專利名稱：供多相dc-dc轉(zhuǎn)換器使用的組件故障檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明諸實(shí)施例一般涉及多相DC-DC轉(zhuǎn)換器、供多相DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的方法、以 及供多相DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的組件故障檢測(cè)電路。
現(xiàn)有技術(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器一般將直流電從第一電壓電平和電流電平轉(zhuǎn)換成第二電壓和電流電 平。例如，降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器可將IOAmps下12V的電壓輸入(Vfl^)轉(zhuǎn)換成IOOAmps下約 1.2V的電壓輸出(Vm)。作為一更具體的示例，兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器可包括脈寬調(diào)制器(也 簡(jiǎn)稱為調(diào)制器)，其包括第一脈寬調(diào)制輸出(PWMlfl^)和第二 PWM輸出(PWM2_)。PWMlfl5 出和PWM2輸出處輸出的信號(hào)，也稱為PWMl輸出信號(hào)和PWM2輸出信號(hào)，異相180°。換言之，PWM2 輸出信號(hào)落后(或領(lǐng)先)于PWMlfl^信號(hào)180°。常規(guī)地，PWMlfl^和PWM2fl^所輸出的這些異相180°的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)一對(duì)驅(qū)動(dòng) 器-MOSFET級(jí)，它們可被稱為DrMOSl和DrM0S2。DrMOSl可被視為是兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器的 第一通道的一部分，而DrM0S2可被視為是兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二通道的一部分。該DC-DC轉(zhuǎn)換器所輸出的電壓電平優(yōu)選地是具有相對(duì)嚴(yán)格容限(例如士 )的 經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓電平。另外，優(yōu)選該兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)通道一般是平衡的，即每個(gè)通 道一般大致處理相同量的功率和電流，從而這兩個(gè)通道之一不因處理太多功率和電流而受 損。然而，高頻負(fù)載瞬變事件會(huì)不合需要地影響通道之間的這一平衡，從而不利地影響兩相
5DC-DC轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓、并且可能損壞DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的組件。當(dāng)例如與DC-DC轉(zhuǎn)換器 的電壓輸出連接的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載(例如CPU)在先前掉電之后上電、或者在相對(duì)高頻的情 況下在高功率工作狀態(tài)(例如以最大時(shí)鐘頻率工作)與低功率工作狀態(tài)(例如休眠模式或 待機(jī)模式)之間交替(但不限于此)時(shí)，這些高頻負(fù)載瞬變狀況可發(fā)生。
DC-DC轉(zhuǎn)換器可經(jīng)歷故障，例如因?yàn)楦袘?yīng)器和/或驅(qū)動(dòng)器-MOSFET級(jí)或其一部分缺 失、失效、連接不正確、或變得斷開。這些故障如果不正確處理會(huì)導(dǎo)致對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器以及 DC-DC轉(zhuǎn)換器連接在其中的更大電路的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體實(shí)施例涉及供多相DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的組件故障檢測(cè)電路。