电路、电路控制方法、芯片、有源线缆和数据传输系统与流程

本技术涉及芯片，更具体地，涉及一种电路、电路控制方法、芯片、有源线缆和数据传输系统。

背景技术：

1、随着type-c接口在手机、计算机和其他便携式设备上被越来越多地采用，对type-c线缆的需求逐步增加。常规的type-c线缆主要采用铜线作为信号传输媒质，但是铜线受限于高频下的高衰减，无法长距离传输。为解决这一问题，usb type-c协议提出了一类新的线缆：active cable(主动式线缆，又称有源线缆)。有源线缆采用有源芯片来实现信号的重新整形，从而可以支持长达5米的远距离传输，其中有源芯片的供电需要通过vconn管脚来实现。除此以外，带有emarker的usb type-c线缆也需要vconn管脚来供电，协议规定供电电流超过3a的线缆都需要电子标识(electronically marked)。

2、默认情况下，主机的vconn并不会主动向外提供电源，而是要在主机的cc管脚上先检测电压状态，确认有源线缆需要vconn电源时才会向外提供电源。当有源线缆连上主机后，有源线缆内部的下拉电阻ra与主机内部的电阻rp分压，使得cc管脚的电压低于某个电压值，主机检测到这个电压并经过预设的唤醒时长traweaken(最短21ms，最长1.2s)后，就会向外提供vconn电源，此后有源线缆上的下拉电阻ra就可以移除，以避免由于下拉电阻ra接入有源线缆内部而导致有源线缆的功耗增加、vconn电源的利用率降低。

3、目前实现下拉电阻ra移除的方法主要有两种。第一种方法是直接采用1k+/-20％欧姆的固定下拉电阻，参考公告号为cn107544934b、发明名称为《一种usb type-c线缆的双向信号调节芯片及usb type-c线缆》的专利文献。

4、第二种方法是采用动态控制下拉电阻ra的方法，参考公开号为cn106059553a、发明名称为《一种usb type-c emca线缆中ra电阻的实现》的专利文献。该方法使用nativenmos管(本征nmos管)，默认状态下，vconn管脚还没有供电之前，本征nmos管打开，下拉电阻ra经本征nmos管下拉到地。当vconn管脚供电后，通过charge pump(电荷泵)产生一个负电压，控制本征nmos管关闭，断开下拉电阻ra。

5、但是，第一种方法的缺点是下拉电阻ra一直连接在vconn管脚和地之间，浪费电能，增加了有源线缆的功耗。第二种方法需要借助于本征nmos管这一特殊器件，导致芯片制造成本增加；另外，charge pump普遍需要时钟电路才能实现，因此电路结构复杂，且基本不可能在芯片外部用分立元件来实现。

技术实现思路

1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种电路、电路控制方法、芯片、有源线缆和数据传输系统，将实现电阻的动态连接，可以降低电路的成本，降低了有源线缆的功耗，提高了为有源线缆供电的电源的利用率。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种电路，该电路包括单向导通电路、储能元件、比较电路、开关电路和电阻；

3、单向导通电路的输入端连接电阻的一端；

4、单向导通电路的输出端通过储能元件接地，还连接比较电路的输入端；

5、比较电路的输出端连接开关电路的控制端，开关电路的输入端连接电阻的另一端，开关电路的输出端接地。

6、进一步地，开关电路响应于比较电路的输出电压开启或关闭。

7、进一步地，单向导通电路的输入端还连接到电源线。

8、进一步地，当比较电路的输出电压为高电平时，开关电路开启，电阻的另一端与地导通；当比较电路的输出电压为低电平时，开关电路关闭，电阻的另一端与地断开连接。

9、进一步地，比较电路的输入电压由储能元件提供；当比较电路的输入电压增大至正向电压阈值时，其输出电压从低电平跳转到高电平，并且当比较电路的输入电压在正向电压阈值和负向电压阈值之间时，其输出电压保持高电平；当比较电路的输入电压减小至负向电压阈值时，其输出电压从高电平跳转到低电平，并且当比较电路的输入电压在负向电压阈值和正向电压阈值之间时，其输出电压保持低电平。

