具有自测试的多相调节器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有自测试的多相调节器，包括多个输出相，每个输出相可操作用于通过单独的电感器将相电流递送至经由电感器和输出电容器连接至输出相的负载。多相调节器进一步包括控制器，控制器可操作用于通过调整由输出相递送至负载的相电流来调节递送至负载的电压，以及监控由输出相递送至负载的相电流。控制器进一步可操作用于确定所监控的相电流是否指示各个输出相中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或者输出电容器是故障的，即使被递送至负载的总电流在指定限度内。
【专利说明】具有自测试的多相调节器
【技术领域】
[0001]本申请涉及多相调节器，特别地涉及多相调节器的自测试。
【背景技术】
[0002]开关电源或者电压调节器因为它们的高效率以及由这样的调节器所占用的小量面积/体积而广泛用于高功率应用。普遍认可的开关电压调节器包括降压、升压、升降压、正激、回扫、半桥、全桥、和单端初级电感转换器(SEPIC)拓扑。多相降压转换器特别适用于在低电压下产生诸如微处理器、图像处理器和网络处理器之类的高性能集成电路所需的高电流。降压转换器通常被实施为具有诸如脉冲宽度调制(PWM)控制器IC(集成电路)、驱动器、功率MOSFET (金属-氧化物-半导体场效应晶体管)之类的有源部件，以及诸如电感器、变压器或耦合的电感器、电容器和电阻器之类的无源部件。在其中可以通过并联连接多个输出转换器以及施加在它们之间共享的电流以满足总输出电流需求来满足高电流需求的应用中也可以使用并联转换器。在本文中可互换地使用术语“多相调节器”和“并联转换器”以及“输出相”和“输出转换器”。
[0003]多相调节器中大量数目的部件以及这样的系统的通常高输出电流和功率使其需要检测任何部件或者连接故障，以便于验证这些系统的完整功能以及确保电压调节器在其整个操作范围之上正常地操作。通常实施电压、电流、功率和温度监控以确保在改变的、不可预知的和无法预料的操作条件下正常地操作。这些系统通常监控整个系统或各个输出相的输入和输出端子的电压和电流。
[0004]在多相调节器中有许多故障条件，其中调节器可以在一些条件下仍然提供调节，但是当操作条件改变时发生故障。例如，具有缺失的输出相部件或连接的电压调节器可以仍然在无负载或者轻负载条件下正常地调节输出电压，但是当负载电流增大时发生故障。系统可能能够在无负载或者轻负载条件下以预期的电压、电流和温度操作范围进行调节，但是当负载电流增大时发生故障而无法调节。此外，电压调节器可以操作于亚最优条件，例如操作于通常在高负载电流下导致热问题的不良效率。大多数传统的系统基于电压、电流、功率和温度监控而提供简单的故障保护，但是无法提供复杂故障保护，复杂故障保护对更不容易或更难以检测其中调节器在一些条件下正常地操作而在其他条件下无法正常操作的条件进行保护。
【发明内容】
[0005]根据多相调节器的实施例，调节器包括多个输出相，每个输出相可操作用于通过单独的电感器将相电流递送至经由电感器和输出电容器连接至输出相的负载。多相调节器进一步包括控制器，控制器可操作用于通过调整由输出相递送至负载的相电流来调节递送至负载的电压，以及监控由输出相递送至负载的相电流。控制器进一步可操作用于确定所监控的相电流是否指示各个输出相中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或者输出电容器是故障的，即使被递送至负载的总电流在指定限度内。
[0006]根据操作多相调节器的方法的实施例，方法包括:通过调整由输出相递送至负载的相电流来调节递送至负载的电压；监控由输出相递送至负载的相电流；以及即使被递送至负载的总电流在指定限度内，也确定所监控的相电流是否指示各个输出相中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或输出电容器是故障的。
[0007]通过阅读以下详细说明书以及查看附图，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图的元件无需相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记表示对应的相同的部件。各个所示实施例的特征可以组合，除非它们相互排斥。在附图中描绘并且在以下说明书中详细说明了实施例。
[0009]图1示出了具有含有自测试单元的控制器的多相调节器的实施例的框图。
[0010]图2示出了在多相调节器中包括的控制器的框图。
