关功率转换器可以尽可能快且可靠地对变化的负载条件作出响应。
[0022]控制器200可以应对从一个参考电压变化为另一个参考电压。控制器还可以确定输出电压(Vsense)和参考电压之间的误差，并且将该误差电压转换成数字形式，向PWM202提供，以用于修改各相的开关周期，例如通过调整占空比。这种电压调节功能对于典型数字控制的开关功率转换器来说是标准的，因此在这方面没有给出进一步的解释。
[0023]除了调节输送到负载104的电压，控制器200还监视由相102输送到负载104的相电流，例如通过感测注入相应的电感器的相电流(IsenX)。控制器200可以确定所监视的相电流是否指示各个相102中的任何一个相有故障。相故障可能发生在各个相102内部(例如不良的高侧和/或低侧晶体管)，发生在各个电感器处(例如接触不良)，或发生在输出电容器处(例如接触不良)。本文所用的术语“相故障”是指部件或连接故障(例如，驱动器、高侧晶体管、低侧晶体管、和电感器中的任意一个处，如图1所示)，其影响了功率级100的相102的正确操作。这种部件或连接故障可能导致以下的一项或多项:高侧栅极的不操作(即不根据PMW控制信号接通或关断)；低侧栅极的不操作(即不根据控制信号导通或关断)；相电流感测的不操作(即感测到的相电流并不对应于实际电感器电流)；和/或电感器丢失，具有实质错误值或处于饱和状态。相电流可以在DCM或CCM中检查。
[0024]更详细地，控制器200中包括的或与其相关联的电流测量单元204测量相102的各个相电流(Isenl，Isen2,…，IsenN)，将测量的电流信息转换为相电流信息。在一个实施例中，电流测量单元204在PWM开关周期的两个或多个不同点处测量相电流。如果该相的电流不是所期望的，则故障相102可以被检测到。这可以包括在相电流的负部分、正部分或这两个部分期间的两个或多个不同点处测量相电流。具有相电流的正部分和/或负部分中的两个或多个样本可以表明该相电流是否表现如预期。例如，在相电流的周期平均之上可以取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的末端，而且在相电流的周期平均之下可以取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的开始(参见图4，其将在下面进行更详细的描述)。在周期平均附近可以取得一个或多个附加的测量结果，例如处于或接近PWM脉冲的中点。
[0025]图2示出了开关功率转换器的相102的一个实施例。根据本实施例，电流测量单元204被实现为DCR(DC电阻)网络，其包括ADC (模数转换器)206，用于将相电流(Isen)转换为采样的数字形式(Isample)。可以使用任何标准ADC206对相电流进行采样。DCR相故障检测实施例可以检测具有噪声输出或偏移的受损的或松散的电流感测网络。DCR相电流测量使用基于电感器的DCR的并联RC测量电路。当RC时间常数与电感器的L/DCR时间常数匹配时，通过电感器的电流波形被复制为电容器两端的电压，例如美国专利US5982160和6469481中所描述的，两者在此全文引入作为参考。在DCR电流感测中，丢失的、错误的或受损的R或C导致电容器两端的电压与预期的三角形或锯齿波形图案不匹配。因为不匹配理想的电流波形，该故障条件可由控制器200中包括的或与其相关联的相电流分析单元208检测到。
[0026]通常，相电流分析单元208分析由电流测量单元204获得的相电流信息，以确定是否发生了相故障。例如，相电流分析单元208可以基于由电流测量单元204提供的相电流信息，检测开关功率转换器是否具有丢失的相分量或丢失的连接。相电流分析单元208和电流测量单元204中的一个或两个可以集成作为控制器200的一部分，或实现为分立的部件，这些部件可通信地连接到所述控制器200。相电流分析单元208和电流测量单元204的操作将参考图3和图4在下面更详细地描述。
[0027]图3示出了检测图2所示的开关功率转换器的相102中的相故障的方法的一个实施例，并且图4示出了对应于相102的操作的各个波形。
