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CN112154578B - 通用串行总线c型(usb-c)连接器系统的电压保护 - Google Patents

通用串行总线c型(usb-c)连接器系统的电压保护 Download PDF

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CN112154578B CN201980034147.3A CN201980034147A CN112154578B CN 112154578 B CN112154578 B CN 112154578B CN 201980034147 A CN201980034147 A CN 201980034147A CN 112154578 B CN112154578 B CN 112154578B
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Abstract

一种电子设备，包括第一开关，该第一开关被配置成将通用串行总线C型(USB‑C)控制器的第一边带使用(SBU)端子连接至USB‑C插座的第一SBU端子。该电子设备还包括第二开关，该第二开关被配置成将USB‑C控制器的第二边带使用(SBU)端子连接至USB‑C插座的第二SBU端子。该电子设备还包括电压保护电路，该电压保护电路被配置成在检测到超过预定阈值的电压时将第一开关和第二开关中的一个或更多个开关去激活。电压保护电路包括第一组二极管和第二组二极管，第一组二极管耦接至USB‑C控制器的第一SBU端子，第二组二极管耦接至USB‑C控制器的第二SBU端子。

Description

通用串行总线C型(USB-C)连接器系统的电压保护
相关申请的交叉引用
本申请是于2018年9月28日提交的美国非临时申请第16/146,802号的国际申请，该美国非临时申请要求于2018年5月21日提交的美国临时申请第62/674,339号的优先权和权益，上述所有申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开内容的各方面总体上涉及通用串行总线(USB)C型连接器子系统，并且更具体地，涉及USB C型连接器子系统的电压保护。
背景技术
各种电子设备(例如，智能电话、平板电脑、笔记本计算机、膝上型计算机、集线器、充电器、适配器等)被配置成通过USB-C连接器系统传递电力。例如，在一些应用中，电子设备可以被配置为电力消耗者以通过USB-C连接器系统接收电力(例如，用于电池充电)，而在其他应用中，电子设备可以被配置为电力提供者以通过USB-C连接器系统向连接至该电子设备的其他设备提供电力。电子设备通常被配置成通过场效应晶体管(FET)或其他类似的开关器件传递电力。在一些情况下，FET可能由于例如可能在USB-C连接器系统上发生的一个或更多个电气故障而变得容易受到电气损坏(例如，电压损坏、过热损坏等)。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解所描述的实施方式及其优点。在不脱离所描述的实施方式的精神和范围的情况下，这些附图绝不限制本领域技术人员可以对所描述的实施方式进行的形式上和细节上的任何改变。
图1是示出根据本公开内容的一些实施方式的集成电路(IC)控制器系统的框图。
图2是示出根据本公开内容的一些实施方式的可以包括在USB-C连接器或USB-C插座中的引脚的示例引脚布局的图。
图3A是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器的图。
图3B是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器的图。
图3C是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器的图。
图4A是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器的图。
图4B是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器的图。
图4C是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器的图。
图5是根据本公开内容的一些实施方式的向USB-C连接器系统提供电压保护的方法的流程图。
图6A是根据本公开内容的一些实施方式的用于USB-C连接器系统的SBU纵横开关(SBU crossbar switch)的框图。
图6B是根据本公开内容的一些实施方式的用于USB-C连接器系统的DP/DM开关的框图。
图7是根据本公开内容的一些实施方式的可以执行本文所描述的一个或更多个操作的示例装置的框图。
图8是示出根据示例实施方式的USB控制器的不同部件中的示例电压的图。
图9是示出根据示例实施方式的USB控制器的不同部件中的示例电压的图。
具体实施方式
本文描述了用于电子设备中的USB-C连接器系统的电压保护的技术的各种实施方式。这样的电子设备的示例包括但不限于个人计算机(例如，膝上型计算机、笔记本计算机等)、移动计算设备(例如，平板、平板计算机、电子阅读器设备等)、移动通信设备(例如，智能电话、移动电话、个人数字助理、消息传递设备、掌上个人电脑等)、连接和充电设备(例如，集线器、坞站、适配器、充电器等)、音频/视频/数据记录和/或播放设备(例如，摄相机、录音机、手持式扫描仪、监视器等)以及其他可以使用USB连接器(接口)进行通信和/或电池充电的电子设备。
USB使能的电子设备或系统可以符合通用串行总线(USB)规范的至少一个发行版本。这样的USB规范的示例包括但不限于USB规范修订版本2.0、USB 3.0规范、USB 3.1规范和/或其各种补充(例如，便携式(On-The-Go)或OTG)、版本和勘误表。USB规范通常限定设计和构建标准通信系统和外围设备所需的差分串行总线的特征(例如，属性、协议定义、交易类型、总线管理、编程接口等)。例如，USB使能的外围设备通过USB使能的主设备的USB端口附接至该主设备以形成USB使能的系统。USB 2.0端口包括5V的电力电压线(表示为VBUS)、数据线的差分对(表示为D+或DP以及D-或DN)以及用于电力返回的接地线(表示为GND)。USB3.0端口也提供VBUS线、D+线、D-线和GND线用于与USB 2.0向下兼容。另外，为了支持较快的差分总线(USB超高速总线)，USB 3.0端口还提供了发送器数据线的差分对(表示为SSTX+和SSTX-)、接收器数据线的差分对(表示为SSRX+和SSRX-)、用于供电的电力线(表示为DPWR)和用于电力返回的接地线(表示为DGND)。USB 3.1端口提供与USB 3.0端口相同的线以与USB 2.0和USB 3.0通信向下兼容，但是通过被称为增强型超高速的一系列功能扩展了超高速总线的性能。