這種多 相DC-DC轉(zhuǎn)換器可以是例如包括脈寬調(diào)制器的兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器，該脈寬調(diào)制器適于輸出 第一脈寬調(diào)制信號(hào)(P^lfia)和與第一脈寬調(diào)制信號(hào)(PWMlf^)基本上異相180°的第二 脈寬調(diào)制信號(hào)(P麗2f_)。該DC-DC轉(zhuǎn)換器還可包括第一和第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl 和DrM0S2)，且每個(gè)DrMOS級(jí)都具有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出。例如，每個(gè)DrMOS級(jí)都可包括一 個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一對(duì)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。此外，該DC-DC轉(zhuǎn)換器可包括第一電感器(Li) 和第二電感器(L2)，該第一電感器(Li)具有取決于第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl)的輸 出驅(qū)動(dòng)的一個(gè)端子，而第二電感器(L2)具有取決于第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrM0S2)的輸出 驅(qū)動(dòng)的一個(gè)端子。如果例如DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器(例如Ll或L2)和/或驅(qū)動(dòng)器MOSFET 級(jí)(例如DrMOSl或DrM0S2)或其一部分缺失、失效、未正確連接、或斷開，則組件故障檢測(cè) 電路能檢測(cè)到故障。根據(jù)一實(shí)施例，組件故障檢測(cè)電路包括超常失衡(WOB)檢測(cè)器和組件故障檢測(cè) 器。WOB檢測(cè)器適于檢測(cè)DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的WOB狀況。組件故障檢測(cè)器適于基于所檢測(cè)到 的WOB狀況來檢測(cè)故障。例如，組件故障檢測(cè)器可適于在預(yù)定時(shí)段內(nèi)一種WOB狀況的發(fā)生 比另一種WOB狀況至少多指定次數(shù)的情況下檢測(cè)到故障。該預(yù)定時(shí)段可以是例如時(shí)間和/ 或電壓相關(guān)的軟啟動(dòng)的指定初始部分。此外或替換地，預(yù)定時(shí)段可以是在DC-DC轉(zhuǎn)換器工 作期間周期性地重置的指定時(shí)間量。在另一實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)段可以是最后的M個(gè)時(shí)鐘周 期，從而導(dǎo)致組件故障檢測(cè)器實(shí)質(zhì)上監(jiān)視WOB狀況的移動(dòng)平均。根據(jù)一實(shí)施例，組件故障檢測(cè)器包括加法/減法計(jì)數(shù)器，其被配置成在檢測(cè)到第 一 WOB狀況時(shí)加法(或減法)計(jì)數(shù)，且在檢測(cè)到第二 WOB狀況時(shí)在另一方向上計(jì)數(shù)。使用 該加法/減法計(jì)數(shù)器，可在計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值超過指定閾值時(shí)檢測(cè)到故障。本發(fā)明的諸實(shí)施例還涉及包括如上所述的組件故障檢測(cè)電路的多相DC-DC轉(zhuǎn)換
ο本發(fā)明的諸實(shí)施例還涉及用于檢測(cè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的組件故障的方法。根據(jù) 一實(shí)施例，這種方法包括監(jiān)視DC-DC轉(zhuǎn)換器的通道的多個(gè)WOB狀況，并基于所檢測(cè)到的WOB 狀況來監(jiān)視故障。例如，如果在預(yù)定時(shí)段內(nèi)一種WOB狀況的發(fā)生比另一種WOB狀況至少多 指定次數(shù)，則可檢測(cè)到故障。此外或替換地，該方法可包括響應(yīng)于檢測(cè)到故障關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn) 換器和/或另一電路。此外或替換地，組件故障檢測(cè)信號(hào)可響應(yīng)于檢測(cè)到故障來輸出。本發(fā)明內(nèi)容并不旨在歸納本發(fā)明的所有實(shí)施例。本發(fā)明諸實(shí)施例的其它和替代實(shí) 施例、以及各個(gè)特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從以下闡述的詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中變得更加顯而易見。


