienz zu arbeiten (z. B. weniger Leistung zu verwenden). Das Einschließen der Spannungsdetektionskomponente 313 und der Pumpenlogik 315 als Teil des USB-Controllers 300B kann auch die Kosten der Vorrichtung reduzieren.
  • 3C ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller 300C in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Offenbarung illustriert. Der USB-Controller 300C kann ein Beispiel des USB-PD-Teilsystems 120 sein, das oben in Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde. Der USB-Controller 300C umfasst einen Schalter 321A, einen Schalter 321B, eine Übertragungs(TX)-Komponente 324, eine Empfangs(RX)-Komponente 326, eine Spannungsdetektionskomponente 323 und eine Pumpenlogik 325. Die TX-Komponente 324 kann Daten von einer mit dem USB-Controller 300C gekoppelten Vorrichtung übernehmen und diese Daten an den CC-Pin 322 übertragen. Die RX-Komponente kann Daten von dem CC-Pin empfangen und diese Daten an die mit dem USB-Controller 300C gekoppelte Vorrichtung weiterleiten.
  • Die Pumpenlogik 325 kann verwendet werden, um den Gates der Schalter 321A und 321B eine Spannung (VPUMP) bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Spannung (VPUMP) um die 5 V betragen, es können jedoch in anderen Ausführungsformen andere Spannungen verwendet werden. Die Pumpenlogik 325 kann Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein und konfiguriert sein, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen zu steuern und um den Betrieb der Schalter 321A und 321B zu steuern. Beispielsweise kann die Pumpenlogik 325 Ladungspumpen verwenden, um den Gates der Schalter 321A und 321B eine Spannung bereitzustellen, um die Schalter 321A und 321B zu aktivieren. Das Aktivieren der Schalter 321A und 321B kann das Fließen von Strom durch die Schalter 321A und 321B erlauben. Das Aktivieren der Schalter 321A und 321B kann auch als Aktivieren der Schalter 321A und 321B, Einschalten der Schalter 321A und 321B etc. bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel kann die Pumpenlogik 325 damit aufhören, den Gates der Schalter 321A und 321B eine Spannung bereitzustellen, um den Schalter zu deaktivieren. Das Deaktivieren der Schalter 321A und 321B kann das Fließen von Strom durch die Schalter 321A und 321B verhindern. Das Deaktivieren der Schalter 321A und 321B kann auch als Deaktivieren der Schalter 321A und 321B, Ausschalten der Schalter 321A und 321B etc. bezeichnet werden. Die Pumpenlogik 325 kann eine Eingabe von der Spannungsdetektionskomponente 323 empfangen oder kann durch diese gesteuert werden.
  • Die Pumpenlogik 325 kann einen Freigabeeingang aufweisen. Wenn der Freigabeeingang im „Low“-Zustand ist (z. B. auf „0“ oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt ist, um darauf hinzuweisen, dass die Schalter 321A und 321B deaktiviert werden sollten), kann die Pumpenlogik 325 die Schalter 321A und 321B deaktivieren. Wenn der Freigabeeingang im „High“-Zustand ist (z. B. auf „1“ oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt ist, um darauf hinzuweisen, dass die Schalter 321A und 321B aktiviert werden sollten), kann die Pumpenlogik 325 die Schalter 321A und 321B aktivieren. Wenn die Schalter 321A und 321B aktiviert sind, kann der CC-Pin 322 mit einer oder mehreren Vorrichtungen, die mit dem USB-Controller 300C gekoppelt sind, gekoppelt sein. In einer Ausführungsform können die Schalter 321A und 321B ein Schalter mit erweiterter Drain (z. B. ein DENFET) sein.
  • Die Spannungsdetektionskomponente 323 kann Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein und konfiguriert sein, um zu detektieren, wenn sich eine Spannung von dem CC-Pin 322 über einer Schwellenspannung befindet. Wenn die Spannung von dem CC-Pin 322 größer als die Schwellenspannung ist, kann die Spannungsdetektionskomponente 323 bewirken, dass die Pumpenlogik 325 die Schalter 321A und 321B deaktiviert oder deaktiviert, um Schäden an Komponenten, Vorrichtungen etc., die mit dem USB-Controller 300C gekoppelt sind, zu verhindern. Die Spannungsdetektionskomponente 323 kann eine oder Dioden umfassen. Beispielsweise kann die Spannungsdetektionskomponente 323 mehrere diodenverbundene 5 V-P-Typ-Feldeffekttransistoren (PFETs) in Reihe umfassen. In der Spannungsdetektionskomponente 323 kann eine beliebige Anzahl von Dioden und/oder FETs verwendet werden. Die Schwellenspannung kann auf der Anzahl von Dioden oder diodenverbundenen PFETs in der Spannungsdetektionskomponente 323 basieren. Je größer die Anzahl von Dioden, beispielsweise, desto größer die Schwellenspannung, und umgekehrt.
  • Wie in 3C illustriert, kann die Spannungsdetektionskomponente 323 konfiguriert sein, um eine Bedingung mit hoher Spannung (z. B. eine Bedingung, bei der eine größere Spannung an dem CC-Pin 322 detektiert wird, eine Bedingung mit extrem hoher Spannung etc.) zu detektieren. Wenn die Spannungsdetektionskomponente 323 bestimmt, dass eine Bedingung mit hoher Spannung aufgetreten ist, kann die Spannungsdetektionskomponente 323 ein Signal (z. B. ein Sperr- oder Freigabesignal) generieren, das der Pumpenlogik 325 bereitgestellt werden kann. Dies erlaubt es der Pumpenlogik 325, die Schalter 321A und 321B zu deaktivieren, auszuschalten etc., wenn durch die Spannungsdetektionskomponente 323 eine Bedingung mit hoher Spannung detektiert wird.
  • Wie in 3C illustriert, ist die Spannungsdetektionskomponente 323 Teil des USB-Controllers 300C. Das Einschließen der Spannungsdetektionskomponente 323 als Teil des USB-Controllers 300C erlaubt es, den Gesamtwiderstandswert der Schalter 321A und 321B zu reduzieren. Das Reduzieren des Gesamtwiderstandwerts der Schalter 321A und 321B kann es dem USB-Controller 300C oder einer Vorrichtung, die mit dem USB-Controller 300C gekoppelt ist, erlauben, mit mehr Leistungseffizienz zu arbeiten (z. B. weniger Leistung zu verwenden). Das Einschließen der Spannungsdetektionskomponente 323 als Teil des USB-Controllers 300C kann auch die Kosten der Vorrichtung reduzieren.