在USB C型规范的各种发行版本(release)和/或版本(例如，2014年8月11日的发行版本1.0、2015年4月3日的发行版本1.1等)中定义了用于USB连接器的最新技术(称为USBC型)。USB C型规范定义了可以支持通过在USB-PD规范的各种修订版本/版本中定义的较新的USB电力传输协议进行的USB通信以及电力传输的C型插座、C型插头和C型线缆。USB C型功能和要求的示例可以包括但不限于根据USB 2.0和USB 3.0/USB 3.1的数据和其他通信、C型线缆的机电定义和性能要求、C型插座的机电定义和性能要求、C型插头的机电定义和性能要求、C型对传统线缆组件和适配器的要求、基于C型的设备检测和接口配置的要求、优化C型连接器的电力传输的要求等。根据USB C型规范，C型端口提供VBUS线、D+线、D-线、GND线、SSTX+线、SSTX-线、SSRX+线和SSRX-线等。另外，C型端口还提供用于边带功能的信号传递的边带使用(表示为SBU)线以及用于发现、配置和管理通过C型线缆的连接的配置信道(表示为CC)线。C型端口可以与C型插头和/或C型插座相关联。为了便于使用，C型插头和C型插座被设计为无论插头到插座的取向如何均可以操作的可逆对。因此，被布置为标准C型插头或插座的标准USB C型连接器针对以下提供引脚：四根VBUS线、四根接地返回(GND)线、两根D+线(DP1和DP2)、两根D-线(DN1和DN2)、两根SSTX+线(SSTXP1和SSTXP2)、两根SSTX-线(SSTXN1和SSTXN2)、两根SSRX+线(SSRXP1和SSRXP2)、两根SSRX-线(SSRXN1和SSRXN2)、两根CC线(CC1和CC2)以及两根SBU线(SBU1和SBU2)等。
一些USB使能的电子设备可能符合特定修订版本和/或版本(例如，比如2012年7月5日发布的修订版本1.0、2014年8月11日发布的修订版本2.0等或其后续修订版本/版本)的USB-PD规范。USB-PD规范定义了一种标准协议，该标准协议被设计成通过USB C型端口在单根USB C型线缆上提供更灵活的电力传输以及数据通信，来使得USB使能设备的功能最大化。USB-PD规范还描述了用于管理通过USB C型线缆以高达100W功率进行电力传输所必需的架构、协议、电力供应行为、参数和线缆。根据USB-PD规范，与旧USB规范(例如，USB 2.0规范、USB 3.1规范、USB电池充电规范Rev.1.1/1.2等)允许的电流和/或电压相比，具有USB C型端口的设备(例如，USB使能的设备)可以通过USB C型线缆协商(negotiate)较多电流和/或较高或较低电压。例如，USB-PD规范定义了可以在一对USB使能的设备之间协商的电力传输合同(PD合同)的要求。PD合同可以指定两个设备都可以接纳的电力水平和电力传递方向，并且可以根据任一设备的请求和/或响应于各种事件和状况例如电力角色交换、数据角色交换、硬重置、电源故障等(例如，在不拔出设备的情况下)动态地重新协商。
电子设备通常使用电力传递电路(电力路径)向设备传递电力/从设备传递电力。在其他电子部件中，电力路径可以包括在电路路径上串联耦接以作为开关(例如，作为“导通”/“关断”开关)操作的一个或更多个功率FET。功率FET与用于其他非电力传递应用的FET和其他类型的晶体管开关器件在一些重要特征上有所不同。作为分立半导体开关器件，功率FET可以在“导通”期间在其源极与其漏极之间承载大量电流，可以在“导通”期间具有从其源极到其漏极的低电阻，并且可以在“关断”期间承受从其源极到其漏极的高电压。例如，功率FET可以被表征为能够承载在数百毫安(例如500mA至900mA)到数安培(例如3A至5A或更高)的范围内的电流，并且能够承受跨其源极与其漏极的在12V至40V(或更高)范围内的电压。例如，功率FET器件的源极与漏极之间的电阻可以非常小以便防止例如器件上的电力损耗。本文所公开的示例、实现方式和实施方式可以使用不同类型的开关、晶体管和FET，例如金属氧化物FET(MOSFET)、nFET(例如，N型MOSFET)、pFET(例如，P型MOSFET)、漏极扩展FET、漏极扩展开关等。
图1示出了根据本文所描述的用于电压保护的技术配置的示例半导体设备。在图1所示的实施方式中，设备100是在单个半导体管芯上制造的集成电路(IC)控制器。例如，IC控制器100可以是来自由加利福尼亚州圣何塞的Cypress Semiconductor公司开发的CCGxUSB控制器家族的单芯片IC设备。在另一示例中，IC控制器100可以是作为片上系统(SoC)制造的单芯片IC。在其他实施方式中，IC控制器可以是封装在单个半导体封装中的多芯片模块。在其他部件中，IC控制器100包括CPU子系统102、外围互连114、系统资源116、各种输入/输出(I/O)块118(例如118a至118c)和USB-PD子系统120。
CPU子系统102包括耦接至系统互连112的一个或更多个CPU(中央处理单元)104、闪速存储器106、SRAM(静态随机存取存储器)108和ROM(只读存储器)110。CPU 104是可以在IC设备或SoC设备中运行的合适的处理器。在一些实施方式中，可以利用广泛的门控时钟来优化CPU以用于低功率操作，并且CPU可以包括使得CPU能够在各种电源状态下操作的各种内部控制器电路。例如，CPU可以包括唤醒中断控制器，该唤醒中断控制器被配置成将CPU从休眠状态唤醒，从而使得在IC芯片处于休眠状态时电力被“关断”。闪速存储器106是被配置用于存储数据、程序和/或其他固件指令的非易失性存储器(例如，NAND闪存、NOR闪存等)。闪速存储器106被紧密耦接在CPU子系统102内以改善访问时间。SRAM 108是被配置成用于存储通过CPU 104访问的数据和固件指令的易失性存储器。ROM 110是被配置用于存储启动例程、配置参数以及其他固件参数和设置的只读存储器(或其他合适的存储介质)。系统互连112是系统总线(例如，单级的或多级的高级高性能总线，或AHB)，该系统总线被配置为将CPU子系统102的各个部件彼此耦接的接口以及CPU子系统的各个部件与外围互连114之间的数据和控制接口。
外围互连114是外围总线(例如，单级或多级AHB)，该外围总线在CPU子系统102与其外围设备及其他资源例如系统资源116、I/O块118和USB-PD子系统120之间提供主要数据和控制接口。外围互连114可以包括各种控制器电路(例如直接存储器访问或DMA控制器)，各种控制器电路可以被编程为在外围块之间传递数据而不给CPU子系统102增加负担。在各种实施方式中，CPU子系统的部件中的每一个和外围互连可以随CPU、系统总线和/或外围总线的每种选择或类型而不同。
系统资源116包括支持IC控制器100在其各种状态和模式下的操作的各种电子电路。例如，系统资源116可以包括电力子系统，电力子系统提供每种控制器状态/模式例如电压基准和/或电流基准、唤醒中断控制器(WIC)、上电复位(POR)等所需的电力资源。在一些实施方式中，电力子系统还可以包括使得IC控制器100能够以几种不同的电压水平和/或电流水平从外部源汲取电力和/或向外部源提供电力并且支持控制器在几种电源状态(例如，深度休眠、休眠和活动状态)下操作的电路。系统资源116还可以包括时钟子系统，时钟子系统提供由IC控制器100以及实现各种控制器功能例如外部复位的电路使用的各种时钟。
在各种实施方式和实现方式中，IC控制器例如IC控制器100可以包括各种不同类型的I/O块和子系统。例如，在图1所示的实施方式中，IC控制器100包括GPIO(通用输入输出)块118a、TCPWM(定时器/计数器/脉冲宽度调制)块118b、SCB(串行通信块)118c和USB-PD子系统120。GPIO 118a包括被配置成实现各种功能例如上拉、下拉、输入阈值选择、输入和输出缓冲器启用/禁用、连接至各个I/O引脚的复用信号等的电路。TCPWM 118b包括被配置成实现定时器、计数器、脉冲宽度调制器、解码器以及被配置成对输入/输出信号进行操作的各种其他模拟/混合信号元件的电路。SCB 118c包括被配置成实现各种串行通信接口例如I2C、SPI(串行外围接口)、UART(通用异步接收器/发送器)、CAN(控制器局域网)接口、CXPI(时钟扩展外围接口)等的电路。