[0011]图3示出了由在多相调节器中包括的自测试单元所执行的自测试方法的实施例的流程图。
[0012]图4示出了在多相调节器的控制器中包括的自测试单元的实施例的框图。
[0013]图5示出了根据另一实施例的在多相调节器的控制器中包括的自测试单元的框图。
[0014]图6示出了根据又一实施例的在多相调节器的控制器中包括的自测试单元的框图。
[0015]图7示出了根据又一实施例的在多相调节器的控制器中包括的自测试单元的框图。
[0016]图8示出了根据另一实施例的在多相调节器的控制器中包括的自测试单元的框图。
【具体实施方式】
[0017]在本文中所述的实施例提供了复杂监控和检测方法以用于标识其中多相调节器并未正常操作的条件，从而防止调节器在操作期间经受重大故障。多相调节器的控制器使用复杂方法执行调节器的自测试来查看控制器内可用的信息以检测异常操作条件，或者使用特定操作模式来训练系统以使得可以检测异常操作条件。在每种情形下，控制器可以检测许多故障条件，其中多相调节器在一些条件下仍然提供调节，但是当操作条件改变时发生故障。
[0018]图1示出了多相调节器的实施例，多相调节器包括包含多个输出相102的功率级100，以及用于控制功率级100的操作的控制器200。每个输出相102可操作用于通过单独的电感器(LX)将相电流(IPX)递送至经由电感器和输出电容器(Cout)连接至输出相102的负载104。每个输出相102具有高压侧晶体管(HSX)和低压侧晶体管(LSX)以用于通过对应的电感器而耦合至负载104。每个输出相102的高压侧晶体管可切换地将负载104连接至多相调节器的输入电压(Vin)，并且对应的低压侧晶体管在不同周期可切换地将负载104连接至接地。图1中示出了三个输出相102 (N= 3)，然而功率级100可以包括大于一的任何数目的输出相102 (也即N彡2)。
[0019]控制器200通过调整由输出相102递送至负载104的相电流来调整由功率级100递送至负载104的电压(Vsense)。控制器200包括多相脉冲宽度调制器(PWM) 202以用于切换功率级100的输出相102，以使得在一些周期期间功率级100通过一个或多个高压侧晶体管发起正向电流至负载104，而在其他周期期间通过一个或多个低压侧晶体管从负载104吸收反向电流。也即，多相调节器可以操作于具有电流吸收能力的连续导通模式(CCM)下。例如，仅第一输出相(N= I) 102可以例如在轻负载条件下有时有效。一个或多个附加的输出相(N =2或更大)102可以被激活以支持负载104的更大的功率需求。为此目的，多相PWM 202向连接至功率级100的每个输出相102的对应的驱动器106提供PWM控制信号(PWM1、PWM2...PWMN)。
[0020]驱动器106响应于由多相PWM 202提供的PWM控制信号而向对应的输出相102的高压侧和低压侧晶体管的栅极提供栅极驱动信号(GHX、GLX)。至少部分地基于施加至负载104的输出电压(Vsense)来确定输出相102的激活状态以及高压侧和低压侧晶体管的占空t匕，以使得调节器可以尽可能快速和可靠地对改变的负载条件做出反应。控制器200也可以将多相调节器设置在DCM(间断导通模式)下。
[0021]除了调节递送至负载104的电压之外，控制器200也监控由输出相102递送至负载104的相电流，并且确定所监控的相电流是否指示各个输出相102中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或者输出电容器是故障的，即使递送至负载104的总电流在指定限度内。为此目的，在控制器200中包括的或者与其关联的自测试单元204使用在控制器200内可用的信息来检测异常操作条件，或者使用特定操作模式来训练调节器以使得可以检测异常操作条件。例如，如果多相调节器具有缺失的输出相部件或者连接，则在无负载或轻负载条件下调节器仍然可以正常地调节输出电压，但是当负载电流增大时发生故障。也即，多相调节器可能能够在无负载或轻负载条件下以预期的电压、电流和温度操作范围进行调节，但是当负载电流增大时发生故障而无法调节。附加地，多相调节器可以操作于亚最优条件，例如操作于通常在高负载电流下导致热问题的不良效率。控制器200的自测试单元204可以在这些条件的每一个下检测故障的部件，并且例如通过使得一个或多个出问题的输出相102失效或者关闭调节器而防止对调节器的损伤。在首先描述了控制器200的更详细实施例之后，在本文中稍后以更多细节描述自测试单元204的各个实施例。
