[发明专利]应用于C型通用串行总线连接器的过电压保护电路

说明书

本申请公开一种应用于C型通用串行总线连接器(USB type C)的过电压保护电路。C型通用串行总线的接口具有至少一个输入信号引脚。过电压保护电路包括控制电路、电位偏移电路以及系统箝制电路。控制电路根据偏压信号来产生控制信号。电位偏移电路电性连接于至少一个输入信号引脚与控制电路，且接收来自至少一个输入信号引脚的输入信号与控制信号，并根据控制信号来调节所述输入信号的电压水平。系统箝制电路电性连接于电位偏移电路，且接收调节过的所述输入信号，并将调节过的所述输入信号的电压水平箝制于阈值以下。

技术领域

本申请是有关一种过电压保护电路，尤指一种应用于C型通用串行总线连接器的过电压保护电路。

背景技术

相较于传统USB连接器，C型通用串行总线(USB Type-C)连接器在规格上有众多优点，但是在实际应用上USB Type-C连接器仍有它潜在的风险，其中最危险的便是引脚之间容易发生短路。

由于USB Type-C连接器具有小尺寸的接头，且其中包含了高密度分布的引脚，引脚到引脚间距仅有很小的间距(0.5mm)，这个间距只有USB Type-A连接器间距的20％，这么小的间距在碰触或插拔的过程中很容易造成引脚与相邻引脚间的不小心碰触而造成瞬间的短路。

请参考图1，图1为USB Type-C连接器接头的切面的示意图。由图1可看到，在USBType-C连接器中，与具有PD功能的VBUS引脚相邻的引脚(CC1,CC2,SBU1,SBU2)特别容易发生上述短路的状况，在实验室中，这种短路的状况尤其容易在重复插拔测试中出现。

在另一种情况下，当引脚发生老化，容易因受到撞击而发生变形，在USBType-C连接器中，由于引脚到引脚的间距极小，也容易发生V_BUS与相邻的引脚短路，而使高电压进入内部电子系统，造成电子组件的毁损。

在又一种情况下，有一些低阶的功率适配器(power adaptor)为了节省成本，内部的配线并不符合Type-C兼容性的规范，例如在适配器内部的线路中VBUS引脚就已经接在相邻的引脚(CC1或CC2)上了，或是将拉高的电压直接短路接至VBUS引脚上而非经由降压电路(像是线性稳压器(linear dropout,LDO))来耦接VBUS引脚，当这样的功率适配器接上其他的器件时，就有可能会导致接上的器件的毁损(例如对CC引脚只有支持5V的器件)。

为了降低上述造成系统损坏的风险，有需要提出一种用于USB Type-C连接器的过电压保护电路，来避免器件内部电路因引脚短路而遭高压损毁。

发明内容

本发明的各种实施例针对一种过电压保护电路，其用于USB Type-C连接器中仅能支持低电压(例如，5V)的引脚。

根据本发明的一个实施例，其提供一种用于C型通用串行总线连接器(USB typeC)的过电压保护电路。C型通用串行总线的接口具有至少一个输入信号引脚。过电压保护电路包括控制电路、电位偏移电路以及系统箝制电路。控制电路根据偏压信号来产生控制信号。电位偏移电路电性连接于至少输入信号引脚与所述控制电路，且接收来自至少一个输入信号引脚的输入信号与控制信号，并根据控制信号来调节输入信号的电压水平。系统箝制电路电性连接电位偏移电路，且接收调节过的输入信号，并将调节过的输入信号的电压水平箝制于阈值以下。

根据上述的实施例，控制电路还包含电荷泵，耦接电位偏移电路，接收偏压信号并根据偏压信号输出控制信号。

根据上述的任一实施例，电位偏移电路还包含至少一个NMOS晶体管，每一个NMOS晶体管分别具有栅极端、漏极端及源极端，栅极端耦接控制电路，以接收控制信号；漏极端电性连接至少输入信号引脚中对应输入信号的输入信号引脚，以接收输入信号；源极端电性连接于系统箝制电路。