USB-PD子系统120提供对USB C型端口的接口，并且被配置成支持USB通信以及其他USB功能例如电力传输和电池充电。USB-PD子系统120包括C型端口上所需的静电放电(ESD)保护电路。USB-PD子系统120还包括C型收发器和物理层逻辑(PHY)，这两者被配置为集成基带PHY电路以执行物理层传输中涉及的各种数字编码/解码功能(例如，双相标记码-BMC编码/解码、循环冗余校验-CRC等)和模拟信号处理功能。USB-PD子系统120还提供USB-PD规范所要求的终端电阻器(RP和RD)及其开关，以通过C型线缆实现连接检测、插头取向检测和电力传输角色。IC控制器100(和/或其USB-PD子系统120)还可以被配置成响应在USB-PD规范中定义的通信，例如SOP、SOP'和SOP”消息传递。
在其他电路系统中，USB-PD子系统120还可以包括：模数转换器(ADC)，其用于将各种模拟信号转换成数字信号；误差放大器(ERROR AMP)，其用于根据PD合同控制施加至VBUS线的电源电压；高电压调整器(HV REG)，其用于将电源电压转换成向IC控制器100供电所需的精确电压(例如3V至5V)；电流感测放大器(CSA)和过电压保护(OVP)电路，其用于对VBUS线提供具有可配置的阈值和响应时间的过电流和过电压保护；一个或更多个栅极驱动器(GATE DRV)，其用于控制导通和关断VBUS线上的电力供应的电力开关；以及通信信道PHY(CC BB PHY)逻辑，其用于支持C型通信信道(CC)线上的通信。
根据本文所描述的技术，USB-PD子系统120可以检测控制器的一个或更多个端子/引脚处的电压是否超过阈值电压。如果控制器的一个或更多个端子/引脚处的电压超过阈值电压，则USB-PD子系统120可以将一个或更多个端子/引脚耦接至其他设备的开关去激活。
电压保护
图2是示出根据本公开内容的一些实施方式的可以被包括在USB-C连接器或USB-C插座中的引脚(例如，端子、线、电线、迹线等)的示例引脚布局200的图。引脚布局200包括两组引脚：组210和组220。从左开始向右，组210包括GND引脚、TX1+和TX1-引脚、VBUS引脚、CC1引脚、D+引脚、D-引脚、SBU1引脚、VBUS引脚、RX2-引脚、RX2+引脚和GND引脚。组210中的TX1+和TX1-也可以分别称为SSTX1+引脚和TTTX1-引脚。从左开始向右，组220包括GND引脚、RX1+和RX1-引脚、VBUS引脚、SBU2引脚、D-引脚、D+引脚、CC2引脚、VBUS引脚、TX2-引脚、TX2+引脚和GND引脚。组220中的TX2+和TX2-也可以分别称为SSTX2+引脚和TTTX2-引脚。
在一些实施方式中，USB子系统200(例如，USB C型子系统)的尺寸和对称的形状因子可能会增加VCONN引脚、CC引脚和SBU引脚中的一个或更多个由于相邻的高电压(例如高达25V)VBUS引脚而变得容易受到故障电流影响的风险。例如，如果将USB-C连接器以一定角度从USB-C插座中移除，则这可能致使VCONN引脚、CC引脚或SBU引脚(例如，线、端子、迹线等)与VBUS引脚短路。VBUS引脚的电压可能高达25V。然而，CC引脚或SBU引脚可能无法承受该较高电压。这可能会导致从VBUS引脚向VCONN引脚、CC引脚或SBU引脚施加大电压流动，这可能会损坏耦接至VCONN引脚、CC引脚或SBU引脚的其他设备、电路、部件、模块等。这可以称为过电压状况或短路状况。
图3A是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器300A的图。USB控制器300A可以是以上结合图1讨论的USB-PD子系统120的示例。USB控制器300A包括开关301、静电放电(ESD)部件303、泵逻辑块305和二极管钳位装置307。ESD部件303可以保护USB控制器300A的部件免受由于静电放电而引起的损坏。
在一个实施方式中，二极管钳位装置307可以限制开关301的栅极电压。例如，二极管钳位装置307可以将开关301的栅极电压限制在5V至6V之间。二极管钳位装置307可以包括一个或更多个二极管。例如，二极管钳位装置307可以包括串联的多个5V二极管连接的N型场效应晶体管(NFET)。可以在二极管钳位装置307中使用任何数目的二极管和/或FET以将栅极电压限制为适当的值。
泵逻辑305可以用于向开关301的栅极提供电压(VPUMP)。在一些实施方式中，电压(VPUMP)可以在5V左右，然而，在其他实施方式中可以使用其他电压。泵逻辑305可以是被配置成控制一个或更多个充电泵的操作并且控制开关301的操作的硬件(例如，一个或更多个电路)、软件、固件或其组合。例如，泵逻辑305可以使用充电泵向开关301的栅极提供电压以激活开关301。激活开关301可以使得电流能够流过开关301。激活开关301也可以被称为导通开关301。在另一示例中，泵逻辑305可以停止向开关301的栅极提供电压以去激活该开关。去激活开关301可以防止电流流过开关301。去激活开关301也可以被称为去激活开关301、关断开关301等。
泵逻辑305可以具有使能输入。当使能输入为低(例如，被设置为“0”或某个其他适当的值以指示开关301应当被去激活)时，泵逻辑305可以去激活开关301。当使能输入为高(例如，被设置为“1”或其他适当的值以指示开关301应当被激活)时，泵逻辑305可以激活开关301。在开关301被激活的情况下，由USB控制器300A接收的电流和电压VCONN可以经由USB-C连接器的一个或更多个引脚提供给输出端309。
在一个实施方式中，开关301可以是漏极扩展N型场效应晶体管(FET)或DENFET。当VCONN引脚302与VBUS引脚短路时，二极管钳位装置可以限制开关301的栅极电压。这保护了开关301免受损坏并且还限制了通过开关301的电压。控制器300A可以在这种状况下(例如，在短路状况下)操作达较长时间段或延长时间段，因为开关301可以是可以承受开关301的漏极处的大电压(例如25V的电压)达延长时间段的DENFET。
当VCONN引脚最初与VBUS引脚短路时，在导线、引脚、线缆、迹线等上可能存在传输线效应(例如，振铃)，并且这可能致使电压振荡。ESD部件303可以在栅极感应漏极泄漏(GIDL)模式下操作。这可以限制正电压振荡，使得导线、引脚、线缆、迹线等上的电压较快地稳定并且不损坏开关301。这还可以抑制振荡，使得这些振荡较快地消失。
如以上所讨论的，使用一个或更多个DENFET用于开关301和二极管钳位装置307可以有助于防止在VCONN引脚与VBUS引脚短路时对开关301的损坏。这还可以限制通过开关301的电压。限制通过开关301的电压可以防止对耦接至输出端309的设备的损坏。这使得能够在防止电压变得过高的同时使正常范围的电压通过开关301，电压过高可能会损坏开关301和耦接至输出端309的其他设备。
在一个实施方式中，二极管钳位装置307、泵逻辑305可以是USB控制器300A的一部分。例如，代替与USB控制器300A分开，二极管钳位装置307、泵逻辑305和开关301(例如，一个或更多个DENFET)在片上或者是USB控制器300A的一部分。包括二极管钳位装置307、泵逻辑305和开关301作为USB控制器300A的一部分使得能够减小开关301的总电阻。例如，使用VPUMP电压来驱动开关栅极可以减小开关301的总电阻。减小开关301的总电阻可以使得USB控制器300A或耦接至USB控制器300A的设备能够以较高的电力效率操作(例如，使用较少的电力)。包括二极管钳位装置307、泵逻辑305和开关301作为USB控制器300A的一部分还可以降低设备的成本。
图3B是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器300B的图。USB控制器300B可以是以上结合图1讨论的USB-PD子系统120的示例。USB控制器300B包括开关311、电压检测部件313和泵逻辑315。
