技术特征：
1.一种通用串行总线(usb)type-c控制器，包括：栅极驱动器降压转换器，耦合到降压-升压转换器的第一高侧开关和第一低侧开关，所述降压-升压转换器能够在所述降压-升压转换器的电感器的输入和输出处产生20伏或更大的电压摆幅；所述栅极驱动器降压转换器的过零检测比较器，耦合到所述第一低侧开关，其中，所述过零检测比较器的输入包括接地和所述电感器的所述输入，并且当所述降压-升压转换器在降压模式下工作时，所述过零检测比较器用于：检测流过所述第一低侧开关的零电流；以及响应于检测到流过所述第一低侧开关的所述零电流而关断所述第一低侧开关；栅极驱动器升压转换器，耦合到所述降压-升压转换器的第二高侧开关和第二低侧开关；以及所述栅极驱动器升压转换器的反向电流检测比较器，耦合到所述第二高侧开关，其中，所述反向电流检测比较器的输入包括输出电压和所述电感器的所述输出，并且当所述降压-升压转换器在升压模式下工作时，所述反向电流检测比较器用于：检测流过所述第二高侧开关的零电流；以及响应于检测到流过所述第二高侧开关的所述零电流而关断所述第二高侧开关。2.根据权利要求1所述的usb type-c控制器，其中，所述过零检测比较器用于在5-20纳秒(ns)的时间范围内检测流过所述电感器的所述零电流。3.根据权利要求1所述的usb type-c控制器，其中，所述反向电流检测比较器用于在5-20纳秒(ns)的时间范围内检测流过所述第二高侧开关的所述零电流。4.一种过零检测比较器电路，包括：负输入，耦合到降压-升压转换器的接地；正输入，耦合到所述降压-升压转换器的电感器的输入；输出，耦合到所述降压-升压转换器的第一低侧开关的栅极，其中，当所述降压-升压转换器在降压模式下工作时，响应于检测到流过所述第一低侧开关的零电流而断言所述输出处的值；第一电阻器，耦合到所述负输入；第二电阻器，耦合到所述正输入，所述第一电阻器具有与所述第二电阻器基本上相同的电阻；第一漏极扩展n型晶体管(denfet)，耦合到所述第一电阻器；第二denfet，耦合到所述第二电阻器，其中，所述第一denfet和所述第二denfet的栅极耦合到电源电压；运算放大器，包括：第二正输入，通过第三电阻器耦合到接地；第二负输入，耦合到带隙电压基准；以及第二输出；以及多级放大器，耦合在所述运算放大器的所述第二输出、所述第一denfet和所述第二denfet以及所述输出之间。5.根据权利要求4所述的过零检测比较器电路，其中，所述第一电阻器和所述第二电阻
器是可变电阻器，所述可变电阻器是可调整的以设置检测阈值电流。6.根据权利要求4所述的过零检测比较器电路，还包括：p型金属氧化物半导体(pmos)晶体管，具有耦合到所述第二输出的栅极、耦合到所述电源电压的源极和耦合到所述多级放大器的第一级的漏极；第三电阻器；以及第二pmos晶体管，包括：耦合到所述电源电压的源极；耦合到所述第三电阻器的漏极；以及耦合到所述第二输出的栅极。7.根据权利要求4所述的过零检测比较器电路，还包括：耦合到所述负输入的第三denfet；耦合到所述正输入的第四denfet；以及电流镜乘法器，耦合在所述第二输出与所述第三denfet和所述第四denfet之间，所述电流镜乘法器包括可选择以调整所述运算放大器的所述第二输出处的基准电流的pmos晶体管组。8.根据权利要求7所述的过零检测比较器电路，其中，所述电流镜乘法器至少包括：第一pmos晶体管，包括耦合到所述电源电压的源极、耦合到所述第三denfet的漏极、以及耦合到所述第二输出的栅极；以及第二pmos晶体管，包括耦合到所述电源电压的源极、耦合到所述第四denfet的漏极、以及耦合到所述第二输出的栅极。9.根据权利要求4所述的过零检测比较器电路，其中，所述多级放大器包括：耦合到所述第二输出的第一级放大器；耦合到所述第一级放大器的第二级放大器；以及耦合在所述第二级放大器与所述输出之间的输出级。10.