  • 4A ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller 400A in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert. Der USB-Controller 400A kann ein Beispiel des USB-PD-Teilsystems 120 sein, das oben in Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde. Der USB-Controller 400A umfasst einen Schalter 301, eine ESD-Komponente 303, einen Pumpenlogik 305 und Diodenklemmschaltungen 307. Die ESD-Komponente 303 kann die Komponenten des USB-Controllers 400A vor Schäden aufgrund elektrostatischer Entladung schützen. Die ESD-Komponente 303 kann einen DENFET 403 umfassen.
  • Jede der Diodenklemmschaltungen 307 umfasst mehrere diodenverbundene NFETs, die in Reihe verbunden sind. Beispielsweise kann jede der Diodenklemmschaltungen 307 mehrere diodenverbundene 5 V-NFETs umfassen, die in Reihe verbunden sind. In der Diodenklemmschaltung 307 kann eine beliebige Anzahl von Dioden und/oder FETs verwendet werden. Zusätzlich können unterschiedliche Typen von diodenverbundenen NFETs verwendet werden. Beispielsweise kann eine erste Diodenklemmschaltung 307 diodenverbundene 5 V-NFETs umfassen und kann eine zweite Diodenklemmschaltung 307 diodenverbundene 3 V-NFETs umfassen. In einer Ausführungsform können die Diodenklemmschaltungen 307 die Gate-Spannung des Schalters 301 begrenzen. Beispielsweise können die Diodenklemmschaltungen 307 die Gate-Spannung des Schalters 301 auf zwischen 5 V-6 V begrenzen.
  • Die Pumpenlogik 305 kann verwendet werden, um dem Gate des Schalters 301 eine Spannung (VPUMP) bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Spannung (VPUMP) um die 5 V betragen, es können jedoch in anderen Ausführungsformen andere Spannungen verwendet werden. Die Pumpenlogik 305 kann Hardware (z. B. eine oder mehrere Schaltungen), Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein und konfiguriert sein, um den Betrieb einer oder mehrerer Ladungspumpen zu steuern und um den Betrieb des Schalters 301 zu steuern. Die Pumpenlogik 305 umfasst die Schalter S1, S2, S3, S4, S5 und S6. Die Schalter S1, S2, S3, S4, S5 und S6 können Feldeffekttransistoren (FETs) wie etwa Metall-Oxid-Halbleiter-FETs (MOSFETs) sein. Die Pumpenlogik 305 kann dem Gate des Schalters 301 eine Spannung bereitstellen oder diese steuern, um den Schalter 301 zu aktivieren. Das Aktivieren des Schalters 301 kann das Fließen von Strom durch den Schalter 301 erlauben. Das Aktivieren des Schalters 301 kann auch als Einschalten des Schalters 301, Einschalten des Schalters 301 etc. bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel kann die Pumpenlogik 305 damit aufhören, dem Gate des Schalters 301 eine Spannung bereitzustellen, um den Schalter zu deaktivieren. Das Deaktivieren des Schalters 301 kann das Fließen von Strom durch den Schalter 301 verhindern. Das Deaktivieren des Schalters 301 kann auch als Deaktivieren des Schalters 301, Ausschalten des Schalters 301 etc. bezeichnet werden.
  • Der USB-Controller 400A kann in unterschiedlichen Modi oder Konfigurationen arbeiten. In einem Startmodus sind sw_en_act_1 = 0 und sw_en_act_1_n = 1, sodass sowohl S5 als auch S1 deaktiviert (z. B. AUS) sind. sw_disable = 0, sodass S6 auch deaktiviert ist. Die VPUMP-Spannung ist noch nicht freigegeben, sodass der Widerstand R1 das Gate des Schalters 301 auf die VCONN-Spannung ziehen kann. R2 kann das Gate von S2 auf VCONN hochziehen, sodass S2 auch deaktiviert ist. S3 und S4 verhalten sich so, dass sie die höhere Spannung von Drain und Quelle von S2 wählen. In diesem Fall ist die Drain von S2 VCONN, welches die höhere Spannung ist, sodass der Bulk von S2 die VCONN-Spannung erhält. Dies bedeutet, dass der einzige Pfad, der das Gate von 301 hochzieht, R1 ist, was ausreicht, um den Schalter 301 einzuschalten und eine Spannung zu dem Ausgang 309 zu leiten, die gleich VCONN abzüglich der Spannung Vt des Schalters 301 ist. Dies erlaubt es der VCONN-Spannung, durch den Schalter 301 zu dem Ausgang 309 hindurchzugehen, abzüglich der Schwellenspannung des Schalters 301. In einem aktiven Modus sind sw_en_act_1 = 1 und sw_en_act_1_n = 0, sodass sowohl S5 als auch S1 aktiviert (z. B. EIN) sind. sw_disable_1 = 0, sodass S6 deaktiviert ist. Da S5 aktiviert ist, wird das Gate von S2 heruntergezogen (und wird das Hochziehen durch R2 übersteuert, da es sich um einen schwachen Transistor handeln kann), sodass S2 aktiviert ist. S1 und S2 sind beide aktiviert, sodass eine Vpump-Spannung zu dem Gate von 301 hindurchgeht (und die R1-Verbindung zu VCONN übersteuert wird, da es sich um einen schwachen Transistor handeln kann). Da sich das Gate des Schalters 301 nun auf der Vpump-Spannung befindet, ist die zu dem Ausgang 309 geleitete Spannung die kleinere von (VCONN, Vpump minus Vt des Schalters 301). S3 und S4 verhalten sich so, dass sie die höhere Spannung von Drain und Quelle von S2 wählen. In diesem Fall sind beide Vpump, sodass der Bulk von S2 die Vpump-Spannung erhält. Der USB-Controller 400A kann auch einen gesperrten Modus aufweisen. Im gesperrten Modus sind sw_en_act_1 = 0 und sw_en_act_1_n = 1, sodass sowohl S5 als auch S1 deaktiviert sind. sw_disable_1 = 1, sodass S6 aktiviert ist. R2 zieht das Gate von S2 hoch auf VCONN, sodass S2 auch deaktiviert ist. Da S6 aktiviert ist, wird das Gate von 301 heruntergezogen und somit der Schalter 301 deaktiviert (wird z. B. keine Spannung zu dem Ausgang 309 geleitet).