泵逻辑315可以用于向开关311的栅极提供电压(VPUMP)。在一些实施方式中，电压(VPUMP)可以在5V左右，然而，在其他实施方式中可以使用其他电压。泵逻辑315可以是被配置成控制一个或更多个充电泵的操作并且控制开关311的操作的硬件(例如，一个或更多个电路)、软件、固件或其组合。例如，泵逻辑315可以使用充电泵向开关311的栅极提供电压以激活开关311。激活开关311可以使得电流能够流过开关311。激活开关311也可以被称为激活开关311、导通开关311等。在另一示例中，泵逻辑315可以停止向开关311的栅极提供电压以去激活该开关。去激活开关311可以防止电流流过开关311。去激活开关311也可以被称为去激活开关311、关断开关311等。泵逻辑315可以接收来自电压检测部件313的输入或者可以由电压检测部件313控制。
泵逻辑315可以具有使能输入。当使能输入为低(例如，被设置为“0”或某个其他适当的值以指示开关311应当被去激活)时，泵逻辑315可以去激活开关311。当使能输入为高(例如，被设置为“1”或其他某个适当的值以指示开关311应当被激活)时，泵逻辑315可以激活开关311。在开关311被激活的情况下，SBU引脚312可以耦接至输出端319。在一个实施方式中，开关311可以是漏极扩展开关(例如，DENFET)。
电压检测部件313可以是被配置成检测来自SBU引脚312的电压何时高于阈值电压的硬件(例如，一个或更多个电路)、软件、固件或其组合。如果来自SBU引脚312的电压大于阈值电压，则电压检测部件313可以使泵逻辑315关断或去激活开关311以防止对耦接至输出端319的部件、设备等的损坏。电压检测部件313可以包括一个或更多个二极管。例如，电压检测部件313可以包括串联的多个5V二极管连接的P型场效应晶体管(PFET)。在电压检测部件313中可以使用任何数目的二极管和/或FET。阈值电压可以基于电压检测部件313中的二极管或二极管连接的PFET的数目。例如，二极管的数目越大，阈值电压越大，并且二极管的数目越小，阈值电压越小。
如图3B所示，电压检测部件313可以被配置成检测何时发生高电压状况(例如，在SBU引脚312处检测到较大电压的状况、超高电压状况等)。如果电压检测部件313确定已经发生了高电压状况，则电压检测部件313可以生成可以被提供给泵逻辑315的信号(例如，禁用信号或使能信号)。这使得泵逻辑315能够在电压检测部件313检测到高电压状况的情况下将开关311去激活、关断等。
如图3B所示，电压检测部件313是USB控制器300B的一部分。包括电压检测部件313和泵逻辑315作为USB控制器300B的一部分使得能够减小开关311的总电阻。减小开关311的总电阻可以使得USB控制器300B或耦接至USB控制器300B的设备能够以较高的电力效率操作(例如，使用较少的电力)。包括电压检测部件313和泵逻辑315作为USB控制器300B的一部分还可以降低设备的成本。
图3C是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器300C的图。USB控制器300C可以是以上结合图1讨论的USB-PD子系统120的示例。USB控制器300C包括开关321A、开关321B、发送(TX)部件324、接收(RX)部件326、电压检测部件323和泵逻辑325。TX部件324可以获取来自耦接至USB控制器300C的设备的数据并将该数据发送到CC引脚322上。RX部件可以接收来自CC引脚的数据并将该数据传送至耦接至USB控制器300C的设备。
泵逻辑325可以用于向开关321A的栅极和321B的栅极提供电压(VPUMP)。在一些实施方式中，电压(VPUMP)可以在5V左右，然而，在其他实施方式中可以使用其他电压。泵逻辑325可以是被配置成控制一个或更多个充电泵的操作并且控制开关321A和321B的操作的硬件(例如，一个或更多个电路)、软件、固件或其组合。例如，泵逻辑325可以使用充电泵向开关321A的栅极和321B的栅极提供电压以激活开关321A和321B。激活开关321A和321B可以使得电流能够流过开关321A和321B。激活开关321A和321B也可以被称为激活开关321A和321B、导通开关321A和321B等。在另一示例中，泵逻辑325可以停止向开关321A的栅极和321B的栅极提供电压以去激活该开关。去激活开关321A和321B可以防止电流流过开关321A和321B。去激活开关321A和321B也可以被称为去激活开关321A和321B、关断开关321A和321B等。泵逻辑325可以接收来自电压检测部件323的输入或者可以由电压检测部件323控制。
泵逻辑325可以具有使能输入。当使能输入为低(例如，被设置为“0”或某个其他适当的值以指示开关321A和321B应当被去激活)时，泵逻辑325可以去激活开关321A和321B。当使能输入为高(例如，被设置为“1”或某个其他适当的值以指示开关321A和321B应当被激活)时，泵逻辑325可以激活开关321A和321B。在开关321A和321B被激活的情况下，CC引脚322可以耦接至与USB控制器300C耦接的一个或更多个设备。在一个实施方式中，开关321A和321B可以是漏极扩展开关(例如，DENFET)。
电压检测部件323可以是被配置成检测来自CC引脚322的电压何时高于阈值电压的硬件(例如，一个或更多个电路)、软件、固件或其组合。如果来自CC引脚322的电压大于阈值电压，则电压检测部件323可以使泵逻辑325去激活或去激活开关321A和321B，以防止对耦接至USB控制器300C的部件、设备等的损坏。电压检测部件323可以包括一个或更多个二极管。例如，电压检测部件323可以包括串联的多个5V二极管连接的P型场效应晶体管(PFET)。在电压检测部件323中可以使用任何数目的二极管和/或FET。阈值电压可以基于电压检测部件323中的二极管或二极管连接的PFET的数目。例如，二极管的数目越大，阈值电压越大，并且二极管的数目越小，阈值电压越小。
如图3C所示，电压检测部件323可以被配置成检测何时发生高电压状况(例如，在CC引脚322处检测到较大电压的状况、超高电压状况等)。如果电压检测部件323确定已经发生了高电压状况，则电压检测部件323可以生成可以被提供给泵逻辑325的信号(例如，禁用信号或使能信号)。这使得泵逻辑电路325能够在电压检测部件323检测到高电压状况的情况下将开关321A和321B去激活、关断等。
如图3C所示，电压检测部件323是USB控制器300C的一部分。包括电压检测部件323作为USB控制器300C的一部分使得能够减小开关321A和321B的总电阻。减小开关321A和321B的总电阻可以使得USB控制器300C或耦接至USB控制器300C的设备能够以较高的电力效率操作(例如，使用较少的电力)。包括电压检测部件323作为USB控制器300C的一部分还可以降低设备的成本。
图4A是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器400A的图。USB控制器400A可以是以上结合图1讨论的USB-PD子系统120的示例。USB控制器400A包括开关301、静电放电(ESD)部件303、泵逻辑305和二极管钳位装置307。ESD部件303可以保护USB控制器400A的部件免受由于静电放电而引起的损坏。ESD部件303可以包括DENFET 403。
二极管钳位装置307中的每一个包括串联连接的多个二极管连接的NFET。例如，二极管钳位装置307中的每一个可以包括串联连接的多个5V二极管连接的NFET。在二极管钳位装置307中可以使用任何数目的二极管和/或FET。另外，可以使用不同类型的二极管连接的NFET。例如，第一二极管钳位装置307可以包括5V二极管连接的NFET，并且第二二极管钳位装置307可以包括3V二极管连接的NFET。在一个实施方式中，二极管钳位装置307可以限制开关301的栅极电压。例如，二极管钳位装置307可以将开关301的栅极电压限制在5V至6V之间。