[0022]控制器200也包括电压定位单元206，以用于通过缓变目标电压而控制从一个SVID至另一个的改变，其中SVID是向多相调节器提供以用于实现电源电压改变的电压标识信息。控制器200也包括电压感测单兀208,以用于确定在输出电压(Vsense)和由电压定位单元206所提供的目标电压(Vtgt)之间的误差，并且将误差电压转换成向多相PWM 202提供的数字表示。控制器200也包括电流感测和平衡单元210，以用于感测输出相102的各个相电流(IP1、IP2…IPN)并且将感测到的电流信息转换为相电流信息。电流感测和平衡单元210也将相电流信息转换为对每个单个输出相102的占空比的调节量，以用于调整相电流以使它们保持平衡。
[0023]图2更具体地示出了控制器200的实施例。在图2中，为了便于说明由单个框212表示功率级102、输出电容器和负载104。根据该实施例，电压定位单元206包括适应性电压定位(AVP)电路214，以用于将来自电流感测和平衡单元210的相电流信息(Iphase)转换为距离设定点的偏移(Offset)，以基于负载电流而设置调节器目标电压。电压定位单元206也包括用于将所需的SVID转换为数字目标电压(VtgtD)的动态电压转换电路(DVID)216，用于比较偏移和数字目标电压的比较器218，以及用于将用于调节器的目标电压设定为模拟参考电压(VtgtA)的参考DAC (数字至模拟转换器)220。第二比较器222将模拟参考电压与感测的输出电压(Vsense)作比较。第二比较器222是电压感测单元208的一部分。
[0024]电压感测单元208也包括用于在与模拟参考电压(VtgtA)作比较之前滤波感测到的输出电压的抗混叠滤波器224，以及用于将模拟误差电压(errA)(也即VtgtA与Vsense之间差值)转换为数字表示(errD)的电压感测ADC(模拟至数字转换器)226。PID(比例积分微分)滤波器228采用数字误差电压作为输入以及采用占空比作为输出来实现补偿器转移函数。多相PWM 202的多相PWM增益单元230基于PID滤波器228的输出以及来自电流感测和平衡单元210的电流平衡信息(Ibal)来针对不同的输出相102设置增益。多相PWM 202的数字PWM 232将数字占空比信息转换为脉冲宽度调制波形，脉冲宽度调制波形与驱动器106配合以控制功率级100的输出相102的开关状态。
[0025]电流感测和平衡单元210包括用于监控N个输出相的各个相电流(ΙΡ1、ΙΡ2...ΙΡΝ)的电流感测电路234，其中N > 2，以及用于将所监控的相电流转换为对应的数字相电流的电流感测ADC 236，数字相电流信息由用于每个输出相102的通道电流电路238处理。通道电流电路238的输出提供至AVP电路214、电流平衡电路240以及电流限制电路242。电流平衡电路240将来自通道电流电路238的相电流信息转换成对于每个单个输出相102的占空比的对应调节量，以调整相电流使得它们保持平衡。电流限制电路242监控相电流并且可以强制多相PWM 202修改PWM脉冲以便确保相电流不会超过正性或者负性限度。可以提供过电流保护(OCP)电路244以用于如果在不超过一些其他正性或负性限度的情况下无法维持调节器操作，则关闭多相调节器。可以提供过电压保护(OVP)电路246以用于监控输出电压以确保输出电压在一些合理操作约束内。如果在不超过一些限度的情况下无法维持调节器操作，则OVP电路246也可以关闭多相调节器。控制器200也可以包括用于提供对于快速负载瞬变的迅速响应的主动瞬态响应(ATR)或快速ATR(FATR)电路248，以及用于将感测到的输入电压(Vin_sense)的数字表示提供至PID滤波器228和多相PWM增益单元230的另一 ADC 250。图2中示出的控制器部件是多相调节器的已知的部件，并且因此考虑到这点而并未进一步解释它们的操作。
[0026]控制器200的自测试单元204使用由至少一些控制器部件所提供的信息来检测异常操作条件，或者使用控制器200的特定操作模式来训练多相调节器以使得可以检测异常操作条件。自测试单元204检测耦合至控制器200的故障部件，这可以包括多相调节器的可靠操作。
[0027]图3示出了由自测试单元204所实施的、检测在控制器200外部的部件中故障的方法的实施例。方法包括通过调整由输出相102递送至负载104的相电流而调节递送至负载104的电压(步骤300)，监控由输出相102递送至负载104的相电流(步骤310)，以及即使递送至负载104的总电流在指定限度内，也确定所监控的相电流是否表示各个输出相102中的任何输出相、各个电感器(LX)中的任何电感器或者输出电容器(Cout)是故障的(步骤320)。