圖IA示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括WOB再平衡器的兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器。圖IB示出根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的圖IA的兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器和WOB再平衡器 的附加細(xì)節(jié)。圖IC和ID示出圖IA和IB中所示的驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)的示例性附加細(xì)節(jié)。圖2示出根據(jù)一實(shí)施例的用以實(shí)現(xiàn)圖IA中介紹的脈沖路徑導(dǎo)向器的電路系統(tǒng)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的組件故障檢測(cè)器。圖4A示出常規(guī)DC-DC轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果，其示出在約220us和280usILl和IL2 失衡至可視為超常失衡(WOB)的點(diǎn)，這是因引入了模擬高頻負(fù)載瞬變而引起的。圖4B示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在引入相同的模擬高頻負(fù)載瞬變的情況下實(shí)現(xiàn) 再平衡的DC-DC轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果。圖5(包括5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G、5H和5J)示出模擬波形圖，其用來示出可如何 利用圖IA和IB的實(shí)施例將多個(gè)相位從一個(gè)通道移至另一個(gè)通道以平衡兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器 的兩個(gè)通道的細(xì)節(jié)。圖6 (包括6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G、6H和6J)與圖5相似，但僅有一個(gè)脈沖從P麗2 輸出移至PWMl，且沒有脈沖被從PWMl輸出移至PWM2。圖7 (包括7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H和7J)與圖5和圖6相似，但模擬中施加了 更激烈的高頻負(fù)載瞬變，這導(dǎo)致多得多的脈沖從PWMl_移至PWM2，并從PWM2_移至PWMl。圖8(包括8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G、8H和8J)和圖9(包括9A-9J)針對(duì)不同的模 擬響應(yīng)與圖5-7相似。圖 10(包括 10A、10B 禾口 10C)和圖 11(包括 11A、11B、11C、11D、IlE 和 11F)示出圖 IA和IB的電感器Ll在200us斷開時(shí)的模擬。圖12是用于歸納可用來再平衡通過多相DC-DC轉(zhuǎn)換器的電流的本發(fā)明的各個(gè)方 法的高級(jí)流程圖。圖13是用于歸納可用來檢測(cè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的組件故障的本發(fā)明的各個(gè)方 法的高級(jí)流程圖。圖14是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明諸實(shí)施例的一示例性系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式圖IA示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器100。