  • In einer Ausführungsform kann der Schalter 301 ein Schalter mit erweiterter Drain (z. B. ein N-Typ-Feldeffekttransistor (FET) mit erweiterter Drain bzw. ein DENFET) sein. Wenn der VCONN-Pin 302 mit einem VBUS-Pin kurzgeschlossen wird, kann die Diodenklemmschaltung die Gate-Spannung des Schalters 301 begrenzen. Dies schützt den Schalter 301 vor Schäden und begrenzt auch die Spannung, die durch den Schalter 301 hindurchgeht. Der Controller 400A kann für eine längere oder erweiterte Zeitspanne unter dieser Bedingung (z. B. unter der Kurzschlussbedingung) arbeiten, da der Schalter 301 ein DENFET sein kann, der einer großen Spannung (z. B. einer Spannung von 25 V) an der Drain des Schalters 301 während der erweiterten Zeitspanne widerstehen kann.
  • Wenn es zu einem Kurzschluss zwischen dem VCONN-Pin und dem VBUS-Pin kommt, können sich an den Drähten, Pins, Kabeln, Leiterbahnen etc. Übertragungseffekte ergeben und dies kann zu Spannungsoszillationen führen. Die EST-Komponente 303 kann in einem GIDL-Modus arbeiten. Dieser kann die positiven Spannungsoszillationen derart begrenzen, dass sich die Spannung an den Drähten, Pins, Kabeln, Leiterbahnen etc. schneller beruhigt und den Schalter 301 nicht beschädigt. Er kann die Oszillationen auch dämpfen, sodass diese schneller verschwinden.
  • Wie oben diskutiert, können das Verwenden eines oder mehrerer DENFETs für den Schalter 301 und die Diodenklemmschaltung 307 dabei helfen, Schäden an dem Schalter 301 zu verhindern, wenn der VCONN-Pin mit dem VBUS-Pin kurzgeschlossen wird. Auf diese Weise kann auch die Spannung, die durch den Schalter 301 hindurchgeht, begrenzt werden. Das Begrenzen der Spannung, die durch den Schalter 301 hindurchgeht, kann Schäden an den Vorrichtungen, die mit dem Ausgang 309 gekoppelt sind, verhindern. Auf diese Weise wird erlaubt, dass ein normaler Spannungsbereich durch den Schalter 301 hindurchgeht, während gleichzeitig verhindert wird, dass die Spannung zu hoch wird, was den Schalter 301 und andere Vorrichtungen, die mit dem Ausgang 309 gekoppelt sind, beschädigen könnte.
  • In einer Ausführungsform können die Pumpenlogik 305 und die Diodenklemmschaltungen 307 Teil des USB-Controllers 400A sein. Beispielweise sind die Pumpenlogik 305, die Diodenklemmschaltung 307 und der Schalter 301 (z. B. ein oder mehrere DENFETs) On-Chip oder sonst wie Teil des USB-Controllers 400A. Das Einschließen der Pumpenlogik 305, der Diodenklemmschaltung 307 und des Schalters 301 als Teil des USB-Controllers 400A erlaubt es, den Gesamtwiderstandswert des Schalters 301 zu reduzieren. Das Reduzieren des Gesamtwiderstandwerts des Schalters 301 kann es dem USB-Controller 400A oder einer Vorrichtung, die mit dem USB-Controller 400A gekoppelt ist, erlauben, mit mehr Leistungseffizienz zu arbeiten (z. B. weniger Leistung zu verwenden). Das Einschließen der Pumpenlogik 305, der Diodenklemmschaltung 307 und des Schalters 301 als Teil des USB-Controllers 400A kann auch die Kosten der Vorrichtung reduzieren.
  • 4B ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller 400B in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert. Der USB-Controller 400B kann ein Beispiel des USB-PD-Teilsystems 120 sein, das oben in Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde. Der USB-Controller 400B umfasst die Schalter SW1 und SW2, eine Spannungsdetektionskomponente 413 und eine Pumpenlogik 415. Der Schalter SW1 koppelt den SBU1-Pin mit dem Ausgang 419A und der Schalter SW2 koppelt den SBU2-Pin mit dem Ausgang 419B. Der SBU1- und der SBU2-Pin können die SBU-Leitungen oder -Pins sein, die in USB-C-Verbindern oder -Buchsen verwendet werden. Die Spannungsquelle 405 kann eine VPUMP-Spannung bereitstellen. Die VPUMP-Spannung kann verwendet werden, um die Schalter SW1 und SW2 zu aktivieren. In einer Ausführungsform können die Schalter SW1 und SW2 DENFETs sein.
  • Die Spannungsdetektionskomponente 413 kann konfiguriert sein, um eine Bedingung mit hoher Spannung (z. B. eine Bedingung, bei der eine größere Spannung an dem SBU1- oder SBU2-Pin detektiert wird, eine Bedingung mit extrem hoher Spannung etc.) zu detektieren. Wenn die Spannungsdetektionskomponente 413 bestimmt, dass eine Bedingung mit hoher Spannung aufgetreten ist, bewirkt die Spannungsdetektionskomponente 413, dass die Pumpenlogik 305 die Schalter SW1 und SW2 deaktiviert, ausschaltet etc.
  • In einer Ausführungsform kann die Spannungsdetektionskomponente 413 zwei Sätze PFETs umfassen. Der erste Satz PFETs umfasst die diodenverbundenen PFETs D_1-1 bis D_X-1 und den PFET D_p-1. Der zweite Satz PFETs umfasst die diodenverbundenen PFETs D_1-2 bis D_X-2 und den PFET D_p-2. Die Gates der diodenverbundenen PFETs D_1-1 bis D_X-1 und D_1-2 bis D_X-2 sind an ihre Drain gebunden, um sich wie eine Diode (z. B. diodenverbundene PFETs) zu verhalten. Die Gates von D_p-1 und D_p-2 können mit einer Vpump-Spannung gekoppelt sein. Im normalen Betrieb oder unter normalen Bedingungen, wenn der SBU1- und der SBU2-Pin nicht mit VBUS kurzgeschlossen sind, blockieren die PFETs D_* die Pad-Spannung, sodass nd_det im „Low“-Zustand ist. Diese niedrige Spannung an den Gates der Schalter N1 und N2 reicht nicht aus, um die Schalter N1 und N2 zu aktivieren. Wenn die Schalter N1 und N2 nicht aktiviert sind, erlaubt es die Knotenspannung an den Knoten pg_det und pg, dass das Gate p2 aktiviert wird, was den Schaltern SW1 und SW2 die VPUMP-Spannung bereitstellt. Dadurch werden der SBU1- und der SBU2-Pin mit dem Ausgang 419A bzw. 419B gekoppelt. Wenn eine Bedingung mit hoher Spannung (z. B. ein Kurzschluss mit dem VBUS-Pin) auftritt, erhöht sich die Spannung an dem SBU1- und SBU2-Pin (erhöht sich z. B. auf 10 V oder mehr). Diese erhöhte Spannung zieht die Drains der Sätze diodenverbundener PFETs hoch und die Sätze diodenverbundener PFETs stellen dem Knoten ng_det eine höhere Spannung bereit. Wenn die Spannung an dem SBU1- oder SBU2-Pin beispielsweise größer als eine Schwellenspannung (z. B. 10 V) ist, stellen der Satz diodenverbundener PFETs und der aus den Widerständen R1 und R2 bestehende Widerstandsteiler dem Knoten ng_det eine Spannung bereit, die bei oder über der Schwellenspannung der NFETs N1 und N2 liegt. Dies aktiviert die Schalter N1 und N2. Die Schwellenspannung kann auf der Anzahl von Dioden oder diodenverbundenen PFETs in der Spannungsdetektionskomponente 313 sowie auf der mit den Gates von D_p-1 und D_p-2 verbundenen Vpump-Spannung und dem Widerstandsteilerverhältnis von R1 und R2 basieren. Je größer die Anzahl von Dioden, beispielsweise, desto größer die Schwellenspannung, und umgekehrt.