泵逻辑305可以用于向开关301的栅极提供电压(VPUMP)。在一些实施方式中，电压(VPUMP)可以在5V左右，然而，在其他实施方式中可以使用其他电压。泵逻辑305可以是被配置成控制一个或更多个充电泵的操作并且控制开关301的操作的硬件(例如，一个或更多个电路)、软件、固件或其组合。泵逻辑305包括开关S1、S2、S3、S4、S5和S6。开关S1、S2、S3、S4、S5和S6可以是场效应晶体管(FET)例如金属氧化物半导体FET(MOSFET)。泵逻辑305可以控制至开关301的栅极的电压或者向开关301的栅极提供电压以激活开关301。激活开关301可以使得电流能够流过开关301。激活开关301也可以被称为导通开关301、导通开关301等。在另一示例中，泵逻辑305可以停止向开关301的栅极提供电压以去激活该开关。去激活开关301可以防止电流流过开关301。去激活开关301也可以被称为去激活开关301、关断开关301等。
USB控制器400A可以在不同的模式或配置下操作。在启动模式下，sw_en_act_l＝0且sw_en_act_l_n＝1，因此S5和S1两者均被去激活(例如，关断)。sw_disable＝0，因此S6也被去激活。VPUMP电压尚未被启用，因此电阻器R1可以将开关301的栅极拉至VCONN电压。电阻器R2可以将S2的栅极上拉至VCONN，因此S2也被去激活。S3和S4用于选择S2的漏极电压和源极电压中的较高电压。在这种情况下，S2的漏极为VCONN，这是较高的电压，因此S2的本体(bulk)获得VCONN电压。这意味着将301的栅极上拉的唯一路径是R1，这足以使开关301导通并将等于VCONN减去开关301的电压Vt的电压传递至输出端309。这使得VCONN电压能够通过开关301并减去开关301的阈值电压传递至输出端309。在活动模式下，sw_en_act_l＝1且sw_en_act_l_n＝0，因此S5和S1两者均被激活(例如，导通)。sw_disable_l＝0，因此S6被去激活。由于S5被激活，S2的栅极被拉低(由于S2可能是弱晶体管，因此越过(override)R2上拉)，因此S2被激活。S1和S2两者均被激活，因此Vpump电压被传递至301的栅极(由于301可能是弱晶体管，因此越过R1连接至VCONN)。由于开关301的栅极现在为Vpump电压，因此被传递至输出端309的电压是(VCONN减去开关301的Vt与Vpump减去开关301的Vt中)的较小者。S3和S4用于选择S2的漏极电压和源极电压中的较高电压。在这种情况下，两者均为Vpump，因此S2本体获得Vpump电压。USB控制器400A还可以具有禁用模式。在禁用模式下，sw_en_act_l＝0且sw_en_act_l_n＝1，因此S5和S1两者均被去激活，sw_disable_l＝1，因此S6被激活。R2将S2的栅极上拉至VCONN，因此S2也被去激活。由于S6被激活，301的栅极被拉低，并且因此开关301被去激活(例如，没有电压被传递至输出端309)。
在一个实施方式中，开关301可以是漏极扩展开关(例如，漏极扩展N型场效应晶体管(FET)或DENFET)。当VCONN引脚302与VBUS引脚短路时，二极管钳位装置可以限制开关301的栅极电压。这保护开关301免受损坏并且还限制通过开关301的电压。控制器400A可以在这种状况下(例如，在短路状况下)操作达较长时间段或延长时间段，因为开关301可以是可以承受开关301的漏极处的大电压(例如25V的电压)达延长时间段的DENFET。
当VCONN引脚最初与VBUS引脚短路时，在导线、引脚、线缆、迹线等上可能存在传输效应，并且这可能引起电压振荡。ESD部件303可以在栅极感应漏极泄漏(GIDL)模式下操作。这可以限制正电压振荡，使得导线、引脚、线缆、迹线等上的电压较快地稳定并且不会损坏开关301。这还可以抑制振荡，使得振荡较快地消失。
如以上所讨论的，使用一个或更多个DENFET用于开关301和二极管钳位装置307可以有助于防止在VCONN引脚与VBUS引脚短路时对开关301的损坏。这还可以限制通过开关301的电压。限制通过开关301的电压可以防止对耦接至输出端309的设备的损坏。这使得正常范围的电压能够通过开关301同时防止电压变得过高，电压过高可能会损坏开关301和耦接至输出端309的其他设备。
在一个实施方式中，泵逻辑305和二极管钳位装置307可以是USB控制器400A的一部分。例如，泵逻辑305、二极管钳位装置307和开关301(例如，一个或更多个DENFET)在片上或者以其他方式作为USB控制器400A的一部分。包括泵逻辑305、二极管钳位装置307和开关301作为USB控制器400A的一部分使得能够减小开关301的总电阻。减小开关301的总电阻可以使得USB控制器400A或耦接至USB控制器400A的设备能够以较高的电力效率操作(例如，使用较少的电力)。包括泵逻辑305、二极管钳位装置307和开关301作为USB控制器400A的一部分还可以降低设备的成本。
图4B是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例USB控制器400B的图。USB控制器400B可以是以上结合图1讨论的USB-PD子系统120的示例。USB控制器400B包括开关SW1和SW2、电压检测部件413和泵逻辑415。开关SW1将引脚SBU1耦接至输出端419A，并且开关SW2将引脚SBU2耦接至输出端419B。SBU1引脚和SBU2引脚可以是USB-C连接器或USB-C插座中使用的SBU线或SBU引脚。电压源405可以提供电压VPUMP。电压VPUMP可以用于激活开关SW1和SW2。在一个实施方式中，开关SW1和SW2可以是DENFET。
电压检测部件413可以被配置成检测何时发生高电压状况(例如，在SBU1引脚或SBU2引脚处检测到较大电压的状况、超高电压状况等)。如果电压检测部件413确定已经发生了高电压状况，则电压检测部件413使泵逻辑405将(第一)开关SW1和(第二)开关SW2去激活、关断等。
在一个实施方式中，电压检测部件413可以包括两组PFET。第一组PFET包括二极管连接的PFET D_1-1至PFET D_X-1以及PFET D_p-1。第二组PFET包括二极管连接的PFET D_1-2至PFET D_X-2以及PFET D_p-2。二极管连接的PFET D_1-1至PFET D_X-1的栅极和二极管连接的PFET D_1-2至PFET D_X-2的栅极被连接至他们的漏极以像二极管(例如，二极管连接的PFET)一样作用。D_p-1的栅极和D_p-2的栅极可以耦接至电压Vpump。在正常操作情况下或者在SBU1引脚和SBU2引脚未与VBUS短路的状况下，PFET D_*会阻碍焊盘电压，使得ng_det为低。(第三)开关N1的栅极和(第四)开关N2的栅极上的该低电压(第二电压)不足以激活开关N1和N2。在开关N1和N2未被激活的情况下，节点pg_det和pg处的节点电压使得(第五)开关p1的栅极和(第六)开关p2的栅极能够激活，这向开关SW1的(第一)栅极和开关SW2的(第二)栅极提供了电压VPUMP。这将SBU1引脚和SBU2引脚耦接至输出端419A和419B。当发生高电压状况(例如，与VBUS引脚短路)时，SBU1引脚和SBU2引脚上的电压将增加(例如，增加至10V或更高)。该增加的电压将二极管连接的PFET组的漏极拉高，并且该二极管连接的PFET组将向节点ng_det提供较高的电压。例如，当SBU1引脚或SBU2引脚上的电压大于阈值电压(例如10V)时，二极管连接的PFET组和包括电阻器R1和R2的电阻分压器将向节点ng_det提供等于或高于NFET N1和N2的阈值电压的电压。这将激活开关N1和N2。阈值电压可以基于电压检测部件313中的二极管或二极管连接的PFET的数目以及连接至D_p-1的栅极和D_p-2的栅极的vpump电压以及R1和R2的电阻分压比。例如，二极管的数目越大，阈值电压越大，并且二极管的数目越小，阈值电压越小。