參照?qǐng)D1A，兩相DC-DC 轉(zhuǎn)換器100包括脈寬調(diào)制器102 (還簡(jiǎn)稱為調(diào)制器)，其包括第一脈寬調(diào)制輸出(PWM1 ) 和第二 PWM輸出(PWM2輸出)。PWMl輸出和PWM2輸出處輸出的信號(hào)，也可稱為PWMl輸出信號(hào)和 PWM2fl^信號(hào)，基本上異相180°。換言之，PWM2fl^信號(hào)落后(或領(lǐng)先)于PWM1_信號(hào)基本 上180°。在圖IA中示出的還有組件故障檢測(cè)器120，其在以下參照?qǐng)D3和12更詳細(xì)地描 述。兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器100還包括示為DrMOSl和DrM0S2的一對(duì)驅(qū)動(dòng)器-MOSFET級(jí) 106_1和106_2。在一實(shí)施例中，每個(gè)DrMOS能用作具有低輸出阻抗的電平移位器。例如，每個(gè)DrMOS可連接在12V電軌和接地(gnd)之間，可在其輸入端接收在0與5V之間變化 的邏輯電平PWM信號(hào)，且可輸出具有(與在其輸入處接收的PWM信號(hào))基本上相同的脈寬 和占空比但在0與(例如12V)之間變化的PWM信號(hào)。為此，每個(gè)DrMOS級(jí)106可包括 例如如圖IC所示的驅(qū)動(dòng)器電路系統(tǒng)和一對(duì)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)?；蛘?，每個(gè)DrMOS級(jí) 106可包括例如如ID所示的驅(qū)動(dòng)器電路系統(tǒng)、單個(gè)功率FET、以及二極管。其它DrMOS級(jí)配 置也是可能的，且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。輸入至DrMOSl的信號(hào)將被稱為P麗1，而輸入至DrM0S2的信號(hào)將被稱為P麗2。 DrMOSl響應(yīng)于輸入至DrMOSl的相對(duì)低功率PWMl方波信號(hào)產(chǎn)生相對(duì)高功率的方波信號(hào)。同 樣，DrM0S2響應(yīng)于輸入至DrMOSl的相對(duì)低功率PWM2方波產(chǎn)生相對(duì)高功率的方波信號(hào)。常 規(guī)地，PWMl與PWMl輸出信號(hào)相同，而PWM2與PWM2輸出信號(hào)相同。DrMOSl 106_1和DrM0S2 106_2的方波輸出被分別提供給電感器Ll和L2的一側(cè) (即，一端)。當(dāng)兩個(gè)通道完全匹配和平衡時(shí)，通過電感器Ll和L2的電流是異相180°且振 幅相等的鋸齒形信號(hào)。為了感測(cè)通過電感器的電流，極低電阻(例如ΙπιΩ)電阻器Rl和R2 能被連接至電感器Ll和L2的另一側(cè)(即，端)(且電阻器Rl和R2的另一側(cè)/端是提供兩 相DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vfl^jn Vfl^2的輸出端子)?？墒褂糜糜谠试S感測(cè)通過兩個(gè)電 感器Ll和L2(或更一般地兩個(gè)通道)的電流的替換電路系統(tǒng)。例如，替代如圖1所示地將 Rl和R2與Ll和L2串聯(lián)連接，電感器本身的直流電阻(DCR)可用于感測(cè)電感器電流，或者 電阻器Rl和R2可與Ll和L2并聯(lián)連接以提取各個(gè)電感器中的串聯(lián)電阻。其它變體是可能 的，且在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，V輸出！和V輸出2可連接在一起(例如短接在一起)以提供DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸出(vf_)。另外，可存在反饋電路系統(tǒng)，用于向脈寬調(diào)制器提供Vf^1JfM2* /或V輸出或指示這些電壓的信號(hào)以例如調(diào)節(jié)PWMl輸出和PWM2輸出的占空比以使V輸出^ Vf5M 和/或Vfl^處于期望調(diào)節(jié)電平。然而，由于這種反饋電路系統(tǒng)是眾所周知的且對(duì)本發(fā)明諸 實(shí)施例而言不是重要的，因此現(xiàn)在示出這種反饋電路系統(tǒng)且不再贅述。圖IA所示的還有標(biāo)示為1081和1082的一對(duì)電流感測(cè)放大器ISENAMP1和ISEN AMP2，它們分別輸出指示電阻器Rl和R2兩端的電壓的感測(cè)電流ILl和IL2，這導(dǎo)致由感測(cè) 放大器所輸出的電流ILl和IL2實(shí)質(zhì)上追隨通過電感器Ll和L2的電流。