[0028]图4示出了自测试单元204的一个实施例。根据该实施例，自测试单元204包括电流平衡故障监控器400。电流平衡故障监控器400分析电流平衡电路240的输入和输出，如由通向电流平衡故障监控器400的两个虚线所示。电流平衡电路240调整每个单个输出相102的PWM占空比以相对于其他输出相102而增大或者减小相应的相电流。这通常由具有以下传递函数的滤波器来完成:
[0029]dUx = (Ix — Itargx) * (Ki_ibal/s+Kp_ibal)(I)
[0030]其中，dUx是对在第X个输出相102中的占空比的调节量，Ix是在第X个输出相102中测得电流,Itargx是第x个输出相102的目标电流，以及Ki_ibal和Kp_ibal分别是积分和比例增益。
[0031]电流平衡电路240调整各个相电流以在输出相102的有效输出相之间，针对总负载电流匹配由控制器200所确定的某一分配。当多相调节器无法调整相电流以匹配分配时，可以发生电流平衡故障，从而指示调节器无法充分地控制一个或多个输出相102。这种条件可以由坏的驱动器106、输出相晶体管、电感器或电流感测网络234而引起。
[0032]电流平衡故障监控器400监控所有输出相102是否通过对多相PWM 202的相似的响应而主动地调节。例如，电流平衡故障监控器400可以监控每个输出相102朝向Itargx驱动Ix(也即将误差驱动至零)的能力，并且监控每个输出相102是否收敛在可接受的输出dUx上(也即没有持续不变的削波)。电流平衡故障监控器400检测当各个相电流中的任何相电流无法匹配针对该有效输出相102的对应的分配时的电流平衡故障条件，或者由电流平衡电路240所允许的调整量(也即发生了削波)在其上限或者下限处。当分配例如在多相调节器的测试模式中以预定方式改变时，可以更易于检测电流平衡故障。电流平衡故障监控器400可以提供该预定的(已知的)分配。例如，可以动态地添加偏移以确定电流平衡电路240是否能够通过以预定的(预期的)方式再次平衡相电流来响应于改变的偏移。如果相电流并未以预定方式再平衡，则自测试单元204的电流平衡故障监控器检测到异常条件。
[0033]图5示出了自测试单元204的另一实施例。根据该实施例，自测试单元204包括纹波电流故障监控器410。纹波电流故障监控器410分析电流平衡电路240的输入，如由通向纹波电流故障监控器410的单个虚线所示。在多相切换调节器的正常操作期间，相电流取决于功率开关状态而应该增大或者减小。适当地操作输出相102将总是具有一些纹波电流。纹波电流模式以广泛已知的，并且由于调节器的同步切换特性而易于在电流感测波形中标识。纹波电流可以从DCM改变至CCM，以使得纹波电流故障监控器410应该知晓操作的模式。无法检测预期的纹波电流模式和预期幅度的电流纹波可以指示坏驱动器106、输出级晶体管、电感器或电流感测网络234。纹波电流故障监控器410监控通道电流电路238的输出，并且任何时候只要输出相102处于主动调节或者特定测试模式则查找坏纹波电流模式。纹波电流故障监控器410检测任何相电流是否不具有与对应预期的纹波电流模式相匹配的纹波电流模式。
[0034]图6示出了自测试单元204的又一实施例。根据该实施例，自测试单元204包括缓变电流故障监控器420。缓变(ramp)电流故障监控器420分析动态电压转换电路(DVID) 216和通道电流电路238的输出，如由通向缓变电流故障监控器420的两个虚线所示。可以描绘多相调节器的启动以确定启动缓变电流的典型分布。例如，存在基于启动速率和总输出电容预期的上限和下限。也存在不期望接通负载104的电压范围。例如，对于集成电路的操作存在最小电压。缓变电流故障监控器420检查启动缓变以确定当从已知的操作条件启动时，诸如当输出电容器完全放电时，电流分布是否在预期的范围内。电流分布的改变可以指示诸如坏驱动器106、输出相晶体管、电感器、电流感测网络234或者泄漏的输出电容器之类的问题。缓变电流故障监控器420可以在测试模式下类似地强制形成向上或者向下的缓变以检查缓变电流。这允许测量正向和反向电流，以及多相调节器发起和吸收电流的能力。
[0035]在一个实施例中，控制器200使得递送至负载104的电压向上缓变以向输出电容器充电。电压的缓变引起输出相102中的有效输出相发起电流至负载。可以描绘电压的改变以基于对应的输出dV/dt和电容而确定向上缓变的电流的预期的缓变电流模式。缓变电流故障监控器420检测由有效输出相102发起的任何电流是否不具有与预期的缓变电流模式相比配的缓变电流模式。可以在多相调节器的启动模式下执行该测试。
