[发明专利]一种USB Type-C的CC引脚电路

说明书

本发明提供一种USB Type‑C的CC引脚电路。在Type‑C接口电路中，引入高压NMOS做电压隔离，生成第一低压区。上拉电阻电路、CC连接检测电路、PD通信电路等放在第一低压区实现高压保护。下拉电阻电路直接连接在CC引脚上，使得Type‑C接口处于DRP或者SNK模式的无电(Dead Battery)状态时，接入SRC或者其他DRP能够正常实现CC连接。将下拉电阻电路中的电阻分割成第一电阻和第二电阻两部分串联，并在中间串联节点做电压钳位，生成第二低压区。下拉电阻电路的使能控制开关和第二电阻放在第二低压区实现高压保护。第一电阻放在高压区，并在电压钳位电路工作时起到限流作用。本发明的耐压设计方法和电路结构能够应用于所有模式的Type‑C接口电路中，解决CC引脚的耐压问题。

技术领域

本发明涉及USB Type-C接口电路技术领域，具体是涉及一种USB Type-C的CC引脚电路。

背景技术

随着电子技术发展的日新月异，以手机、平板和笔记本电脑为代表的便携式电子产品已经广泛地影响着人们的日常生活。新型的USB Type-C接口支持正反面插入，解决了“USB永远插不准”的世界性难题。另外，Type-C接口相对传统的USB接口还具有更轻的重量，更纤薄的设计，更小的尺寸，以及可拓展功能性更强等特点，非常适合应用到便携式电子产品身上。Type-C接口面世以来，仅仅用了几年时间，就得到了广泛的普及。

USB快速充电技术的兴起，使得USB接口中VBUS传输的电压不再是固定的5V，而是可覆盖到3V到20V的电压范围。于是，无论是充电器还是充电设备都面临着高压带来的诸多可靠性问题。Type-C接口的CC引脚紧靠着VBUS引脚，并且两者之间的距离非常小，在线缆插拔过程中或者连接中的线缆出现晃动，CC引脚都很容易跟VBUS引脚短接在一起，从而使得VBUS的电压直接打到CC引脚上。因此，对Type-C接口电路的CC引脚进行耐高压设计是非常必要的。

根据USB端口的供电或受电情况，USB的Type-C将端口划分为SRC(仅供电)、SNK(仅取电)、DRP(可供电或取电)等电源工作模式。其中，DRP可分为SRC连接态(供电)和SNK连接态(取电)。目前，现有的Type-C的CC引脚耐压设计电路，是简单地在CC引脚串接高压NMOS作为电压隔离，然后把CC引脚上的所有电路都放在高压NMOS隔离生成的低压区。这种方法能够很好地应用于类似适配器这样的SRC模式中。但是，当该方法应用于DRP或者SNK模式时，如图1所示，图1为现有的Type-C的CC引脚电路在SNK连接态的示意图。CC引脚Ⅳ串接高压NMOSⅢ作为电压隔离，形成高压区Ⅰ和低压区Ⅱ，CC引脚Ⅳ和高压NMOSⅢ处于高压区Ⅰ，由上拉电阻Ⅵ和开关Ⅶ串联组成的上拉电阻电路、下拉电阻Ⅹ和开关Ⅸ串联组成的下拉电阻电路、CC连接检测电路Ⅷ和PD通信电路Ⅸ均放置于低压区Ⅱ。Type-C接口进入无电(DeadBattery)状态后，内部电源VDD为0，高压NMOSⅢ关断。此时接入SRC或者其他DRP无法形成连接CC引脚的下拉通路，当另一端Type-C接口的Rp_SRC电阻Ⅴ出现，会把CC引脚Ⅳ的电压拉高到另一端Type-C接口的电源VDDSRC，所以无法实现CC连接，另一端Type-C接口不会输出VBUS，导致无电(Dead Battery)状态一直无法激活。这种情况在实际应用上往往是不可以接受的。

发明内容

本发明的目的是提供一种USB Type-C的CC引脚电路，能够应用于所有模式的Type-C接口电路中，解决CC引脚的耐压问题。

为了实现上述目的，本发明提供的USB Type-C的CC引脚电路包括高压NMOS、上拉电阻电路、CC连接检测电路、PD通信电路、下拉电阻电路和电压钳位电路，高压NMOS的栅极连接内部电源VDD，上拉电阻电路、CC连接检测电路和PD通信电路的一端均连接至高压NMOS的源极，高压NMOS的漏极与下拉电阻电路相连，高压NMOS的漏极连接到CC引脚的第一端，下拉电阻电路包括第一电阻电路和第二电阻电路，电压钳位电路连接在第一电阻电路和第二电阻电路的串联节点和地之间。