根据权利要求9所述的过零检测比较器电路，其中，所述第一级放大器包括：第一路径，耦合到所述第一denfet，并且包括串联的第四电阻器和第一n型金属氧化物半导体(nmos)晶体管，其中，所述第一nmos晶体管的栅极耦合到所述第一nmos晶体管的漏极；以及第二路径，耦合到所述第二denfet，并且包括串联的第五电阻器和第二nmos晶体管，所述第四电阻器和所述第五电阻器具有基本上相同的电阻，并且其中，所述第一nmos晶体管和所述第二nmos晶体管的栅极相连接。11.根据权利要求10所述的过零检测比较器电路，其中，所述第二级放大器包括：第三路径，包括串联的第一pmos晶体管和第三nmos晶体管，其中，所述第一pmos晶体管包括耦合到电源电压的源极、耦合到所述第三nmos晶体管的漏极的漏极、以及耦合到所述漏极的栅极，并且其中，所述第三nmos晶体管包括耦合到所述第二denfet的源极和耦合到所述第一nmos晶体管和所述第二nmos晶体管的栅极的栅极；第四路径，包括串联的第二pmos晶体管和第四nmos晶体管，其中，所述第二pmos晶体管包括耦合到所述电源电压的源极、耦合到所述第四nmos晶体管的漏极的漏极、以及耦合到所述第一pmos晶体管的栅极的栅极，并且其中，所述第四nmos晶体管包括耦合到所述第一
denfet的源极和耦合到所述第二nmos晶体管的漏极的栅极；以及第五nmos晶体管，包括耦合到所述电源电压的漏极、耦合到所述第二pmos晶体管和所述第四nmos晶体管的漏极的源极、以及耦合到所述第一pmos晶体管的漏极的栅极。12.根据权利要求11所述的过零检测比较器电路，其中，所述输出级包括第三pmos晶体管，所述第三pmos晶体管与第六nmos晶体管串联耦合；所述第三pmos晶体管包括耦合到电源电压的源极、耦合到所述第六nmos晶体管的漏极和输出缓冲器的漏极，所述输出缓冲器继而耦合到所述输出；并且所述第六nmos晶体管包括耦合到电流源的源极，所述电流源耦合到接地，其中，所述第三pmos晶体管和所述第六nmos晶体管的栅极耦合到所述第二级放大器。13.一种反向电流检测比较器电路，包括：负输入，耦合到降压-升压转换器的电感器的输出；正输入，耦合到所述降压-升压转换器的电压总线(vbus)输出；输出，耦合到所述降压-升压转换器的第二高侧开关的栅极，其中，当所述降压-升压转换器在升压模式下工作时，响应于检测到流过所述第二高侧开关的零电流而断言所述输出处的值；第一电阻器，耦合到所述负输入；第二电阻器，耦合到所述正输入，所述第一电阻器具有与所述第二电阻器基本上相同的电阻；第一漏极扩展p型晶体管(depfet)，耦合到所述第一电阻器；第二depfet，耦合到所述第二电阻器，其中，所述第一depfet和所述第二depfet的栅极耦合在一起；运算放大器，包括：第二正输入，通过第三电阻器耦合到接地；第二负输入，耦合到带隙电压基准；以及第二输出；以及多级放大器，耦合在所述运算放大器的所述第二输出、所述第一depfet和所述第二depfet以及所述输出之间。14.根据权利要求13所述的反向电流检测比较器电路，其中，所述第一电阻器和所述第二电阻器是可变电阻器，所述可变电阻器是可调整的以设置检测阈值电流。15.根据权利要求13所述的反向电流检测比较器电路，还包括：p型金属氧化物半导体(pmos)晶体管，具有耦合到所述第二输出的栅极、耦合到电源电压的源极、以及耦合到电流镜的漏极；所述第三电阻器；以及第二pmos晶体管，包括：耦合到所述电源电压的源极；耦合到所述第三电阻器的漏极；以及耦合到所述第二输出的栅极。16.根据权利要求13所述的反向电流检测比较器电路，还包括：
