用于多端口降压-升压转换器的切换时钟相移制造技术

技术编号:37359961 阅读:30 留言:0更新日期:2023-04-27 07:08
本文描述了用于切换时钟相移的多端口USB电力输送C类型(USB

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多端口降压

升压转换器的切换时钟相移
[0001]优先权
[0002]本申请是于2021年8月24日提交的美国非临时申请第17/410,888号的国际申请,该美国非临时申请要求于2020年9月2日提交的美国临时申请第63/073,884号的权益,该美国临时申请的全部内容通过引用整体并入本文。


[0003]本公开内容涉及控制通用串行总线(USB)向电子装置进行电力输送的集成电路(IC)。

技术介绍

[0004]各种电子装置(例如,智能电话、平板电脑、笔记本计算机、膝上型计算机、充电器、适配器、充电宝等)被配置成根据USB电力输送(USB

PD)规范的各种版本和修订版本中所限定的USB电力输送协议通过USB连接器传输电力。例如,在一些应用中,可以将电子装置配置为电力消耗者以通过USB连接器接收电力(例如,用于电池充电),而在其他应用中,可以将电子装置配置为电力提供者以向通过USB连接器连接至该电子装置的另一装置提供电力。在各种应用中,电子制造商还可以使用需要满足各种USB

PD规范要求例如针对电磁干扰(EMI)的要求的电力转换器(例如,降压

升压转换器)。
附图说明
[0005]图1是根据一个实施方式的降压

升压转换器的示意图。
[0006]图2是根据一个实施方式的具有电力控制器的双端口电力转换器的示意图,该电力控制器用于生成用于切换双端口电力转换器的第一端口(p0)和第二端口(p1)的两个相移时钟信号。
[0007]图3是根据一个实施方式的参考时钟信号、第一相移时钟信号、第二相移时钟信号、第一控制信号和第二控制信号的时序图。
[0008]图4是根据一个实施方式的双端口仅降压模式电力转换器的示意图。
[0009]图5是根据一个实施方式的双端口仅升压模式电力转换器的示意图。
[0010]图6是根据一个实施方式的提供多端口电力转换器的相移切换控制(phase

shifted switching control)的方法的流程图。
[0011]图7是在至少一个实施方式中的有具有相控时钟发生器(phased clock generator)的USB

PD子系统的片上IC控制器(on

die IC controller)的框图。
具体实施方式
[0012]以下描述阐述了多个具体细节,例如特定的系统、部件、方法等的示例,以便提供对本文所描述的用于多端口电力转换器(例如,降压

升压转换器)的切换时钟相移的各种实施方式的良好理解。然而,对于本领域技术人员将明显的是,可以在没有所述具体细节的
情况下实践至少一些实施方式。在其他情况下,未详细描述而是以简单的框图格式呈现对公知的部件、元件或方法,以便避免不必要地模糊本文所描述的主题。因此,下文所阐述的具体细节仅是示例性的。特定的实现方式可以与所述示例性细节不同,并且仍然被认为在本实施方式的精神和范围内。
[0013]在本说明书中对“实施方式”、“一个实施方式”、“示例实施方式”、“一些实施方式”和“各种实施方式”的提及意指结合实施方式所描述的特定的特征、结构、步骤、操作或特性包括在至少在一个实施方式中。此外,在本说明书中的各种位置出现的短语“实施方式”、“一个实施方式”、“示例实施方式”、“一些实施方式”和“各种实施方式”不一定都指相同的实施方式。
[0014]本说明书包括对构成具体实施方式的一部分的附图的引用。附图示出了根据示例性实施方式的图示。这些实施方式在本文中还可以称为“示例”,足够详细地描述这些实施方式以使本领域技术人员能够实践本文所描述的要求保护的主题的实施方式。在不脱离所要求保护的主题的范围和精神的情况下,可以对实施方式进行组合,可以利用其他实施方式,或者可以进行结构、逻辑和电气改变。应当理解,本文所描述的实施方式并不旨在限制主题的范围,而是使本领域技术人员能够实践、制造和/或使用该主题。
[0015]本文所描述的是可以设置为在各种电子装置中进行操作的USB C类型控制器中的参考时钟控制器和相控时钟控制器的各种实施方式。这样的电子装置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)、移动计算装置(例如,平板、平板计算机、电子阅读装置等)、移动通信装置(例如,智能电话、移动电话、个人数字助理、消息传递装置、掌上PC等)、连接和充电装置(例如,线缆、集线器、坞站、适配器、充电器等)、音频/视频/数据记录和/或播放装置(例如,摄像机、录音机、手持扫描仪、监视器等)以及可以使用USB接口进行通信、电池充电和/或电力输送的其他类似的电子装置。
[0016]例如本文所使用的,“启用USB的”装置或系统是指包括USB连接器接口、配置有USB连接器接口或以其他方式与USB连接器接口相关联的装置或系统。启用USB的电子装置可以符合通用串行总线(USB)规范的至少一个发布。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、USB 3.2规范和/或其各种补充、版本和勘误。USB规范通常对设计和构建标准通信系统和外围装置所需要的差分串行总线的特性(例如,属性、协议限定、事务类型、总线管理、编程接口等)进行限定。例如,启用USB的外围装置通过主机装置的USB端口附接至启用USB的主机装置以形成启用USB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)和用于电力回流的接地线(表示为GND)。USB 3.0端口还提供用于与USB 2.0向后兼容的VBUS线、D+线、D