  • Die Pumpenlogik 415 kann die Schalter SW1 und SW2 basierend darauf aktivieren oder deaktivieren, ob die Spannungsdetektionskomponente 413 detektiert, dass die Spannung an einem oder mehreren des SBU1- und SBU2-Pins größer als die Schwellenspannung ist. Wie oben diskutiert, kann die Pumpenlogik 415 die Schalter N1 und N2 aktivieren. Das Aktivieren der Schalter N1 und N2 kann bewirken, dass der Knoten ng auf Masse gezogen wird, was das Gate p2 deaktiviert. Das Deaktivieren des Gates p2 kann verhindern, dass den Gates der Schalter SW2 und SW2 die VPUMP-Spannung bereitgestellt wird, was die Schalter SW2 und SW2 deaktiviert. Dies hindert die aufgrund des Kurzschlusses höhere Spannung von SBU1 oder SBU2 daran, die Ausgänge 419A und 419B zu erreichen.
  • 4C ist ein Diagramm, das einen beispielhaften USB-Controller in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert. Der USB-Controller 400C kann ein Beispiel des USB-PD-Teilsystems 120 sein, das oben in Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde. Der USB-Controller 400C umfasst die Schalter SW1 und SW2, eine Spannungsdetektionskomponente 423 und eine Pumpenlogik 415. Der Schalter SW1 koppelt den CC1-Pin mit dem Ausgang 429A und der Schalter koppelt den CC2-Pin mit dem Ausgang 429B. Der CC1- und der CC2-Pin können die CC-Leitungen oder -Pins sein, die in USB-C-Verbindern oder -Buchsen verwendet werden. Die Spannungsquelle 405 kann eine VPUMP-Spannung bereitstellen. Die VPUMP-Spannung kann verwendet werden, um die Schalter SW1 und SW2 zu aktivieren. In einer Ausführungsform können die Schalter SW1 und SW2 DENFETs sein.
  • Die Spannungsdetektionskomponente 423 kann konfiguriert sein, um eine Bedingung mit hoher Spannung (z. B. eine Bedingung, bei der eine größere Spannung an dem CC1- oder CC2-Pin detektiert wird, eine Bedingung mit extrem hoher Spannung etc.) zu detektieren. Wenn die Spannungsdetektionskomponente 423 bestimmt, dass eine Bedingung mit hoher Spannung aufgetreten ist, kann die Spannungsdetektionskomponente 423 bewirken, dass die Pumpenlogik 405 die Schalter SW1 und SW2 deaktiviert, ausschaltet etc.
  • In einer Ausführungsform kann die Spannungsdetektionskomponente 423 zwei Sätze PFETs umfassen. Der erste Satz umfasst die diodenverbundenen PFETs D_1-1 bis D_X-1 und den PFET D_p-1. Der zweite Satz PFETs umfasst die diodenverbundenen PFETs D_1-2 bis D_X-2 und den PFET D_p-2. Die Gates der diodenverbundenen PFETs D_1-1 bis D_X-1 und D_1-2 bis D_X-2 sind an ihre Drain gebunden, um sich wie eine Diode (z. B. diodenverbundene PFETs) zu verhalten. Die Gates von D_p-1 und D_p-2 können mit einer Vpump-Spannung gekoppelt sein. Im normalen Betrieb oder unter normalen Bedingungen, wenn der CC1- und der CC2-Pad nicht mit VBUS kurzgeschlossen sind, blockieren die PFETs D_* die Pad-Spannung, sodass der Knoten ng_det im „Low“-Zustand ist eine an dem Knoten ng_det detektierte Spannung niedriger ist. Diese niedrige Spannung an dem Gate des Schalters N2 reicht nicht aus, um den Schalter N2 zu aktivieren. Wenn der Schalter N2 nicht aktiviert ist, kann es die Pumpenlogik 415 erlauben, dass den Gates der Schalter SW1 und SW2 die VPUMP-Spannung bereitgestellt wird. Wenn der Schalter N2 aktiviert ist, kann die Pumpenlogik 415 verhindern, dass den Gates der Schalter SW1 und SW2 die VPUMP-Spannung bereitgestellt wird.
  • Die Pumpenlogik 415 kann die Schalter SW1 und SW2 basierend darauf aktivieren oder deaktivieren, ob die Spannungsdetektionskomponente 423 detektiert, dass die Spannung an einem oder mehreren des CC1- und CC2-Pins größer als die Schwellenspannung ist. Wie oben diskutiert, kann die Pumpenlogik 415 den Schalter N2 aktivieren. Das Aktivieren des Schalters N2 kann bewirken, dass die Pumpenlogik 415 verhindert, dass die VPUMP-Spannung zu den Gates der Schalter SW1 und SW2 geht, was die Schalter SW2 und SW2 deaktiviert. Dies hindert die aufgrund des Kurzschlusses höhere Spannung daran, die Ausgänge 429A und 429B zu erreichen.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Spannungsschutzes für USB-C-Verbindersysteme in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 500 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Prozessor, eine Verarbeitungsvorrichtung, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Mehrkernprozessor, ein System-on-Chip (SoC) etc.), Software (z. B. Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufen/ausgeführt werden), Firmware (z. B. Mikrocode) oder eine Kombination daraus beinhalten kann. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 500 durch ein USB-PD-Teilsystem (z. B. das in 1 illustrierte USB-PD-Teilsystem 120), einen USB-Controller, eine Spannungsdetektionskomponente oder eine Pumpenlogik durchgeführt werden.