一组漏极扩展n型晶体管(denfet)，各自包括耦合到电源电压的栅极，所述一组denfet包括：第一denfet，包括耦合到所述正输入的漏极；第二denfet，包括耦合到所述第一电阻器的漏极；第三denfet，包括耦合到所述第二电阻器的漏极；以及第四denfet，包括耦合到所述多级放大器的第一级放大器的漏极；以及一组n型金属氧化物半导体(nmos)晶体管，包括耦合在一起的栅极并且各自包括耦合到接地的源极，所述一组nmos晶体管包括：第一nmos晶体管，包括耦合到pmos晶体管的漏极和所述第一nmos晶体管的栅极的漏极，所述pmos晶体管具有耦合到所述电源电压的源极和耦合到所述第二输出的栅极；第二nmos晶体管，包括耦合到所述第一denfet的源极的漏极和耦合到所述第一nmos晶体管的栅极的栅极；第三nmos晶体管，包括耦合到所述第二denfet的源极的漏极；第四nmos晶体管，包括耦合到所述第三denfet的源极的漏极；以及第五nmos晶体管，包括耦合到所述第四denfet的源极的漏极。17.根据权利要求16所述的反向电流检测比较器电路，其中，所述第三nmos晶体管和所述第四nmos晶体管是电流镜乘法器，所述电流镜乘法器进一步包括可选择以调整所述运算放大器的所述第二输出处的基准电流的nmos晶体管组。18.根据权利要求13所述的反向电流检测比较器电路，其中，所述多级放大器的第一级放大器包括：第一路径，耦合到所述第一depfet，并且包括串联的第一高压p型场效应晶体管(pfet)和第四电阻器；以及第二路径，耦合到所述第二depfet，并且包括串联的第二高压pfet和第五电阻器，其中，所述第二高压pfet的漏极耦合到所述第二高压pfet的栅极，所述第四电阻器和所述第五电阻器包括基本上相同的电阻，并且所述第一高压pfet和所述第二高压pfet的栅极相连接。19.根据权利要求18所述的反向电流检测比较器电路，其中，所述多级放大器的第二级放大器包括：第三高压pfet，包括耦合到所述第一depfet的源极和耦合到所述第一高压pfet和所述第二高压pfet的栅极的栅极；第四高压pfet，包括耦合到所述第二depfet的源极和耦合到所述第一高压pfet的漏极的栅极；第三depfet，耦合到所述第三高压pfet；第四depfet，耦合到所述第四高压pfet，其中，所述第三depfet和所述第四depfet的栅极耦合在一起；第一pmos晶体管，包括耦合到所述第三depfet的源极；第二pmos晶体管，包括耦合到所述第四depfet的源极，其中，所述第一pmos晶体管和所述第二pmos晶体管的栅极耦合到电源电压，并且所述第一pmos晶体管和所述第二pmos晶体管的漏极耦合到接地；以及
第三pmos晶体管，包括耦合到所述第二pmos晶体管的源极的源极、耦合到接地的漏极、以及耦合到所述第一pmos晶体管的源极的栅极。20.根据权利要求19所述的反向电流检测比较器电路，其中，所述多级放大器的输出级包括：第一n型金属氧化物半导体(nmos)晶体管，包括耦合到所述第三pmos晶体管的栅极的漏极、耦合到所述第一nmos晶体管的源极的栅极、以及耦合到接地的源极；第二nmos晶体管，包括耦合到所述第三pmos晶体管的源极的漏极、耦合到所述第一nmos晶体管的栅极的栅极、以及耦合到接地的源极；第三nmos晶体管，包括通过恒定电流偏置耦合到所述电源电压的漏极、耦合到所述第二nmos晶体管的漏极的栅极，以及耦合到接地的源极；以及输出反相缓冲器，耦合在所述第三nmos晶体管的漏极与所述输出之间。
技术总结
一种控制器包括耦合到降压-升压(BB)转换器的第一高侧开关和第一低侧开关的降压栅极驱动器。过零检测(ZCD)比较器耦合到第一低侧开关。当BB转换器在降压模式下工作时，ZCD比较器用于：检测流过电感器的零电流；以及响应于检测到零电流而关断第一低侧开关。升压栅极驱动器耦合到BB转换器的第二高侧开关和第二低侧开关。反向电流检测(RCD)比较器耦合到第二高侧开关。当BB转换器在升压模式下工作时，RCD比较器用于：检测流过第二高侧开关的零电流；以及响应于检测到零电流而关断第二高侧开关。以及响应于检测到零电流而关断第二高侧开关。以及响应于检测到零电流而关断第二高侧开关。
技术研发人员：P
受保护的技术使用者：赛普拉斯半导体公司
技术研发日：2021.09.01
技术公布日：2022/3/18