用于USB功率输送源的电压转换控制制造技术

在描述的示例中，电路(100)包括控制器(110)，以与信宿设备(120)通信并且将可用电源(130)通信至信宿设备(120)。响应于来自控制器(110)的控制信号，开关设备(160)将来自电源(130)中的一个的功率切换至信宿设备(120)。控制器(130)中的策略引擎(180)定义在控制器(110)与信宿设备(120)之间的不同通信阶段期间用于控制器(110)操作的策略。

Voltage conversion control for USB power supply source

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于USB功率输送源的电压转换控制
本申请总体上涉及集成电路，并且更具体地涉及控制串行总线上的电源电压的切换的电路。
技术介绍
通用串行总线(USB)功率输送(PD)和Type-C规格已经发布，其能够通过新的USB电缆和连接器输送更高的功率。该技术的意图是为可能需要大于5V的笔记本电脑、平板电脑等创建通用电源插头。USB-PD规格定义经由USB-PD电缆和连接器连接的源端口与信宿(sink)端口之间的通信链路。例如，通信被设计为半双工和基于数据包的。数据包包含使两个端口能够通信并协商源端口提供给信宿端口的电压和电流的各种信息。端口甚至可协商切换角色(源到信宿，反之亦然)。在USB-PD规格中的底层通信是双相标记编码(BMC)。该通信独立于正常的USB通信发生，该正常的USB通信通过相同的电缆(和不同的电线)传播。USB-PD通信通过不同的电线(例如，串行通信控制(CC)电线)而不是USB数据线发生。对于USBType-C电缆，如通过控制CC引脚上的DC电压，甚至在没有USB-PD消息传送的情况下可输送高达15V。
技术实现思路
在描述的示例中，一种电路控制串行总线上的电源电压的切换。在一个示例中，电路包括控制器，以与信宿设备通信并且将可用电源通信至信宿设备。响应于来自控制器的控制信号，开关设备将来自电源中的一个的功率切换至信宿设备。控制器中的策略引擎定义在控制器与信宿设备之间的不同通信阶段期间用于控制器操作的策略。在初始通信阶段期间，控制器提供电源中的每个给信宿设备。如果信宿设备依据初始通信阶段从控制器请求电源中的大于最小电压电源的一个，则在控制器与信宿设备之间的随后通信阶段期间，控制器提供电源的子集给信宿设备。在另一个示例中，一种半导体设备包括控制器，该控制器与信宿设备通信并且将可用电源通信至信宿设备。电源包括最小电压电源、中等电压电源和最大电压电源。控制器中的策略引擎定义在控制器与信宿设备之间的不同通信阶段期间用于控制器操作的策略。在初始通信阶段期间，控制器提供电源中的每个给信宿设备。在信宿设备依据初始通信阶段从控制器请求电源中的大于最小电压电源的一个之后，在控制器与信宿设备之间的随后通信阶段期间，控制器提供电源的子集给信宿设备。由控制器提供的电压源的子集包括中等电压电源和最大电压电源中的一个以及最小电压电源。在另一个示例中，一种方法包括在初始通信阶段期间通信提供(offer)多个电源中的每个至信宿设备。该方法包括在信宿设备从控制器请求电源中的大于最小电压电源的一个之后，在控制器与信宿设备之间的随后通信阶段期间，通信提供电源的子集至信宿设备。该方法包括响应于来自信宿设备对电源中的一个的请求，将来自电源中的一个的功率切换至信宿设备。附图说明图1说明了控制串行总线上的电源电压的切换的电路的一个示例示意性框图。图2说明了采用受控切换的通用串行总线的另一个示例示意性电路图。图3说明了控制串行总线上的电源的切换的半导体电路的一个示例。图4说明了用于控制串行总线上的电源的切换的一个示例方法。图5说明了通信和控制串行总线上的电源的切换的一个示例方法。具体实施方式本公开涉及控制串行总线上的电源电压的切换的电路。该电路包括控制器，该控制器通过串行接口(如通用串行接口(USB))提供可用电源给请求信宿设备。提供协议，其中策略被定义为在信宿设备已经对控制器做出初始功率选择之后限制提供(offering)可用电源给信宿设备。通过控制可用的电源提供(例如，而不是提供完整的电源列表)，其可在控制器与信宿设备之间的随后通信中进行，可减少电路的复杂性以降低本文中描述的串行接口的总体成本。例如，可除去中间电源开关设备上的保护二极管，因为在信宿设备的初始供电选择之后，策略阻止中间供电值之间的切换。而且，可经由单个控制器输出端口而不是经由与常规系统一样的多个端口控制中间电源。此外，可减少跨过开关设备的滤波组件，进一步减少接口的成本。控制器可与信宿设备通信并且将可用电源通信至信宿设备。响应于来自控制器的控制信号，开关设备将来自电源中的一个的功率切换至信宿设备。在控制器与信宿设备之间的不同通信阶段期间，控制器中的策略引擎定义用于控制器操作的策略。在初始通信阶段期间，控制器提供电源中的每个给信宿设备。在信宿设备依据初始通信阶段从控制器请求电源中的一个之后，在控制器与信宿设备之间的随后通信阶段期间，控制器提供可用电源的子集给信宿设备。为了重置至信宿设备的可用电源提供的列表，信宿设备在给定的通信序列中可请求最小电压电源。基于该请求并且在切换至最小电压电源电平之后，控制器然后可在随后与信宿设备的通信中提供全范围的电源提供。图1说明了控制串行总线上的电源电压的切换的电路的一个示例示意性框图。如本文中所用，术语电路可包括执行电路功能的有源和/或无源元件的集合，如模拟电路或控制电路。另外地或替换地，术语电路可包括集成电路，如其中在共同的基板上制造所有和/或一些电路元件。控制器110可与信宿设备120通信并且将可用电源130(例如，5V、12V、20V等)通信至信宿设备。控制器110包括串行接口140，以与信宿设备120上的信宿串行接口150通信。