  • Das Verfahren 500 kann in Block 505 mit dem Empfangen einer ersten Spannung über einen ersten Schalter beginnen. Der erste Schalter kann einen ersten Anschluss eines USB-C-Controllers mit einem ersten Anschluss einer USB-C-Buchse koppeln. Beispielsweise kann ein erster CC- (oder SBU-)Anschluss/Pin des USB-C-Controllers mit einem ersten CC- (oder SBU-)Anschluss/Pin einer USB-Buchse gekoppelt werden. In Block 510 wird eine zweite Spannung über einen zweiten Schalter empfangen. Der zweite Schalter kann einen zweiten Anschluss eines USB-C-Controllers mit einem zweiten Anschluss einer USB-C-Buchse koppeln. Beispielsweise kann ein zweiter CC- (oder SBU-)Anschluss/Pin des USB-C-Controllers mit einem zweiten CC-(oder SBU-)Anschluss/Pin einer USB-Buchse gekoppelt werden. In Block 515 detektiert das Verfahren 500, dass die erste Spannung oder die zweite Spannung an dem ersten bzw. zweiten Anschluss des USB-C-Controllers eine Schwellenspannung überschreitet (z. B. unter Verwendung eines Satzes diodenverbundener PFETs). In Block 520 kann das Verfahren 500 den ersten Schalter und den zweiten Schalter deaktivieren, wenn die Spannung an einem oder mehreren von dem ersten oder zweiten Anschluss des USB-C-Controllers die Schwellenspannung überschreitet.
  • 6A ist ein Blockdiagramm eines SBU-Kreuzschienenschalters 600 für USB-C-Verbindersysteme in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 6B ist ein Blockdiagramm eines DP/DM-Schalters 608 für USB-C-Verbindersysteme in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In gewissen Ausführungsformen, wie durch 6A und 6B illustriert, kann es nützlich sein, die vorliegenden Techniken mit Bezug auf ein Blockdiagramm eines SBU-Kreuzschienenschalters 600, wie durch 6A illustriert, und ein Blockdiagramm eines DP/DM-Schalters 608, wie in 6B illustriert, zu beschreiben. Beispielsweise kann der SBU-Kreuzschienenschalter 600 einen SBU-Schalter-MUX (z. B. 2x1-MUX) und einen einzelnen 2x2-Kreuzschienen-SBU-Schalter für den Type-C-Port umfassen. Wie durch 6A weiter illustriert, kann der SBU-Kreuzschienenschalter 600 in einigen Ausführungsformen einen Display-Port(DP)- oder Thunderbolt(TBT)-Block 602 umfassen, der das Auswählen zwischen dem Display-Port- oder dem Thunderbolt-Modus und das Weiterleiten von Signalen an den geeigneten SBU1 und/oder SBU2 basierend auf einer CC-Orientierung (z. B. einer Orientierung eines Typ-C-Steckers) (z. B. über eine beliebige der Orientierungen), wie durch einen Wechselorientierungsblock 604 bestimmt, erlaubt. In einigen Ausführungsformen in Übereinstimmung mit den vorliegenden Techniken können der Fehlerschutzblock 606 des SBU-Kreuzschienenschalters 600 und der Chg/Det-Block 610 des DP/DM-Schalters 608 die Spannungsschutzkonzepte oder -funktionalitäten wie hierin diskutiert bereitstellen (z. B. für jede Orientierung und jede Signalpfadrichtung implementiert).
  • Beispielhafte USB-Typ-C-Anwendungen
  • Die hierin beschriebenen Techniken für einen Spannungsschutz können in diversen unterschiedlichen Typen von USB-Typ-C-Anwendungen verkörpert sein. Beispiele solcher Typen von Typ-C-Anwendungen umfassen, ohne darauf begrenzt sein zu müssen: eine DFP-USB-Anwendung (DFP = Downstream Facing Port, stromabwärts zeigender Port), bei der ein IC-Controller mit einem USB-Typ-C-Teilsystem konfiguriert ist, um einen stromabwärts zeigenden USB-Port bereitzustellen (z. B. in einer USB-fähigen Host-Vorrichtung); eine UFP-USB-Anwendung (UFP = Upstream Facing Port, stromaufwärts zeigender Port), bei der ein IC-Controller mit einem USB-Typ-C-Teilsystem dazu genutzt werden kann, einen stromaufwärts zeigenden USB-Port bereitzustellen (z. B. in einer USB-fähigen Peripherievorrichtung oder einem USB-fähigen Adapter); und eine DRP-USB-Anwendung (DRP = Dual Role Port, Doppelrollen-Port), bei der ein IC-Controller mit einem USB-Typ-C-Teilsystem konfiguriert ist, um sowohl DFP- als auch UFP-Anwendungen an demselben USB-Port zu unterstützen.
  • 7 illustriert ein beispielhaftes System 700, in dem der IC-Controller 704 mit einem USB-Typ-C-Teilsystem und einem USB-PD-Teilsystem konfiguriert ist, um eine DRP-Anwendung bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel kann der IC-Controller 704 eine Einzelchip-IC-Vorrichtung aus der Familie von CCGx-USB-Controllern sein, die von Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien, entwickelt wurde. In dem System 700 ist der IC-Controller 704 mit einer Typ-C-Buchse 730, mit einem Display-Port-Chipsatz 740, mit einem USB-Chipsatz 750, mit einem eingebetteten Controller 760, mit einer Leistungsversorgung 770 und mit einem Ladegerät 780 gekoppelt. Diese Komponenten des Systems 700 können auf einer Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) oder einem anderen geeigneten Substrat angeordnet sein und sind durch geeignete Mittel, wie etwa leitfähige Leitungen, Leiterbahnen, Busse etc., miteinander gekoppelt.
  • In gewissen Ausführungsformen kann die Typ-C-Buchse 730 in Übereinstimmung mit einer USB-Typ-C-Spezifikation konfiguriert sein, um Konnektivität über einen Typ-C-Port bereitzustellen. Der Display-Port-Chipsatz 740 ist konfiguriert, um eine DisplayPort-Funktionalität über die Typ-C-Buchse 730 bereitzustellen. Der USB-Chipsatz 750 ist konfiguriert, um Unterstützung für USB-Kommunikationen (wie etwa z. B. USB-2.0.Kommunikationen) über die D+/D--Leitungen der Typ-C-Buchse 730 bereitzustellen. Der eingebettete Controller 760 ist mit dem IC-Controller 704 gekoppelt und ist konfiguriert, um verschiedene Steuerungs- und/oder Datenübertragungsfunktionen in dem System 700 bereitzustellen. Die Leistungsversorgung 770 kann eine DC/DC-Leistungsquelle umfassen, die mit dem IC-Controller 704 gekoppelt ist.