泵逻辑415可以基于电压检测部件413是否检测到SBU1引脚和SBU2引脚中的一个或更多个引脚处的电压大于阈值电压来激活或去激活开关SW1和SW2。如以上所讨论的，泵逻辑415可以激活开关N1和N2。激活开关N1和N2可以使节点ng被拉至地，这将使开关p2的栅极去激活。使开关p2的栅极去激活可以防止电压VPUMP被提供给开关SW1的栅极和SW2的栅极，这将使开关SW1和SW2去激活。这将防止来自SBU1或SBU2的由于短路而引起的较高电压到达输出端419A和419B。
图4C是示出根据本公开内容的一些实施方式的示例性USB控制器的图。USB控制器400C可以是以上结合图1讨论的USB-PD子系统120的示例。USB控制器400C包括开关SW1和SW2、电压检测部件423和泵逻辑415。开关SW1将引脚CC1耦接至输出端429A，并且开关SW2将引脚CC2耦接至输出端429B。CC1引脚和CC2引脚可以是USB-C连接器或USB-C插座中使用的CC线或CC引脚。电压源405可以提供电压VPUMP。电压VPUMP可以用于激活开关SW1和SW2。在一个实施方式中，开关SW1和SW2可以是DENFET。
电压检测部件423可以被配置成检测何时发生高电压状况(例如，在CC1引脚或CC2引脚上检测到较大电压的状况、超高电压状况等)。如果电压检测部件423确定已经发生了高电压状况，则电压检测部件423使泵逻辑415将开关SW1和SW2去激活、关断等。
在一个实施方式中，电压检测部件423可以包括两组PFET。第一组包括二极管连接的PFET D_1-1至PFET D_X-1以及PFET D_p-1。第二组PFET包括二极管连接的PFET D_1-2至PFET D_X-2以及PFET D_p-2。二极管连接的PFET D_1-1至PFET D_X-1的栅极和二极管连接的PFET D_1-2至PFET D_X-2的栅极被连接至他们的漏极以起到二极管(例如，二极管连接的PFET)的作用。D_p-1的栅极和D_p-2的栅极可以耦接至电压Vpump。在正常操作情况下或者在CC1焊盘和CC2焊盘未与VBUS短路的状况下，PFET D_*会阻碍焊盘电压使得节点ng_det为在节点ng_det处检测到的较低的低电压。开关N2的栅极上的该低电压不足以激活开关N2。在开关N2未被激活的情况下，泵逻辑415可以使得电压VPUMP能够被提供给开关SW1的栅极和SW2的栅极。在开关N2被激活的情况下，泵逻辑415可以防止电压VPUMP被提供给开关SW1的栅极和SW2的栅极。
泵逻辑415可以基于电压检测部件423是否检测到CC1引脚和CC2引脚中的一个或更多个引脚处的电压大于阈值电压来激活或去激活开关SW1和SW2。如以上所讨论的，泵逻辑415可以激活开关N2。激活开关N2可以使泵逻辑415防止电压VPUMP到达开关SW1的栅极和SW2的栅极，这将使开关SW2和SW2去激活。这将防止由于短路而导致的较高电压到达输出端429A和429B。
图5是根据本公开内容的一些实施方式的为USB-C连接器系统提供电压保护的方法的流程图。方法500可以由处理逻辑来执行，处理逻辑可以包括硬件(例如，电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、处理器、处理设备、中央处理单元(CPU)、多核处理器、片上系统(SoC)等)、软件(例如，在处理设备上运行/执行的指令)、固件(例如，微代码)或其组合。在一些实施方式中，方法500可以由USB-PD子系统(例如，图1所示的USB-PD子系统120)、USB控制器、电压检测部件或泵逻辑来执行。
方法500可以在块505处开始于经由第一开关接收第一电压。第一开关可以将USB-C控制器的第一端子与USB-C插座的第一端子耦接。例如，USB-C控制器的第一CC(或SBU)端子/引脚可以耦接至USB插座的第一CC(或SBU)端子/引脚。在块510处，经由第二开关接收第二电压。第二开关可以将USB-C控制器的第二端子与USB-C插座的第二端子耦接。例如，USB-C控制器的第二CC(或SBU)端子/引脚可以耦接至USB插座的第二CC(或SBU)端子/引脚。在块515处，方法500(例如，使用一组二极管连接的PFET)检测USB-C控制器的第一端子处的第一电压或第二端子处的第二电压超过阈值电压。在块520处，方法500可以在USB-C控制器的第一端子或第二端子中的一个或更多个端子处的电压超过阈值电压的情况下去激活第一开关和第二开关。
图6A是根据本公开内容的一些实施方式的用于USB-C连接器系统的SBU纵横开关600的框图。图6B是根据本公开内容的一些实施方式的用于USB-C连接器系统的DP/DM开关608的框图。在某些实施方式中，如图6A和图6B所示，关于如图6A所示的SBU纵横开关600的框图和如图6B所示的DP/DM开关608的框图描述本技术可能是有用的。例如，SBU纵横开关600可以每个C型端口包括SBU开关复用器(例如2×1复用器)和单个2×2纵横SBU开关。在一些实施方式中，如图6A进一步示出的，SBU纵横开关600可以包括显示端口(DP)或雷电(TBT)块602，其可以允许在显示端口或雷电模式之间进行选择并且基于如通过翻转取向块604确定的CC(例如C型插头)取向(例如，经由任一取向)将信号路由至适当的SBU1和/或SUB2。在一些实施方式中，根据本技术，SBU纵横开关600的故障保护块606和DP/DM开关608的Chg/Det块610可以提供如本文所讨论的(例如，针对信号路径的每个取向和每个方向实现的)电压保护方案或功能。
USB C型示例应用
本文所描述的用于电压保护的技术可以以几种不同类型的USB C型应用来实施。这类C型应用的示例包括但可以不限于：下行端口(DFP)USB应用，其中具有USB C型子系统的IC控制器被配置成提供下行USB端口(例如，在USB使能的主设备中)；上行端口(UFP)USB应用，其中具有USB C型子系统的IC控制器可以用于提供上行USB端口(例如，在USB使能的外围设备或适配器中)；以及双角色端口(DRP)USB应用，其中具有USB C型子系统的IC控制器被配置成在同一USB端口上支持DFP应用和UFP应用两者。
图7示出了示例系统700，其中具有USB C型子系统和USB-PD子系统的IC控制器704被配置成提供DRP应用。在示例实施方式中，IC控制器704可以是来自由加利福尼亚州圣何塞的Cypress Semiconductor公司开发的CCGx USB控制器家族的单芯片IC设备。在系统700中，IC控制器704耦接至C型插座730、显示端口芯片组740、USB芯片组750、嵌入式控制器760、电源770和充电器780。系统700的这些部件可以被布置在印刷电路板(PCB)或其他合适的基板上并且通过合适的手段例如导线、迹线、总线等彼此耦接。
在某些实施方式中，可以根据USB C型规范来配置C型插座730以通过C型端口提供连接。显示端口芯片组740被配置成通过C型插座730提供显示端口功能。USB芯片组750被配置成通过C型插座730的D+/D-线对USB通信(例如，USB 2.0通信)提供支持。嵌入式控制器760耦接至IC控制器704并且被配置成提供系统700中的各种控制和/或数据传递功能。电源770可以包括耦接至IC控制器704的DC/DC电源。