[0036]在另一实施例中，控制器200使得递送至负载104的电压向下缓变以对输出电容器放电。电压缓变引起一个或多个输出相102从负载104吸收电流。再次，可以描绘电压的改变以基于对应的输出dV/dt和电容而确定向下缓变的电流的预期的缓变电流模式。缓变电流故障监控器420检测由输出相102吸收的任何电流是否不具有与预期的缓变电流模式相匹配的缓变电流模式。
[0037]图7示出了自测试单元204的又一实施例。根据该实施例，自测试单元204包括相序故障监控器430。相序故障监控器430分析相电流(IPl、IP2...IPN)以及动态电压转换电路(DVID)的输出，如由通向相序故障监控器430的四条虚线所示。多相调节器可以以单相模式操作，其中仅一个输出相102是有效的并且调节输出。相序故障监控器430通过一次对一个或数个输出相102排序来测试每个输出相102是否操作正常，以便确保每个输出相102操作正常。相序故障监控器430确定对应的所监控的相电流是否以预定的(预期的)方式响应。
[0038]根据一个实施例,相序故障监控器430在对输出相102排序期间监控相电流和输出电压(Vsense)。例如，相序故障监控器430可以通过一次操作具有仅一个输出相102的多相调节器并且检查对应的经调节的输出电压来检查每个输出相102是否功能正常。可以以如此方式设计顺序以使得在相同点处每个输出相102仅是有效的那一个，并且相序故障监控器430检查得到的输出电压对于每个有效输出相102而言是否仍处于调节中。例如，对于3相调节器的调节模式可以是:所有输出相；输出相I ;输出相1+2 ;输出相2 ;输出相2+3，输出相3 ;以及所有输出相。如果任何输出相102并未正常操作，则仅检查输出电压可以足以检测故障。然而，在整个序列排序期间检查相电流和输出电压提供了更稳健的故障监控。
[0039]控制器200也可以使得一个输出相102发起电流而另一个输出相102吸收电流来检查输出相102以便确保所有输出相102具有合适的发起和吸收电流能力并且电流感测网络234是正常工作的。相序故障监控器430确定第一输出相102的所监控相电流是否以预定的(预期的)方式吸收，以及对于第二输出相102的所监控相电流是否以预定方式发起。当任何输出相102均由于缺失或者有故障的功率级部件而无法正常操作时，可能发生相序故障。相序故障监控器430可以在单相主动调节期间或者使用单相调节而在特定测试模式下检查相序故障。
[0040]图8示出了自测试单元204的另一实施例。根据该实施例，自测试单元204包括占空比、PID和电流平衡故障监控器440。占空比、PID和电流平衡故障监控器440分析动态电压转换电路(DVID)、电压感测ADC (模拟至数字转换器)226、PID滤波器228、电流平衡电路240以及通道电流电路238的相电流(IP1、IP2…IPN)和输出，如由通向占空比、PID和电流平衡故障监控器440的八条虚线所示。多相调节器在给定的输出电压和输入电压下操作具有预期的占空比。类似地，诸如PID滤波器228之类的的环路滤波器、以及在电流感测和平衡单元210中包括的电流平衡环路滤波器在正常操作期间具有预期的输出。占空比和环路滤波器输出范围可以在瞬态期间大大改变，因此简单地检查上限和下限是不够的。占空比、PID和电流平衡故障监控器440可以检测诸如缺失导致不良效率的晶体管、需要更大占空比以维持调节、以及对环路滤波器输出的可能削波之类的条件。占空比、PID和电流平衡故障监控器400将控制器200的占空比和环路滤波器输出与所监控的相电流(IPl、IP2…IPN)、递送至负载的电压以及调节器的输入电压相关起来。如果由占空比、PID和电流平衡故障监控器400所确定的相关性无法匹配预期的相关性，则可以检测有缺陷的输出相102、电感器和位于控制器200外部的其他部件。可以在主动调节或者特定测试模式下任何时间完成监控。
[0041]在本文中所述的自测试技术使得控制器200能够检测输出可以由于多相调节器的并联结构而处于调节中的条件，但是在功率链中的缺陷包括但不限于:不切换的有故障的或者缺失的驱动器106 ;有故障的或缺失的高压侧晶体管；有故障的或缺失的低压侧晶体管；有故障的或缺失的或缺乏的特定电感器；极端泄漏的输出电容器；有故障的或缺失的电流感测RC网络234 ;和/或开路或短路的迹线(例如PWM，Vsense，ΙΡ1...ΡΝ)。在本文中所述的自测试技术杠杆放大了诸如电流感测、电流平衡、操作的具体模式(例如启动)等之类的由控制器200所提供的特征，以便监控或者训练设计用于检测这样的缺陷的功能。控制器200可以使得每一个出问题的输出相102失效或者关闭整个调节器。
[0042]诸如“第一”、“第二”等等的术语用于描述各个元件、区域、区段等等，并且也并非意在限定。说明书全文中相同的术语涉及相同的元件。