  • In gewissen Ausführungsformen kann, wie oben bereits diskutiert, der IC-Controller 704 einen Schaltkreis zur Detektion und zum Schutz vor Spannung umfassen, um die Spannungsschutztechniken wie oben beschrieben umzusetzen. In einigen Ausführungsformen können beispielsweise, wie in 7 illustriert, da der Schaltkreis zur Detektion und zum Schutz vor Spannung als Teil des IC-Controllers 704 (z. B. On-Chip) hergestellt ist, singuläre PHY-Steuerungskanäle den jeweiligen CC1- und CC2-Anschluss des IC-Controllers 704 über eine „direkte Verbindung“ (was hierin z. B. eine elektrische Verbindung über eine passive Komponente oder eine solche umfassend bezeichnen kann, wie etwa einen Widerstand oder einen Kondensator, jedoch ohne jegliche elektrische Verbindung über eine aktive Komponente, wie etwa eine Diode oder einen Transistor) mit dem jeweiligen CC1- und CC2-Anschluss der Typ-C-Buchse 730 koppeln.
  • Insbesondere können die vorliegenden Techniken dadurch, dass sie es ermöglichen, dass der jeweilige CC1- und CC2- Anschluss des IC-Controllers 704 direkt (z. B. ohne die Nutzung einer aktiven elektronischen Komponente, was eine weitere Reduzierung von Hardware bedeutet) mit dem IC-Controller 704 mit dem jeweiligen CC1- und CC2-Anschluss der Typ-C-Buchse 730 verbunden wird, und dadurch, dass der Schaltkreis zur Detektion und zum Schutz vor Spannung als Teil des IC-Controllers 704 (z. B. On-Chip) hergestellt ist, beispielsweise die Reaktionszeit, die Stückliste und den Leistungsverbrauch des Systems 700 reduzieren. Dies kann auch Schäden verhindern oder reduzieren, die an dem IC-Controller 704 und an einer anderen Vorrichtung oder anderen Komponenten, die mit dem IC-Controller gekoppelt sein können, verursacht werden.
  • 8 ist ein Diagramm, das beispielhafte Spannungen an unterschiedlichen Komponenten eines USB-Controllers illustriert. 8 zeigt die Spannungsänderungen über die Zeit an drei unterschiedlichen Komponenten des USB-Controllers. Die erste Komponente kann ein VCONN-Pin sein und ist durch die obere Spannungswellenform illustriert. Die zweite Komponente kann ein Gate eines mit dem VCONN-Pin gekoppelten Schalters sein und ist durch die mittlere Spannungswellenform illustriert. Die dritte Komponente kann der Ausgang des mit dem VCONN-Pin gekoppelten Schalters sein und ist durch die untere Spannungswellenform illustriert. Wie durch die obere Spannungswellenform illustriert, tritt nach ungefähr 140 Mikrosekunden (µs) eine Kurzschluss- oder Überspannungsbedingung auf und erhöht sich die Spannung an dem VCONN-Pin von ungefähr 5 V auf ungefähr 25 V. Wie durch die mittlere Wellenform illustriert, erhöht sich nach ungefähr 140 µs auch die Spannung an dem Gate des mit dem VCONN-Pin gekoppelten Schalters. Wie durch die untere Wellenform illustriert, erhöht sich nach ungefähr 140 µs auch die Spannung an dem Ausgang des mit dem VCONN-Pin gekoppelten Schalters von ungefähr 2,75 V auf ungefähr 5 V. Obwohl sich die Spannung an dem VCONN-Pin (der mit dem Eingang des Schalters verbunden ist) auf ungefähr 25 V erhöht hat, können eine oder mehrere Diodenklemmschaltungen (wie z. B. durch 4A illustriert) verhindern, dass die Spannung an dem Ausgang des Schalters zu hoch wird. Wie beispielsweise durch die untere Wellenform illustriert, können die eine oder die mehreren Diodenklemmschaltungen verhindern, dass die Spannung an dem Ausgang dieses Schalters über ungefähr 5 V hinausgeht. Dies kann dabei helfen, Schäden an den Komponenten, die mit dem Ausgang des Schalters gekoppelt sind, zu verhindern.
  • 9 ist ein Diagramm, das beispielhafte Spannungen in unterschiedlichen Komponenten eines USB-Controllers illustriert. 9 zeigt die Spannungsänderungen über die Zeit an drei unterschiedlichen Komponenten des USB-Controllers. Die erste Komponente kann ein CC- oder SBU-Pin sein und ist durch die durchgezogene Spannungswellenform (z. B. die durchgezogene Linie) illustriert. Die zweite Komponente kann ein Gate eines mit dem CC- oder SBU-Pin gekoppelten Schalters sein und ist durch die gepunktete Spannungswellenform (z. B. die gepunktete Linie) illustriert. Die dritte Komponente kann der Ausgang des mit dem CC- oder SBU-Pin gekoppelten Schalters sein und ist durch die gestrichelte Spannungswellenform (z. B. die gestrichelte Linie) illustriert. Wie durch die durchgezogene Spannungswellenform illustriert, tritt nach ungefähr 100 µs eine Kurzschluss- oder Überspannungsbedingung auf und erhöht sich die Spannung an dem CC- oder SBU-Pin von ungefähr 5 V auf ungefähr 25 V. Wie durch die gepunktete Wellenform illustriert, erhöht sich nach ungefähr 100 µs auch die Spannung an dem Gate des mit dem VCONN-Pin gekoppelten Schalters von ungefähr 5 V auf ungefähr 7 V. Wie durch die gestrichelte Wellenform illustriert, erhöht sich nach ungefähr 100 µs auch die Spannung an dem Ausgang des mit dem CC- oder SBU-Pin gekoppelten Schalters von ungefähr 3 V auf ungefähr 5 V. Nach 100,01 µs kann der Schalter durch die hierin diskutierten Schutzschaltungen deaktiviert (z. B. ausgeschaltet) werden. Nach dem Deaktivieren des Schalters nehmen die Spannungen an dem Gate des Schalters und dem Ausgang des Schalters ab, bis die Spannungen nach 100,025 µs ungefähr 0 V erreichen. Dies kann dabei helfen, Schäden an den Komponenten, die mit dem Ausgang des Schalters gekoppelt sind, zu verhindern.