10、进一步地，电路还包括控制电路，控制电路的一端与比较电路的复位端连接；控制电路用于控制比较电路在电阻与地导通后输出低电平。

11、进一步地，开关电路包括nmos管，开关电路的控制端为nmos管的栅极，开关电路的输入端为nmos管的漏极，开关电路的输出端为nmos管的源极；当nmos管导通时，开关电路开启；当nmos管断开时，开关电路关闭。

12、按照本发明的第二个方面，还提供了一种电路控制方法，应用于上述电路，该方法包括：

13、通过单向导通电路的输出端向储能元件充电；

14、在储能元件的电荷量未超过电荷量阈值的情况下，比较电路的输入电压增大且小于正向电压阈值，比较电路的输出电压保持低电平，开关电路关闭，电阻的另一端与地断开连接；

15、在储能元件的电荷量增大至电荷量阈值的情况下，比较电路的输入电压达到正向电压阈值，比较电路的输出电压从低电平跳转到高电平，开关电路从关闭切换为开启，电阻的另一端与地导通。

16、按照本发明的第三个方面，还提供了一种芯片，其包括上述的电路。

17、按照本发明的第四个方面，还提供了一种有源线缆，该有源线缆的至少一端包括上述的电路，或者上述的芯片，或者有源线缆的至少一端与上述的芯片电连接或者上述的电路电连接。

18、进一步地，有源线缆包括第一连接器和第二连接器，其中第一连接器为type-c连接器；单向导通电路的输入端连接第一连接器的任一cc管脚。

19、按照本发明的第五个方面，还提供了一种数据传输系统，其包括源端和上述的有源线缆，单向导通电路的输入端连接源端的电源输出端，源端的电源输出端用于在电阻的另一端接地的情况下，向有源线缆提供其正常工作所需的电压；否则，向有源线缆输出周期波，周期波为电压随时间周期性变化的波。

20、进一步地，有源线缆的两端之一或二者配置有cc2管脚和cc1管脚；源端的电源输出端配置有第一管脚和第二管脚，第一管脚和第二管脚中的一个管脚与cc2管脚连接，用于在电阻的另一端接地的情况下，向有源线缆提供其正常工作所需的电压vconn；否则，向有源线缆输出周期波；另一个管脚与cc1管脚连接。

21、按照本发明的第六个方面，还提供了一种电路，其包括第一二极管、电容、比较器、开关和电阻；

22、第一二极管的阳极连接电阻的一端以及连接器的cc管脚；

23、第一二极管的阴极连接电容的第一端，电容的第二端接地；

24、第一二极管的阴极还连接比较器的输入端；

25、比较器的输出端连接开关的控制端；

26、开关的输入端连接电阻的另一端，开关电路的输出端接地；

27、电容的第一端的电位大于指定阈值时比较器的输出使开关闭合。

28、进一步地，该电路还包括第二二极管与控制电路，第二二极管的阳极连接第一二极管的阳极，第二二极管的阴极连接控制电路；控制电路的输出端连接比较器的复位端；当第二二极管的阴极提供的电力使控制电路工作时比较器复位；被复位的比较器的输出使开关断开。

29、进一步地，电路由第一二极管、电容、比较器、开关、电阻、第二二极管以及控制电路组成；开关是nmos管；在比较器的输出使开关闭合后、并且电容的第一端的电位下降到(c*vt-lc*t)/c之前，比较器的输出保持使开关闭合，其中，lc为比较器的漏电流，c为电容的容值，vt为指定阈值，t为指定的时间阈值。

30、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

31、(1)本发明提供的一种电路，包括单向导通电路、储能元件、比较电路、开关电路和电阻，能够实现电阻的动态连接，电路结构简单，可以降低电路的成本。不仅适用于常规cmos工艺实现，而且适合于在芯片外部使用分立器件来实现。

32、(2)采用本发明提供的一种有源线缆，能够实现有源线缆内部的电阻的动态连接，降低了有源线缆的功耗，提高了为有源线缆供电的电源的利用率。