[0028]图3的相故障检测方法包括在相开关周期的两个或多个不同点处测量实际相电流(Isen)，在此期间相102在开关周期的第一间隔内接通，并且在开关周期的第二间隔内关断(框300)。图4中的波形(a)示出了理想相电流(Iph_ideal)，其具有预期的锯齿形或三角形纹波图案。当相102正确地工作时(即按期望的或按设计的)，例如当相102中不包括故障晶体管时，耦合到相102的电感器没有发生故障，输出电容器没有发生故障，以及相102和负载104之间的连接没有损坏时，每一相102的电感器电流具有图4中的预期波形(a)。否则，相102所输送的电流将不具有图4中的预期波形(a)，而是相电流的正(P)和/或负(N)斜坡将具有比预期更陡的或更窄的斜率或甚至被丢失。该条件对应于受损的集成电流感测。对于DCR型故障，实际相电流的波形是零或者有噪声或者稍微不同于图4中的预期波形(a)。
[0029]本文所用的术语“纹波”描述了理想相电流的锯齿/三角形形状。图4中的波形(b)示出了提供给驱动器106的PWM控制信号，驱动器106连接到所分析的相102。在相102的每一个开关周期中，该PWM控制信号具有第一间隔(A)，在此期间，所述PWM控制信号是活动的，且接通相102的高侧晶体管。其余的PWM开关周期对应于PWM控制信号的第二间隔(B)，在此期间，所述PWM控制信号是静止的，并导通相102的低侧晶体管。在一些情况下，相102可为三态，即置于高阻抗(HiZ)状态。图4中的波形(c)示出了正常状态下相开关周期的第二间隔的中点。
[0030]如果相102正常工作，理想相电流(Iph_ideal)在相开关周期的第一间隔㈧期间具有期望的正斜率(P)，如果相102正常工作，在相位开关周期的第二间隔(B)期间具有期望的负斜率(N)。相电流分析单元208可基于在开关周期的两个或多个不同点处获得的相电流测量结果，确定该相102是否有故障。例如，相电流分析单元208可以确定第一对电流测量结果是否表示相电流具有故障正斜率(P)以及第二对电流测量值是否表示相电流具有故障负斜率(N)。
[0031]电流测量单元204，例如图2中的ADC206，以固定采样频率测量相电流(Isen)，用于相电流分析单元208进行分析。测量相电流的点可取决于相102的阻抗状态。例如，如果相102处于正常状态，电流测量单元204在开关周期的第二间隔⑶的中点(mid_off)处测量相电流(Isen)，在开关周期的第一间隔㈧的起点处测量相电流(即在PWM脉冲的上升沿处)，并且在开关周期的第一间隔结束时(即在PWM脉冲的下降沿处)测量相电流。如果相102处于高阻抗状态(HiZ)，该相故障检测功能可以被解除激活。通常，电流测量单元204在PWM开关周期的两个或多个不同点处测量相电流。这可以包括在相电流的负部分、正部分或这两个部分期间的两个或多个不同点处测量相电流。具有相电流的正和/或负部分中的任一个的两个或多个样本可表明该相电流是否表现如预期。例如，在相电流的周期平均之上(相电流的周期平均在图4中由Iph_ideal_mid表示)可取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的末端，并且在相电流的周期平均之下可取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的开始和/或中点。另外，在相电流的周期平均附近可以取得一个或多个测量结果，例如处于或接近图4的中点(mid-off)。相电流的周期平均可以通过组合相电流测量结果中的一个或多个来计算。
[0032]相故障检测功能可以在一些状态下激活并且在其它状态时解除激活。例如，如果输出电压(Vout)低于阈值或开关功率转换器处于启动模式时，相故障检测功能可以被解除激活。一般来说，相电流分析单元208可基于电流测量单元204在开关周期的两个或多个不同点处获得的相电流测量结果，确定该相102是否有故障(框310)。例如，如果相102处于正常状态，相电流分析单元208确定在开关周期的