[0043]如在本文中所使用的，术语“具有”、“包含”、“含有”、“包括”等等是开放式术语，指示了所述元件或特征的存在，但是并未排除附加的元件或特征。冠词“一”、“一个”或“该”意在包括复数形式以及单数形式，除非上下文明确给出相反指示。
[0044]应该理解的是在本文中所述的各个实施例的特征可以相互组合，除非上下文明确给出相反指示。
[0045]尽管已经在本文中示出和描述了具体实施例，本领域技术人员应该知晓的是，可以不脱离本发明的范围而对于具体实施例替换大量备选例和/或等价实施方式。本申请意在覆盖在本文中所述具体实施例的任何变形例或修改例。因此，本发明意在仅由权利要求及其等价方式来限定。
【权利要求】
1.一种多相调节器，包括: 多个输出相，每个所述输出相可操作用于通过单独的电感器将相电流递送至经由所述电感器和输出电容器而连接至所述输出相的负载； 控制器，可操作用于通过调整由所述输出相递送至所述负载的所述相电流来调节递送至所述负载的电压，监控由所述输出相递送至所述负载的所述相电流，以及即使被递送至所述负载的总电流在指定限度内，也确定所监控的相电流是否指示各个输出相中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或所述输出电容器是故障的。
2.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于确定总负载电流在所述输出相中的一个或多个有效输出相之间的分配，调整每个有效输出相的所述相电流以匹配所述分配，以及检测由所述一个或多个有效输出相递送的任何所述相电流是否不匹配针对所述有效输出相的所述分配。
3.根据权利要求2所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于在所述多相调节器的测试模式下测试所述一个或多个有效输出相是否以预定方式对所述分配中的已知改变做出反应，以及检测在所述测试模式下由所述一个或多个有效输出相递送的所述相电流是否通过以所述预定方式再平衡所述相电流而响应于所述分配中的所述已知改变。
4.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于同步切换所述输出相而在所述相电流中引起纹波，以及检测任何所述相电流是否不具有与预期的纹波电流模式相匹配的纹波电流模式。
5.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于向上缓变被递送至所述负载以对所述输出电容器进行充电的电压，电压缓变使得所述输出相中的有效输出相发起电流至所述负载，以及检测由所述有效输出相所发起的任何电流是否不具有与预期的缓变电流模式相匹配的缓变电流模式。
6.根据权利要求5所述的多相调节器，其中所述控制器可操作用于在所述多相调节器的启动模式下向上缓变被递送至所述负载的电压。
7.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于向下缓变被递送至所述负载以对所述输出电容器进行放电的电压，电压缓变使得所述输出相从所述负载吸收电流，以及检测由所述输出相所吸收的任何电流是否不具有与预期的缓变电流模式相匹配的缓变电流模式。
8.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于以预定顺序测试所述输出相，并且确定对应的所监控的相电流是否以预定方式响应。
9.根据权利要求8所述的多相调节器，其中所述控制器可操作用于通过监控在测试时由每个有效相所递送的相电流以及在所述预定顺序之上被递送至所述负载的电压来确定所监控的相电流是否在所述预定顺序之上以预定方式响应。
10.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于强制所述输出相中的第一输出相吸收电流，强制所述输出相中的第二输出相发起电流，以及确定针对所述第一输出相所监控的相电流是否以预定方式吸收和针对所述第二输出相所监控的相电流是否以预定方式发起。
11.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于使所述控制器的占空比和回路滤波器输出与所监控的相电流、被递送至所述负载的电压以及所述多相调节器的输入电压相关，以及确定相关性是否匹配预期的相关性。
12.根据权利要求1所述的多相调节器，其中所述控制器进一步可操作用于使得被确定为故障的每个输出相或者连接至被确定为故障的电感器的每个输出相无效。