換言之，電流ILl 指示通過電感器Ll的電流，更一般地指示通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一通道的電流。同樣，電 流IL2指示通過電感器L2的電流，更一般地指示通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二通道的電流。示 例性鋸齒電流ILl和IL2在圖IB中部示出，且如下所述。當(dāng)使用替換電路系統(tǒng)來感測(cè)通過 電感器Ll和L2的電流(例如使用DCR電路系統(tǒng)來代替Rl和R2)時(shí)，至感測(cè)放大器ISEN AMPl 108_1和ISENAMP2 102_2的輸出可從電路的不同節(jié)點(diǎn)分接。如果第一通道的組件(包括DrMOSl、L1和Rl)與第二通道的組件(包括DrM0S2、 Ll和Rl)完全匹配，則ILl和IL2應(yīng)具有相同振幅且異相180°，并且兩個(gè)通道都將提供相 同的電流和功率。然而，由于不可避免的組件失配，一個(gè)通道將往往提供比另一個(gè)通道更大 的電流和功率。存在可用來補(bǔ)償這些組件失配的公知電路系統(tǒng)和技術(shù)，但這種補(bǔ)償不是本 發(fā)明的主題。因此，不示出針對(duì)組件失配作補(bǔ)償?shù)碾娐废到y(tǒng)和技術(shù)并且不作贅述。如上所述，DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出的電壓電平優(yōu)選地是具有嚴(yán)格容限(例如士 )的 經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓電平。這種經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓電平可例如通過數(shù)字碼動(dòng)態(tài)編程。另外，優(yōu)選該兩
8相DC-DC轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)通道一般是平衡的，即每個(gè)通道一般處理相同量的功率和電流，從 而這兩個(gè)通道之一不因處理太多功率和電流而受損。然而，高頻負(fù)載瞬變事件會(huì)不合需要 地影響這些通道之間的這種電流和功率平衡，從而不利地影響兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的 電壓、并且可能損壞DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的組件。當(dāng)例如與DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓輸出相連接的 一個(gè)或多個(gè)負(fù)載(例如CPU)在先前掉電之后上電(但不限于此)時(shí)，這些高頻負(fù)載瞬變狀 況可發(fā)生。如下所述的本發(fā)明的具體實(shí)施例可用來響應(yīng)于這種高頻負(fù)載瞬變事件平衡兩相 DC-DC轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)通道之間的電流和功率。如上所述，常規(guī)上，PWMl(即輸入至DrMOSl的信號(hào))與PWM1_信號(hào)相同，而 PWM2(即輸入至DrM0S2的信號(hào))與PWM2fl^信號(hào)相同。相反，在圖IA的實(shí)施例中，添加了脈 沖路徑導(dǎo)向器(PPD)電路系統(tǒng)104，其可被視為包括兩個(gè)子PPD導(dǎo)向器PPDl和PPD2。PPDl 和PPD2各自接收PWMlfl^和PWM2fl^信號(hào)兩者。PPDl所輸出的信號(hào)是提供給DrMOSl的PWMl 信號(hào)，而PPD2所輸出的信號(hào)是提供給DrM0S2的PWM2信號(hào)。以此方式，PPDl可向DrMOSl 選擇性地提供PWMl _信號(hào)和/或PWM2fl^信號(hào)的脈沖，而PPD2可向DrM0S2選擇性地提供 PWM2_信號(hào)和/或PWMl _信號(hào)的脈沖。以下將討論對(duì)PPDl和PPD2或類似的脈沖路徑導(dǎo) 向器的控制。圖IB示出PPDl和PPD2的某些示例性細(xì)節(jié)。盡管圖IB中的每個(gè)PPD被示為使用 一對(duì)與(AND)門、一個(gè)或非(NOR)門以及一個(gè)逆變器來實(shí)現(xiàn)，但可使用替代邏輯電路系統(tǒng)來 執(zhí)行PPD的脈沖重新導(dǎo)向或交換功能，并且這在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。