在某些实施方式中，如先前在上面所讨论的，IC控制器704可以包括电压检测和保护电路系统以执行如上所描述的电压保护技术。例如，如图7所示，因为电压检测和保护电路系统被构造为IC控制器704的一部分(例如，片上)，所以在一些实施方式中，单个PHY控制信道可以经由“直接连接”(例如，其在本文可以指经由或包括无源部件例如电阻器或电容器的电连接，但没有经由有源部件例如二极管或晶体管的任何电气连接)将IC控制器704的相应的CC1端子和CC2端子耦接至C型插座730的相应的CC1端子和CC2端子。
具体地，通过使得IC控制器704的相应的CC1端子和CC2端子能够直接连接(例如，在不使用任何有源电子部件的情况下，这进一步减少了硬件)至IC控制器704至C型插座730的相应的CC1端子和CC2端子并且通过包括将电压检测和保护电路系统构造为IC控制器704的一部分(例如，片上)，本技术可以减少例如系统700的响应时间、BOM和电力消耗。这还可以防止或减少对IC控制器704以及可能耦接至该IC控制器的其他设备或部件造成的损坏。
图8是示出USB控制器的不同部件处的示例电压的图。图8示出了USB控制器的三个不同部件处的电压随时间的变化。第一部件可以是VCONN引脚，并且由顶部电压波形示出。第二部件可以是耦接至VCONN引脚的开关的栅极，并且由中间电压波形示出。第三部件可以是耦接至VCONN引脚的开关的输出端，并且由底部电压波形示出。如顶部电压波形所示，在约140微秒(μs)处发生短路或过电压状态，并且VCONN引脚上的电压从约5V增加至约25V。如中间波形所示，耦接至VCONN引脚的开关的栅极处的电压也在约140μs处增加。如底部波形所示，耦接至VCONN引脚的开关的输出端处的电压也在约140μs处从约2.75V增加至约5V。尽管(连接至开关的输入端的)VCONN引脚处的电压已经增加至约25V，但是(例如，如图4A所示的)一个或更多个二极管钳位装置可以防止开关的输出端处的电压变高。例如，如底部波形所示，一个或更多个二极管钳位装置可以防止该开关的输出端处的电压超过约5V。这有助于防止对耦接至开关的输出端的部件的损坏。
图9是示出USB控制器的不同部件中的示例电压的图。图9示出了USB控制器的三个不同部件处的电压随时间的变化。第一部件可以是CC引脚或SBU引脚，并且由实线电压波形(例如，实线)示出。第二部件可以是耦接至CC引脚或SBU引脚的开关的栅极，并且由点线电压波形(例如，点线)示出。第三部件可以是耦接至CC引脚或SBU引脚的开关的输出端，并且由虚线波形(例如，虚线)示出。如实线电压波形所示，在约100μs处发生短路或过电压状态，并且CC引脚或SBU引脚上的电压从约5V增加至约25V。如点线电压波形所示，耦接至VCONN引脚的开关的栅极处的电压也在约100μs处从约5V增加至约7V。如虚线波形所示，耦接至CC引脚或SBU引脚的开关的输出端处的电压也在约100μs处从约3V增加至约5V。在时间100.01μs处，开关可以经由本文所讨论的保护电路被去激活(例如，关断)。在开关被去激活之后，开关的栅极处的电压和开关的输出端处的电压降低，直至在时间100.025μs处所述电压达到约0V。这有助于防止对耦接至开关的输出端的部件的损坏。
除非另有明确说明，否则诸如“检测”、“解耦”、“耦接”、“激活”、“去激活”、“连接”、“断开连接”、“确定”、“比较”等术语是指通过计算设备执行或实现的动作和处理，这些计算设备对被表示为计算设备的寄存器和存储器中的物理(电子)量的数据进行操作并将其转换成类似地被表示为计算设备的存储器或寄存器或者其他这样的信息存储、传输或显示设备中的物理量的其他数据。另外，如本文所使用的，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意在作为标记以在不同元件之中进行区分并且可以不必具有根据其数字指定的序数含义。
本文所描述的方法和说明性示例不与任何特定计算机或其他设备固有地相关。根据本文所描述的教示，可以使用各种通用系统，或者可以证明便于构建更多专用设备以执行所需的方法步骤。各种这些系统所需的结构将如以上描述中所阐述的那样出现。
上面的描述旨在是说明性的而非限制性的。尽管已经参照特定的说明性示例描述了本公开内容，但是将认识到，本公开内容不限于所描述的示例。应当参照所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本公开内容的范围。
如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在还包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。还将理解，术语“包括”、“包含”、“可能包括”和/或“具有”在本文中使用时，指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。因此，本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的并且不旨在是限制性的。
还应注意，在一些替选实现方式中，功能/动作可以不按附图中所示的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两幅图实际上可以大体上同时执行或者有时可能会以相反的顺序执行。
尽管以特定顺序描述了方法操作，但是应当理解，可以在所描述的操作之间执行其他操作，可以调节所描述的操作使得它们在略微不同的时间出现，或者可以将所描述的操作分布在允许处理操作以与处理相关联的各种间隔发生的系统中。
各种单元、电路或其他部件可以被描述或要求为“被配置成”或“可配置成”以执行一个或多个任务。在这样的上下文中，短语“被配置成”或“可配置成”用于通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行一个或多个任务的结构(例如，电路系统)来表示结构。这样，即使在指定的单元/电路/部件当前不可操作(例如，未导通)的情况下，也可以说该单元/电路/部件被配置成执行任务、或者可被配置成执行任务。与“被配置成”或“可配置成”语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件，例如电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。叙述单元/电路/部件“被配置成”执行一个或更多个任务或者“可配置成”执行一个或更多个任务，明确表示不旨在针对该单元/电路/部件援引35U.S.C.112第六段。
另外地，“被配置成”或“可配置成”可以包括通用结构(例如，通用电路系统)，其由软件和/或固件(例如，FPGA或执行软件的通用处理器)操纵以便以能够执行所讨论的任务的方式进行操作。“被配置成”还可以包括使制造过程(例如，半导体制造设施)适应于制造适于实现或执行一个或更多个任务的设备(例如，集成电路)。明确表示“可配置成”不旨在应用于空白介质、未编程的处理器或未编程的通用计算机、或未编程的可编程逻辑设备、可编程门阵列或其他未编程的设备，除非伴随有赋予未编程的设备被配置成执行所公开的功能的能力的已编程介质。
出于说明的目的，已经参照具体实施方式描述了前述描述。然而，以上说明性讨论并非旨在穷举或者将本发明限制于所公开的精确形式。考虑到以上教示，许多修改和变型是可行的。选择并描述实施方式以便最佳地说明这些实施方式的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够最佳地利用这些可能适于所设想的特定用途的实施方式和各种变型。因此，本实施方式被认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于本文中给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围及等同物内进行修改。

Claims (20)

1.一种用于电压保护的电子设备，包括：