13.一种操作多相调节器的方法，所述多相调节器具有多个输出相，每个所述输出相用于通过单独的电感器将相电流递送至经由所述电感器和输出电容器而连接至所述多个输出相的负载，所述方法包括: 通过调整由所述输出相递送至所述负载的所述相电流来调节递送至所述负载的电压； 监控由所述输出相递送至所述负载的所述相电流；以及 即使被递送至所述负载的总电流在指定限度内，也确定所监控的相电流是否指示各个输出相中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或所述输出电容器是故障的。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 确定总负载电流在所述输出相中的一个或多个有效输出相之间的分配； 调整每个有效输出相的所述相电流以匹配所述分配；以及 检测由所述一个或多个有效输出相递送的任何所述相电流是否不匹配针对所述有效输出相的所述分配。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括: 在所述多相调节器的测试模式下，测试所述一个或多个有效输出相是否以预定方式对所述分配中的已知改变做出反应；以及 检测在所述测试模式下由所述一个或多个有效输出相递送的所述相电流是否通过以所述预定方式再平衡所述相电流而响应于所述分配中的所述已知改变。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 同步切换所述输出相，在所述相电流中引起纹波；以及 检测任何所述相电流是否不具有与预期的纹波电流模式相匹配的纹波电流模式。
17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 向上缓变被递送至所述负载以对所述输出电容器进行充电的电压，电压缓变使得所述输出相中的有效输出相发起电流至所述负载；以及 检测由所述有效输出相所发起的任何电流是否不具有与预期的缓变电流模式相匹配的缓变电流模式。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述多相调节器的启动模式下向上缓变被递送至所述负载的电压。
19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 向下缓变被递送至所述负载以对所述输出电容器进行放电的电压，电压缓变使得所述输出相从所述负载吸收电流；以及 检测由所述输出相所吸收的任何电流是否不具有与预期的缓变电流模式相匹配的缓变电流模式。
20.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 以预定顺序测试所述输出相；以及 确定所监控的相电流是否在所述预定顺序之上以预定方式响应。
21.根据权利要求20所述的方法，其中确定所监控的相电流是否在预定顺序之上以预定方式响应的步骤包括:监控在测试时由每个有效相所递送的相电流以及在所述预定顺序之上被递送至所述负载的电压。
22.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 强制所述输出相中的第一输出相吸收电流； 强制所述输出相中的第二输出相发起电流；以及 确定针对所述第一输出相所监控的相电流是否以预定方式吸收和针对所述第二输出相所监控的相电流是否以预定方式发起。
23.根据权利要求23所述的方法，进一步包括: 使所述控制器的占空比和回路滤波器输出与所监控的相电流、被递送至所述负载的电压以及所述多相调节器的输入电压相关；以及确定相关性是否匹配预期的相关性。
24.根据权利要求13所述的方法，进一步包括:使得被确定为故障的每个输出相或者连接至被确定为故障的电感器的每个输出相无效。
25.一种被配置用以控制多相调节器的设备，所述多相调节器具有多个输出相，每个所述输出相用于通过单独的电感器将相电流递送至经由所述电感器和输出电容器而连接至所述多个输出相的负载，所述方法包括: 用于通过调整由所述输出相递送至所述负载的所述相电流来调节递送至所述负载的电压的装置； 用于监控由所述输出相递送至所述负载的所述相电流的装置；以及用于即使被递送至所述负载的总电流在指定限度内，也确定所监控的相电流是否指不各个输出相中的任何输出相、各个电感器中的任何电感器或所述输出电容器是故障的装置。
【文档编号】H02M1/00GK104253526SQ201410293562
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】B·唐, R·皮尔逊, S·索思韦尔, T·吴, 刘宜远, B·莫洛伊, K·奥斯特罗姆, A·巴巴扎德赫 申请人:英飞凌科技奥地利有限公司