再參看圖1A，在該圖右側(cè)，示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的超常失衡(WOB)檢測(cè)器 112，其檢測(cè)何時(shí)ILl電流和IL2電流彼此相差一指定偏置電流(Iila)以上達(dá)至少指定時(shí) 段(例如PWMlf^和PWM2f_信號(hào)的兩個(gè)連續(xù)周期)。圖IB示出根據(jù)一具體實(shí)施例可用來 實(shí)現(xiàn)WOB檢測(cè)器112的電路系統(tǒng)?！愣?，WOB檢測(cè)器112在PWMl■和PWM2_信號(hào)的一周期中的任一點(diǎn)處實(shí)時(shí) 地確定何時(shí)ILl比IL2大指定偏置電流，且何時(shí)IL2比ILl大指定偏置電流。如果檢測(cè)到 了這種WOB狀況(例如ILl比IL2大指定偏置電流)，但在該周期結(jié)束之前不再檢測(cè)到該狀 況(例如ILl不再比IL2大指定偏置電流)，則該電路像常規(guī)的DC-DC轉(zhuǎn)換器一樣工作，因 為PWMl與PWMl fl^相同，且PWM2與PWM2 fl^相同。然而，如果在PWMl _信號(hào)的整個(gè)周期中 ILl保持比IL2大指定偏置電流，則如以下更詳細(xì)地所述的，PWMlfl^信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)脈沖 將被移(重定向)至PWM2。同樣，如果在PWM2fl^信號(hào)的整個(gè)周期中IL2保持比ILl大指 定偏置電流，則PWM2fl^信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)脈沖將被移(重導(dǎo)向)至PWM1。WOB檢測(cè)器112和脈沖路徑導(dǎo)向器104 (例如PPDl和PPD2)通過將調(diào)制器102輸 出的一個(gè)或多個(gè)脈沖從具有較高電流的通道移至具有較低電流的通道來輔助再平衡兩相 DC-DC轉(zhuǎn)換器。因此，WOB檢測(cè)器112和脈沖路徑導(dǎo)向器104 (例如PPDl和PPD2)可被統(tǒng) 稱為WOB再平衡器。WOB檢測(cè)器112檢測(cè)兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的WOB狀況。脈沖路徑導(dǎo)向 器104取決于來自WOB檢測(cè)器的反饋調(diào)節(jié)通過第一電感器(Li)的電流與通過第二電感器 (L2)的電流之間的平衡。更一般地，脈沖路徑導(dǎo)向器104取決于來自WOB檢測(cè)器的反饋調(diào) 節(jié)兩個(gè)通道中的電流之間的平衡。如果存在兩個(gè)以上通道則可使用相似的技術(shù)。例如，當(dāng)存 在兩個(gè)以上通道時(shí)，對(duì)于每個(gè)通道，可檢測(cè)指示通過該通道的電流的電流。另外，可檢測(cè)這 些檢測(cè)到的電流的平均值。通過每個(gè)通道的電流可與平均通道電流作比較，并且如果通過通道的電流比所有通道的均值大了超過指定偏置，則脈沖路徑導(dǎo)向器可將來自具有太多電 流的通道的脈沖重導(dǎo)向至電流低于平均通道電流的一個(gè)或多個(gè)其它通道。這僅僅是如何平 衡通過三個(gè)或更多通道的電流的一個(gè)示例。閱讀本說明書的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解， 有其它選擇可用并且這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖IA示出WOB檢測(cè)器112可被視為包括WOB子檢測(cè)器1和WOB子檢測(cè)器2。圖 IB中的虛線將WOB檢測(cè)器112的電路系統(tǒng)分成WOB子檢測(cè)器1和WOB子檢測(cè)器2。WOB子 檢測(cè)器1將檢測(cè)何時(shí)ILl比IL2大指定偏置。WOB子檢測(cè)器2將檢測(cè)何時(shí)IL2比ILl大指 定偏置，該指定偏置可能但不必是WOB子檢測(cè)器1所使用的相同偏置。當(dāng)ILl和IL2相差 不超過指定偏置時(shí)，WOB檢測(cè)器將不會(huì)檢測(cè)到WOB狀況。換言之，當(dāng)ILl和IL2彼此在指定 偏置內(nèi)時(shí)它們沒有超常失衡。