【专利解密】南芯科技公开带预唤醒功能的Type-C接口插入检测电路方案

【爱集微点评】南芯科技公开的带预唤醒功能的Type-C接口插入检测电路方案，该方案通过增加Type‑C接口预唤醒电路，在接口电路休眠时，可以将Type‑C接口检测电路关闭。从而实现减低系统待机功耗的同时实现接口插入检测功能，通过简单的电路结构解决了Type‑C接口插入检测和低功耗之间的矛盾。

集微网消息，在集成电路应用当中，特别是手机或者充电设备的Type‑C接口电路应用中，通常为了降低系统待机功耗，在未检测到手机或者充电设备插入时，整个系统会进入休眠模式。

但是为了快速响应手机或者充电设备的插入，在休眠时Type‑C接口检测电路需要一直工作，这就大大增加了系统休眠时的待机电流，从而大大缩短电池的续航时间。

为此，南芯科技在2022年3月11日申请了一项名为“一种带预唤醒功能的Type-C接口插入检测电路”的发明专利（申请号：202210236444.X），申请人为上海南芯半导体科技股份有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。

如上图，为该专利中公开的充电设备端和手机端上设置的Type‑C接口检测电路通过Type‑C数据线连接的结构示意图。可以看到，在手机或者充电设备(如适配器、充电宝等)的Type‑C接口电路应用中，为了快速响应手机或者充电设备的插入，在休眠时Type‑C接口检测电路需要一直工作。这就大大增加了系统休眠时的待机电流，从而大大缩短了手机或者充电设备的电池的续航时间。

如上图，为现有方案中Type‑C接口检测电路的电路连接示意图。在充电设备端，P型开关管M2的源端连接电源VDD，栅端连接控制信号EN_Rp，漏端连接上拉电流源Irp的源端。Irp的输出端连接到引脚CC，引脚CC同时连接到检测比较器P的反向端，比较器P的正向端连接参考电压VREF，比较器P输出信号为CC_DET_P。

在手机端，N型开关管M1的源端连接GND（即接地），栅端连接控制信号EN_Rd，漏端连接下拉电阻Rd的一端，下拉电阻Rd另一端连接到引脚CC。引脚CC同时连接到检测比较器D的同向端，比较器D的反向端连接参考电压VREF，比较器D的输出电压为CC_DET_D。

在该专利中，主要通过在Type‑C接口检测电路的基础上增加预唤醒电路，在休眠时关闭Type‑C接口检测电路，来降低系统待机功耗。在设备插入时，通过触发预唤醒电路，再将Type‑C接口检测电路使能，实现快速响应设备的插入。

如上图所示，该检测电路包括：Type‑C接口检测电路以及Type‑C接口预唤醒电路。该充电设备端接口检测电路包括P型开关管M2、上拉电流源Irp和比较器P。手机端接口检测电路包括N型开关管M1、下拉电阻Rd和比较器D。

充电设备端接口预唤醒电路包括P型开关管M3、上拉电阻Rp_Pre、P型开关管M4、电阻R1、电阻R2以及反相器PI1。手机端接口预唤醒电路复用手机端接口检测电路的N型开关管M1和下拉电阻Rd。此外，手机端接口预唤醒电路还包括N型开关管M5、电阻R3、电阻R4和反相器PI2。

该装置的工作原理如下：在充电设备端，通过开关管M3和上拉电阻Rp_Pre实现上拉功能，开关管M4、电阻R1以及R2实现Rd插入预唤醒功能。在充电设备接口休眠时，开关管M3栅极控制电压为0，开关管M2栅极控制电压为1，关闭Irp上拉电流源，同时比较器P处于关闭状态。在手机端，下拉电阻部分将复用接口检测电路部分，开关管M5、电阻R3以及R4实现上拉插入预唤醒功能。在手机端接口休眠时，开关管M1栅极控制电压为1，打开M1，通过电阻Rd实现下拉，同时比较器D处于关闭状态。

引脚CC没有插入上拉时，CC引脚被Rd和M1下拉至GND，CC引脚通过ESD保护电阻R4接到开关管M5栅极，M5处于关断状态，输出被电阻R3上拉至VDD。然后经过反相器，输出为低，整个Type‑C接口电路没有工作电流，系统功耗很低。

当引脚CC插入上拉时，CC引脚电压即为开关管M5栅极电压，M5被打开，将信号拉低，输出CC_DET_D_PRE即为高电平。从而实现上拉插入预唤醒，然后打开比较器D，Type‑C接口检测电路将开始工作。

以上就是南芯科技公开的带预唤醒功能的Type-C接口插入检测电路方案，该方案通过增加Type‑C接口预唤醒电路，在接口电路休眠时，可以将Type‑C接口检测电路关闭。从而实现减低系统待机功耗的同时实现接口插入检测功能，通过简单的电路结构解决了Type‑C接口插入检测和低功耗之间的矛盾。

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（校对/赵月）