采用串行接口140将可用电源130通信至信宿设备120，并且接收来自信宿串行接口150的关于来自可用电源的请求的电源的请求。响应于来自控制器110的控制信号，开关设备160将来自电源130中的一个的功率切换至信宿设备120。如所示，提供来自切换的设备160的切换的功率给信宿设备120的功率输入170。在控制器与信宿设备120之间的不同通信阶段期间，控制器110中的策略引擎180定义用于控制器操作的策略。在初始通信阶段期间，控制器110提供电源130中的每个(例如，在接口140和150之间的通信消息中)给信宿设备120。在信宿设备120依据初始通信阶段从控制器110请求电源130中的一个之后，在控制器与信宿设备之间的随后通信阶段期间，控制器提供电源的子集给信宿设备。例如，如果控制器110初始从5V、12V、20V和24V的可用电源列表中选择20V电源，则在选择20V之后，在随后通信中只有5V和20V选项被提供给信宿设备。通过以这种方式减少可用提供的列表，可减少对于在中间供电提供之间的切换的电路保护(例如，不再需要保护20V转到诸如12V的较低的电压的情况)。在这个示例中，如果在其初始选择20V之后，信宿设备120决定选择最小电压(例如，5V)，则其操作以在随后通信中将可用电源提供重置为电源的全部提供。如果较高电压源再次被选择，则可提供如由在策略引擎180中的策略定义的提供的减少的子集。在一个示例中，控制器110和信宿设备120通过在190示意性示出的通用串行总线(USB)功率输送(PD)接口进行通信。策略引擎180定义用于控制器110的策略以提供从信宿设备120接收的并且来自初始通信阶段的请求的电源130，该初始通信阶段包括从电源提供最小电压电源。如果信宿设备120从控制器110请求最小电压电源，则在从信宿设备请求最小电压源之后，策略引擎180定义用于控制器的策略以提供电源130中的每个给信宿设备。如将被显示在图3的示例电路中，可经由两个开关设备提供最小电压源给信宿设备120，经由来自控制器110的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，其包括：控制器，其与信宿设备通信并且将可用的多个电源通信至所述信宿设备；多个开关设备，其响应于来自所述控制器的控制信号，将来自所述多个电源中的一个的功率切换至所述信宿设备；以及所述控制器中的策略引擎，其定义在所述控制器与所述信宿设备之间的不同通信阶段期间用于所述控制器操作的策略，在初始通信阶段期间，所述控制器提供所述多个电源中的每个给所述信宿设备，如果所述信宿设备依据所述初始通信阶段从所述控制器请求所述电源中的大于最小电压电源的一个，则在所述控制器与所述信宿设备之间的随后通信阶段期间，所述控制器提供所述多个电源的子集给所述信宿设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.29 US 62/198,275;2016.07.08 US 15/205,8061.一种电路，其包括：控制器，其与信宿设备通信并且将可用的多个电源通信至所述信宿设备；多个开关设备，其响应于来自所述控制器的控制信号，将来自所述多个电源中的一个的功率切换至所述信宿设备；以及所述控制器中的策略引擎，其定义在所述控制器与所述信宿设备之间的不同通信阶段期间用于所述控制器操作的策略，在初始通信阶段期间，所述控制器提供所述多个电源中的每个给所述信宿设备，如果所述信宿设备依据所述初始通信阶段从所述控制器请求所述电源中的大于最小电压电源的一个，则在所述控制器与所述信宿设备之间的随后通信阶段期间，所述控制器提供所述多个电源的子集给所述信宿设备。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制器和所述信宿设备通过通用串行总线即USB功率输送接口进行通信。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述策略引擎定义用于所述控制器的策略，以只提供来自所述初始通信阶段的来自所述信宿设备的请求的电源和来自所述多个电源的最小电压电源。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述控制器接收来自所述信宿设备的对所述最小电压电源的请求。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述策略引擎定义用于所述控制器的策略，以在由所述控制器接收对所述最小电压源的所述请求之后，提供所述多个电源中的每个给所述信宿设备。6.根据权利要求5所述的电路，其中经由两个开关设备提供所述最小电压源给所述信宿设备，经由来自所述控制器的至少两个端口启用所述两个开关设备。7.根据权利要求6所述的电路，其中经由跨过设备连接的肖特基二极管保护所述两个开关设备中的至少一个。8.根据权利要求5所述的电路，其中经由两个开关设备提供除了所述最小电压源以外的所述多个电压源中的每个给所述信宿设备，经由来自所述控制器的至少一个端口同时启用所述两个开关设备。9.根据权利要求6所述的电路，其中经由耦合在所述开关设备的源极与栅极之间的电阻器和电容器滤波器对所述两个开关设备中的每个滤波。10.根据权利要求9所述的电路，其中所述控制器包括通用串行总线功率输送接口，以与所述信宿设备上的信宿串行接口通信，采用所述接口以将所述可用电源通信至与所述信宿设备，并且接收来自所述信宿功率输送接口的关于来自所述可用电源的请求的电源的请求。11.一种半导体设备，其包括：控制器，其与信宿设备通信并且将可用的多个电源通信至所述信...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·沃特世，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US