如圖IB中可見，電流感測(cè)放大器ISEN AMPl驅(qū)動(dòng)PMOS晶體管Ml和M2的柵極。例 如，電流感測(cè)放大器ISEN AMPl在其輸出可包括連接有二極管的P溝道MOSFET (未示出)， 其用作晶體管Ml和M2的主電流反射鏡。通過由Ml和M2反射的主反射鏡(即連接有二極 管的P溝道M0SFET)的電流取決于由電流感測(cè)放大器ISEN AMPl感測(cè)的電流(例如通過Rl 的電流)。晶體管Ml和M2分別在其漏極提供電流IMl和IM2，其指示提供給其柵極的ILl 電流的幅值。為簡(jiǎn)化起見，可假設(shè)Ml和M2之比為1 1。晶體管Ml的漏極處的電流IMl被提供給包括NMOS晶體管M8和M7的電流反射鏡 CMl的輸入，其中M8連接有二極管且由此形成CMl的輸入。為簡(jiǎn)化起見，假設(shè)M8和M7之比 為1 1。這導(dǎo)致M7嘗試將電流匯集至接地，其等于IMl。開關(guān)S 1選擇性地向M7的漏極 提供偏置電流Ι Μ。假設(shè)S 1通常是閉合的，則只要ΙΜ4+Ι ω>ΙΜ1，Μ7即可匯集等于IMl 的電流。如以下將解釋的，只要電流ILl不超常失衡，即在可接受平衡內(nèi)，S 1就閉合。因?yàn)棣?嘗試將等于IMl的電流匯集至接地，如果ΙΜ4+Ι IMl，則Μ4的漏極和 Μ7的漏極(即由這些漏極形成的節(jié)點(diǎn)Ni)被拉至低壓電軌。(低壓電軌可以是Vss或接地， 但對(duì)于其余討論將假設(shè)為接地。)由此，如果Μ7可將節(jié)點(diǎn)m拉至接地，則這指示通道1比 通道2具有顯著更多的電流，即通道1是W0B。換言之，如果M7嘗試?yán)”瓤捎酶嗟碾?流，則晶體管的源極被拉至接地，且NMOS晶體管M7從飽和工作區(qū)轉(zhuǎn)變成歐姆區(qū)。另一電流感測(cè)放大器ISEN AMP2驅(qū)動(dòng)晶體管M4和M3的柵極。例如，電流感測(cè)放大 器I SEN AMP2在其輸出可包括連接有二極管的N溝道MOSFET (未示出)，其用作晶體管M4和 M3的主電流反射鏡。通過由M4和M3反射的主反射鏡(即連接有二極管的N溝道M0SFET) 的電流取決于由電流感測(cè)放大器ISEN AMP2感測(cè)的電流(例如通過R2的電流)。晶體管 M4和M3分別在其漏極提供電流IM4和IM3，其指示提供給其柵極的電流IL2的幅值。為簡(jiǎn) 化起見，可假設(shè)M4和M3之比為1 1。另一電流反射鏡CM2包括NMOS晶體管M6和M12，其中M12連接有二極管且由此 形成CM2的輸入。M3的漏極處的電流IM3被提供給CM2的輸入，這將導(dǎo)致M6嘗試將等于 M3的電流匯集至接地。開關(guān)S2選擇性地向M6的漏極提供偏置電流Ι Μ。假設(shè)Sl通常是 閉合的，則只要ΙΜ2+Ι ω> ΙΜ3，Μ6即可匯集等于ΙΜ3的電流。如以下將解釋的，只要電流 IL2不超常失衡(WOB)，即在可接受平衡內(nèi)，S2就閉合。因?yàn)棣?嘗試將等于ΙΜ3的電流匯集至接地，如果ΙΜ2+Ι Μ< ΙΜ3，則Μ6的漏極和 Μ2的漏極(即由這些漏極形成的節(jié)點(diǎn)Ν2)被拉至低壓電軌。由此，如果Μ6可將節(jié)點(diǎn)Ν2拉至接地，則這指示通道2比通道1具有顯著更多的電流，即通道2是W0B。換言之，如果M6 嘗試?yán)”瓤捎酶嗟碾娏?，則晶體管的源極被拉至接地，且NMOS晶體管M6從飽和工作區(qū) 轉(zhuǎn)變成歐姆區(qū)。WOB子檢測(cè)器1包括連接至節(jié)點(diǎn)m的輸出電路系統(tǒng)，其將產(chǎn)生指示何時(shí)ILl > IL2+IiSB的一個(gè)或多個(gè)輸出。在圖IB中，輸出電路系統(tǒng)包括施密特觸發(fā)器、逆變器和三個(gè) NOR門，且該輸出電路產(chǎn)生W0B_L2H和W0B_L2Hn輸出?？墒褂锰鎿Q電路系統(tǒng)且在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，當(dāng)ILl > IL2+IiSB時(shí)W0B_L2H變高，而W0B_L2Hn是互補(bǔ)的。類似 地，WOB子檢測(cè)器2包括連接至節(jié)點(diǎn)N2的輸出電路系統(tǒng)，其將產(chǎn)生指示何時(shí)IL2 > IL1+Iifi i的一個(gè)或多個(gè)輸出。在圖1中，輸出電路系統(tǒng)包括施密特觸發(fā)器、逆變器和三個(gè)NOR門，且 該輸出電路產(chǎn)生W0B_L1H和W0B_LlHn輸出。可以使用替換電路系統(tǒng)且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。 