线和GND线。另外,USB 3.0端口还提供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)和用于电力回流的接地线(表示为DGND)以支持更快的差分总线(USB超高速总线)。USB 3.1端口提供与USB 3.0端口相同的线用于向后兼容USB 2.0通信和USB 3.0通信,但是通过被称为增强型超高速的一系列特征扩展了超高速总线的性能。
[0017]在USB C类型规范的各种发布和/或版本中对被称为USB C类型(本文中也称为“USB

C”)的USB连接器的最新技术进行了限定。USB C类型规范对可以支持USB通信以及在USB

PD规范的各种修订版本/版本中所限定的较新的USB电力输送协议上的电力输送的C类
型插座、C类型插头和C类型线缆进行了限定。USB C类型功能和要求的示例可以包括但不限于根据USB 2.0和USB 3.0/3.1的数据通信和其他通信、C类型线缆的机电限定和性能要求、C类型插座的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多端口通用串行总线C类型电力输送(USB

C/PD)电力转换器,包括:第一USB

C/PD端口;第二USB

C/PD端口;以及电力控制器,其耦接至所述第一USB

C/PD端口和所述第二USB

C/PD端口,所述电力控制器包括:第一相控时钟发生器,用于通过将时钟信号相对于参考时钟信号移位第一相位来生成第一相移时钟信号,其中,所述参考时钟信号包括第一频率,并且所述时钟信号包括大于所述第一频率的第二频率;以及第二相控时钟发生器,用于通过将所述时钟信号相对于所述参考时钟信号移位第二相位来生成第二相移时钟信号,其中:所述第一USB

C/PD端口响应于第一控制信号输出电力,所述第一控制信号基于所述第一相移时钟信号;以及所述第二USB

C/PD端口响应于第二控制信号输出电力,所述第二控制信号基于所述第二相移时钟信号。2.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,还包括:参考时钟发生器,用于生成所述参考时钟信号;以及时钟发生器,用于生成所述时钟信号。3.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,还包括:第一降压

升压转换器,其耦接至所述第一USB

C/PD端口并且耦接至输入电压源;以及第二降压

升压转换器,其耦接至所述第二USB

C/PD端口并且耦接至所述输入电压源,其中,所述电力控制器还包括:第一降压

升压控制器,用于接收所述第一相移时钟信号并且生成所述第一控制信号;以及第二降压

升压控制器,用于接收所述第二相移时钟信号并且生成所述第二控制信号。4.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,还包括:耦接至输入电压源的第一高侧(HS)开关和第一低侧(LS)开关;耦接至所述第一USB

C/PD端口的第二HS开关和第二LS开关;耦接至所述输入电压源的第三HS开关和第三LS开关;以及耦接至所述第二USB

C/PD端口的第四HS开关和第四LS开关。5.根据权利要求4所述的多端口USB

C/PD电力转换器,其中,所述电力控制器还包括:第一降压

升压控制器,用于接收所述第一相移时钟信号并且生成所述第一控制信号;第一降压侧栅极驱动器,用于接收所述第一控制信号并且对所述第一HS开关和所述第一LS开关进行控制;第一升压侧栅极驱动器,用于接收所述第一控制信号并且对所述第二HS开关和所述第二LS开关进行控制;第二降压

升压控制器,用于接收所述第二相移时钟信号并且生成所述第二控制信号;第二降压侧栅极驱动器,用于接收所述第二控制信号并且对所述第三HS开关和所述第三LS开关进行控制;以及第二升压侧栅极驱动器,用于接收所述第二控制信号并且对所述第四HS开关和所述第
四LS开关进行控制。6.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,还包括:耦接至所述电力控制器的第三USB

C/PD端口,其中,所述电力控制器还包括用于通过将所述时钟信号相对于所述参考时钟信号移位第三相位来生成第三相移时钟信号的第三相控时钟发生器,其中:所述第三USB

C/PD端口响应于第三控制信号输出电力,所述第三控制信号基于所述第三相移时钟信号。7.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,其中,所述第一相位在0度与180度之间,并且所述第二相位在0度与180度之间。8.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,其中,所述第一控制信号和所述第二控制信号不交叠。9.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,其中,所述多端口USB

C/PD电力转换器是降压

升压转换器。10.根据权利要求1所述的多端口USB

C/PD电力转换器,其中,所述多端口USB

C/PD电力转换器是降压转换器、升压转换器或交流到直流(AC

DC)转换器中的一种。11.一种用于通用串行总线C类型电力输送(USB

C/PD)控制器的方法,所述方法包括:由所述USB

C/PD控制器中的第一相控时钟发生器通过将时钟信号相对于参考时钟信...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿伦
申请(专利权)人:赛普拉斯半导体公司
类型:发明
国别省市:

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