  • Sofern nicht ausdrücklich anderweitig spezifiziert, beziehen sich Begriffe wie etwa „detektieren“, „entkoppeln“, „koppeln“, „aktivieren“, „deaktivieren“, „verbinden“, „abtrennen“, „bestimmen“, „vergleichen“ oder dergleichen auf Aktionen und Prozesse, die durch Rechenvorrichtungen durchgeführt oder implementiert werden, die Daten, die innerhalb der Register und Speicher der Rechenvorrichtung als physikalische (elektronische) Größen dargestellt sind, manipulieren und in andere Daten umformen, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen innerhalb der Speicher oder Register der Rechenvorrichtung oder sonstiger derartiger Vorrichtungen zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt werden. Auch sind die Begriffe „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“, „vierte(r)“ etc., wie sie hierin verwendet werden, als Markierungen zu verstehen, um zwischen unterschiedlichen Elementen zu unterscheiden, und müssen nicht unbedingt eine ordinale Bedeutung gemäß ihrer numerischen Bezeichnung aufweisen.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren und illustrativen Beispiele sind nicht von Natur aus mit irgendeinem bestimmten Computer oder irgendeiner bestimmten anderen Einrichtung verbunden. Verschiedene Universalsysteme können in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Lehren verwendet werden oder es kann sich als zweckdienlich herausstellen, spezialisiertere Einrichtungen herzustellen, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für viele verschiedene dieser Systeme wird anhand der oben stehenden Beschreibung ersichtlich.
  • Die oben stehende Beschreibung ist als illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen. Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezugnahmen auf spezifische illustrative Beispiele beschrieben wurde, wird anerkannt werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Beispiele begrenzt ist. Der Umfang der Offenbarung sollte mit Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen die Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.
  • Die Singularformen „ein, eine“ und „der, die, das“, wie sie hierin verwendet werden, sollen auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes besagt. Ferner versteht es sich, dass die Begriffe „beinhaltet“, „beinhalten“, „kann umfassen“ und/oder „umfassen“, wenn sie hierin verwendet werden, das Vorhandensein genannter Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder den Zusatz einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Deshalb dient die hierin verwendete Terminologie lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll nicht begrenzend sein.
  • Es ist auch anzumerken, dass in einigen alternativen Implementierungen die angemerkten Funktionen/Vorgänge in einer anderen Reihenfolge als der in den Figuren angemerkten auftreten können. Beispielsweise können zwei Figuren, die aufeinander folgend gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder abhängig von den beteiligten Funktionalitäten/Vorgängen manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Obwohl die Operationen des Verfahrens in einer spezifischen Reihenfolge beschrieben wurden, versteht es sich, dass andere Operationen zwischen beschriebenen Operationen durchgeführt werden können, dass beschriebene Operationen angepasst werden können, sodass sie zu leicht unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten, oder dass die beschriebenen Operationen in einem System verteilt sein können, was das Auftreten der Verarbeitungsoperationen in verschiedenen, mit der Verarbeitung assoziierten Abständen ermöglicht.
  • Verschiedene Einheiten, Schaltungen oder andere Komponenten können als „konfiguriert, um“ oder „konfigurierbar, um“ eine Aufgabe oder Aufgaben durchzuführen, beschrieben oder beansprucht sein. In solchen Zusammenhängen wird der Ausdruck „konfiguriert, um“ oder „konfigurierbar, um“ verwendet, um eine Struktur zu implizieren, indem darauf hingewiesen wird, dass die Einheiten/Schaltungen/Komponenten eine Struktur (z. B. Schaltkreise) umfassen, die die Aufgabe(n) im Betrieb durchführt. Als solches kann die Einheit/Schaltung/Komponente als für die Durchführung der Aufgabe konfiguriert oder für die Durchführung der Aufgabe konfigurierbar bezeichnet werden, auch wenn die spezifizierte Einheit/Schaltung/Komponente aktuell nicht betriebsfähig ist (z. B. nicht eingeschaltet ist). Die zusammen mit der Ausdrucksweise „konfiguriert, um“ oder „konfigurierbar, um“ verwendeten Einheiten/Schaltungen/Komponenten umfassen Hardware - beispielsweise Schaltungen, Speicher, die ausführbare Programmanweisungen zur Implementierung der Operation speichern, etc. Wenn angeführt wird, dass eine Einheit/Schaltung/Komponente „konfiguriert ist, um“ eine oder mehrere Aufgaben durchzuführen, oder „konfigurierbar ist, um“ eine oder mehrere Aufgaben durchzuführen, soll hiermit ausdrücklich nicht 35 U.S.C. 112, Paragraph 6, für diese Einheit/Schaltung/Komponente geltend gemacht werden.
  • Zusätzlich kann „konfiguriert, um“ oder „konfigurierbar, um“ eine generische Struktur (z. B. einen generischen Schaltkreis) umfassen, die durch Software und/oder Firmware (z. B. eine FPGA oder einen Universalprozessor, der Software ausführt) manipuliert wird, um auf eine Art und Weise zu arbeiten, die fähig ist, die jeweilige(n) Aufgabe(n) durchzuführen. „Konfiguriert, um“ kann auch das Adaptieren eines Herstellungsprozesses (z. B. einer Halbleiterfertigungsanlage) umfassen, um Vorrichtungen (z. B. integrierte Schaltungen) zu fertigen, die adaptiert sind, um eine oder mehrere Aufgaben zu implementieren oder durchzuführen. „Konfigurierbar, um“ soll sich ausdrücklich nicht auf leere Medien, einen unprogrammierten Prozessor oder unprogrammierten generischen Computer oder eine unprogrammierte programmierbare Logikvorrichtung, programmierbare Gatteranordnung oder andere unprogrammierte Vorrichtung beziehen, es sei denn, dass diese von programmierten Medien begleitet werden, die der unprogrammierten Vorrichtung die Fähigkeit verleihen, so konfiguriert zu werden, dass sie die offenbarte(n) Funktion(en) durchführt.
  • Zum Zwecke der Erläuterung wurde die vorausgehende Beschreibung mit Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die oben stehenden illustrativen Diskussionen sollen jedoch nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die exakten offenbarten Formen begrenzen. Im Hinblick auf die oben stehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen möglich. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Ausführungsformen und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erläutern und um dadurch andere Fachleute zu befähigen, die Ausführungsformen und verschiedenen Modifikationen, wie sie für die betrachtete besondere Verwendung geeignet sind, am besten zu nutzen. Demgemäß sind die vorliegenden Ausführungsformen als illustrativ und nicht einschränkend aufzufassen und ist die Erfindung nicht auf die hierin aufgeführten Details zu begrenzen, sondern sie kann vielmehr innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der angehängten Ansprüche modifiziert werden.