第一开关，其被配置成将通用串行总线C型USB-C控制器的第一边带使用SBU端子连接至USB-C插座的第一SBU端子；
第二开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第二边带使用SBU端子连接至所述USB-C插座的第二SBU端子；
电压保护电路，其被配置成在检测到超过预定阈值的电压时将所述第一开关和所述第二开关中的一个或更多个开关去激活，其中，所述电压保护电路包括：
第一组二极管，所述第一组二极管耦接至所述USB-C控制器的第一SBU端子；以及
第二组二极管，所述第二组二极管耦接至所述USB-C控制器的第二SBU端子。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电压保护电路耦接至电压源，所述电压源被配置成向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供第二电压。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，在所述电压源向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供所述第二电压的情况下，所述第一开关和所述第二开关被激活。
4.根据权利要求2所述的电子设备，其中，在没有向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供所述第二电压的情况下，所述第一开关和所述第二开关被去激活。
5.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述电压保护电路还包括：
第三开关，其耦接至所述第一组二极管和所述第二组二极管，其中，所述第三开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时激活；
第四开关，其耦接至所述第一组二极管和所述第二组二极管，其中，所述第四开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时激活。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述电压保护电路还包括：
第五开关，其耦接至所述第三开关，其中，所述第五开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时激活；
以及第六开关，其耦接至所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极，其中，所述第六开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时去激活。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，去激活所述第六开关防止所述电压源向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供所述电压。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一开关包括第一漏极扩展场效应晶体管，并且其中，所述第二开关包括第二漏极扩展场效应晶体管。
9.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述预定阈值基于所述第一组二极管或所述第二组二极管中的一个或更多个二极管。
10.一种用于电压保护的系统，包括：
通用串行总线C型USB-C连接器；
第一开关，其被配置成将通用串行总线C型USB-C控制器的第一边带使用SBU端子连接至USB-C插座的第一SBU端子；
第二开关，其被配置成将所述USB-C控制器的第二边带使用SBU端子连接至所述USB-C插座的第二SBU端子；
电压保护电路，其被配置成在检测到超过预定阈值的电压时将所述第一开关和所述第二开关中的一个或更多个开关去激活，其中，所述电压保护电路包括：
第一组二极管，所述第一组二极管耦接至所述USB-C控制器的第一SBU端子；以及
第二组二极管，所述第二组二极管耦接至所述USB-C控制器的第二SBU端子。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电压保护电路耦接至电压源，所述电压源被配置成向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供第二电压。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，在所述电压源向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供所述第二电压的情况下，所述第一开关和所述第二开关被激活。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，在没有向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供所述第二电压的情况下，所述第一开关和所述第二开关被去激活。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述电压保护电路还包括：
第三开关，其耦接至所述第一组二极管和所述第二组二极管，其中，所述第三开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时激活；
第四开关，其耦接至所述第一组二极管和所述第二组二极管，其中，所述第四开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时激活。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述电压保护电路还包括：
第五开关，其耦接至所述第三开关，其中，所述第五开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时激活；
以及第六开关，其耦接至所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极，其中，所述第六开关被配置成在所述电压超过所述预定阈值时去激活。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，去激活所述第六开关防止所述电压源向所述第一开关的栅极和所述第二开关的栅极提供所述电压。
17.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一开关包括第一漏极扩展场效应晶体管，并且其中，所述第二开关包括第二漏极扩展场效应晶体管。
18.根据权利要求10所述的系统，其中，所述预定阈值基于所述第一组二极管或所述第二组二极管中的一个或更多个二极管。
19.一种用于提供电压保护的方法，包括：
经由第一开关接收第一电压，所述第一开关耦接至通用串行总线C型USB-C控制器的第一边带使用SBU端子和USB-C插座的第一SBU端子；
经由第二开关接收第二电压，所述第二开关耦接至所述USB-C控制器的第二SBU端子和所述USB-C插座的第二SBU端子；
检测所述USB-C控制器的第一SBU端子处的第一电压或所述USB-C控制器的第二SBU端子处的第二电压超过阈值电压；以及
关断所述第一开关和所述第二开关。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，使用一组或更多组二极管检测所述电压。
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