  • 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 16/146802 [0001]
    • US 62/674339 [0001]

Claims (20)

  1. Eine elektronische Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um einen ersten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU, Sideband Use) eines Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controllers mit einem ersten SBU-Anschluss einer USB-C-Buchse zu verbinden; einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um einen zweiten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU) des USB-C-Controllers mit einem zweiten SBU-Anschluss der USB-C-Buchse zu verbinden; eine Spannungsschutzschaltung, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere von dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter zu deaktivieren, wenn eine Spannung, die eine vorgegebene Schwelle überschreitet, detektiert wird, wobei die Spannungsschutzschaltung Folgendes beinhaltet: einen ersten Satz Dioden, der mit dem ersten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt ist; und einen zweiten Satz Dioden, der mit dem zweiten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt ist.
  2. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Spannungsschutzschaltung mit einer Spannungsquelle gekoppelt ist, die konfiguriert ist, um einem ersten Gate des ersten Schalters und einem zweiten Gate des zweiten Schalters eine zweite Spannung bereitzustellen.
  3. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter aktiviert sind, wenn die Spannungsquelle dem ersten Gate und dem zweiten Gate die zweite Spannung bereitstellt.
  4. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter deaktiviert sind, wenn dem ersten Gate und dem zweiten Gate die zweite Spannung nicht bereitgestellt wird.
  5. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Spannungsschutzschaltung ferner Folgendes beinhaltet: einen dritten Schalter, der mit dem ersten Satz Dioden und dem zweiten Satz Dioden gekoppelt ist, wobei der dritte Schalter zum Aktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet; einen vierten Schalter, der mit dem ersten Satz Dioden und dem zweiten Satz Dioden gekoppelt ist, wobei der dritte Schalter zum Aktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet.
  6. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Spannungsschutzschaltung ferner Folgendes beinhaltet: einen fünften Schalter, der mit dem dritten Schalter gekoppelt ist, wobei der fünfte Schalter zum Aktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet; und einen sechsten Schalter, der mit dem ersten Gate des ersten Schalters und dem zweiten Gate des zweiten Schalters gekoppelt ist, wobei der sechste Schalter zum Deaktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet.
  7. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das Deaktivieren des sechsten Schalters verhindert, dass die Spannungsquelle dem ersten Gate des ersten Schalters und dem zweiten Gate des zweiten Schalters die Spannung bereitstellt.
  8. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Schalter einen ersten Feldeffekttransistor mit erweiterter Drain beinhaltet und wobei der zweite Schalter einen zweiten Feldeffekttransistor mit erweiterter Drain beinhaltet.
  9. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die vorgegebene Schwelle auf einem oder mehreren von dem ersten Satz Dioden oder dem zweiten Satz Dioden basiert.
  10. Ein System, das Folgendes beinhaltet: einen Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Verbinder; einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um einen ersten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU) eines Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controllers mit einem ersten SBU-Anschluss der USB-C-Buchse zu verbinden; einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um einen zweiten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU) des USB-C-Controllers mit einem zweiten SBU-Anschluss der USB-C-Buchse zu verbinden; eine Spannungsschutzschaltung, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere von dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter zu deaktivieren, wenn eine Spannung, die eine vorgegebene Schwelle überschreitet, detektiert wird, wobei die Spannungsschutzschaltung Folgendes beinhaltet: einen ersten Satz Dioden, der mit dem ersten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt ist; und einen zweiten Satz Dioden, der mit dem zweiten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers gekoppelt ist.
  11. System gemäß Anspruch 10, wobei die Spannungsschutzschaltung mit einer Spannungsquelle gekoppelt ist, die konfiguriert ist, um einem ersten Gate des ersten Schalters und einem zweiten Gate des zweiten Schalters eine zweite Spannung bereitzustellen.
  12. System gemäß Anspruch 11, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter aktiviert sind, wenn die Spannungsquelle dem ersten Gate und dem zweiten Gate die zweite Spannung bereitstellt.
  13. System gemäß Anspruch 11, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter deaktiviert sind, wenn dem ersten Gate und dem zweiten Gate die zweite Spannung nicht bereitgestellt wird.
  14. System gemäß Anspruch 11, wobei die Spannungsschutzschaltung ferner Folgendes beinhaltet: einen dritten Schalter, der mit dem ersten Satz Dioden und dem zweiten Satz Dioden gekoppelt ist, wobei der dritte Schalter zum Aktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet; einen vierten Schalter, der mit dem ersten Satz Dioden und dem zweiten Satz Dioden gekoppelt ist, wobei der dritte Schalter zum Aktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet.
  15. System gemäß Anspruch 14, wobei die Spannungsschutzschaltung ferner Folgendes beinhaltet: einen fünften Schalter, der mit dem dritten Schalter gekoppelt ist, wobei der fünfte Schalter zum Aktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet; und einen sechsten Schalter, der mit dem ersten Gate des ersten Schalters und dem zweiten Gate des zweiten Schalters gekoppelt ist, wobei der sechste Schalter zum Deaktivieren konfiguriert ist, wenn die Spannung die vorgegebene Schwelle überschreitet.
  16. System gemäß Anspruch 15, wobei das Deaktivieren des sechsten Schalters verhindert, dass die Spannungsquelle dem ersten Gate des ersten Schalters und dem zweiten Gate des zweiten Schalters die Spannung bereitstellt.
  17. System gemäß Anspruch 10, wobei der erste Schalter einen ersten Feldeffekttransistor mit erweiterter Drain beinhaltet und wobei der zweite Schalter einen zweiten Feldeffekttransistor mit erweiterter Drain beinhaltet.
  18. System gemäß Anspruch 10, wobei die vorgegebene Schwelle auf einem oder mehreren von dem ersten Satz Dioden oder dem zweiten Satz Dioden basiert.
  19. Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Empfangen einer ersten Spannung über einen ersten Schalter, der mit einem ersten Anschluss zur Seitenbandverwendung (SBU) eines Universal-Serial-Bus-Typ-C(USB-C)-Controllers und einem ersten SBU-Anschluss einer USB-C-Buchse gekoppelt ist; Empfangen einer zweiten Spannung über einen zweiten Schalter, der mit einem zweiten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers und einem zweiten SBU-Anschluss der USB-C-Buchse gekoppelt ist; Detektieren, dass die erste Spannung an dem ersten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers oder die zweite Spannung an dem zweiten SBU-Anschluss des USB-C-Controllers eine Schwellenspannung überschreitet; und Schließen des ersten Schalters und des zweiten Schalters.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Spannung unter Verwendung eines oder mehrerer Sätze Dioden detektiert wird.
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