在一實(shí)施例中，當(dāng)IL2 > ILl+IiSB時(shí)W0B_L1H變高，而W0B_LlHn是互補(bǔ)的。在圖1中，W0B_ LlHn和W0B_L2H被提供給PPDl來控制PPD1,M W0B_L1H和W0B_L2Hn被提供給PPD2來控 制 PPD2。當(dāng)WOB子檢測(cè)器1檢測(cè)到ILl > IL2+I (其可被稱為ILl是W0B)時(shí)，以下兩者 同時(shí)發(fā)生開關(guān)Sl打開以使Iila不再被提供給節(jié)點(diǎn)m ；且ILl > IL2+IiSB的檢測(cè)被用來控 制PPDl和PPD2。更具體地，當(dāng)在來自調(diào)制器的PWMlfl^變高時(shí)ILl為WOB時(shí)，PPDl和PPD2 將被控制成使PWM2(即對(duì)DrM0S2的輸入)接收PWMl _和號(hào)兩者的脈沖、同時(shí)阻 斷PWMl■(即，對(duì)DrMOSl的輸入保持為低)，以嘗試使兩個(gè)通道再平衡。換言之，通常將用 來驅(qū)動(dòng)DrMOSl的脈沖將被移至另一通道以改為驅(qū)動(dòng)DrM0S2。類似地，當(dāng)WOB子檢測(cè)器2檢測(cè)到IL2 > IL1+I偏置(其可被稱為IL2是TOB)時(shí)， 以下兩者同時(shí)發(fā)生開關(guān)S2打開以使Iila不再被提供給節(jié)點(diǎn)N2 ；且IL2 > ILl+IiSB的檢 測(cè)被用來控制PPDl和PPD2。更具體地，當(dāng)在來自調(diào)制器的PWM2_變高時(shí)IL2為WOB時(shí)， PPDl和PPD2將被控制成使PWMl (即，對(duì)DrMOSl的輸入)接收PWMl_和PWM2fl^f號(hào)兩者 的脈沖、同時(shí)阻斷PWM2f_ ( S卩，對(duì)DrM0S2的輸入保持為低)，以嘗試使兩個(gè)通道再平衡。換 言之，通常將用來驅(qū)動(dòng)DrM0S2的脈沖將被移至另一通道以改為驅(qū)動(dòng)DrMOSl。為提供滯后，在需要時(shí)可添加另外一對(duì)電流源，該對(duì)電流源之一被連接至節(jié)點(diǎn)m 與接地之間，而另一個(gè)則被連接在節(jié)點(diǎn)N2與接地之間。這些電流源可用于選擇性地將來自 節(jié)點(diǎn)m和N2的電流匯集至接地。當(dāng)開關(guān)SI打開時(shí)連接在節(jié)點(diǎn)m與接地之間的附加電流 源的開關(guān)可被閉合，而當(dāng)開關(guān)S2打開時(shí)連接在節(jié)點(diǎn)N2與接地之間的附加電流源的開關(guān)將 被閉合。添加滯后有助于系統(tǒng)返回至更接近平衡，而不是就處于WOB邊緣。在一實(shí)施例中，此脈沖的移動(dòng)可花兩個(gè)周期來展開。更具體地，在周期1，PWMl可 顯著增大通過電感器Ll的電流以使W0B_L1H變高(即WOB子檢測(cè)器1檢測(cè)到ILl > IL2+I
置)。然后(例如約500ns之后)響應(yīng)于PWM2，DrM0S2將向電感器L2提供脈沖。通常該通 過電感器L2的電流的增大將把W0B_L1H信號(hào)重置回低。然而，如果高側(cè)和低側(cè)通道都失衡， 則在周期2期間W0B_L1H可保持為高。當(dāng)PWMlf^信號(hào)的下一脈沖由調(diào)制器輸出時(shí)，脈沖路 徑導(dǎo)向器(例如PPDl和PPD2)將把該脈沖提供給PWM2 (即DrM0S2的輸入)，而非PWMl (即， 非DrMOSl的輸入)。WOB再平衡器也將PWM2_信號(hào)的下一個(gè)脈沖提供給PWM2 (即DrM0S2 的輸入)從而導(dǎo)致DrM0S2接收到期望送往DrMOSl的脈沖和期望送往DrM0S2的脈沖兩者， 而DrMOSl則沒有接收到任何脈沖。以此方式，系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)相位次序來重新平衡。
根據(jù)諸具體實(shí)施例，可另外設(shè)置電路系統(tǒng)來確保沒有一個(gè)DrMOS會(huì)接收太多脈沖 從而損壞DrMOS和/或電感器。例如，這種附加電路系統(tǒng)可用來確保沒有一個(gè)DrMOS會(huì)接收 超過調(diào)制器102所輸出的最后Y個(gè)脈沖中的X個(gè)脈沖，其中X > Y(例如X = 3且Y = 2)。圖2示出根據(jù)一實(shí)施例以確保沒有一個(gè)DrMOS會(huì)接收太多脈沖的方式來實(shí)現(xiàn)PPDl 和PPD2(或更一般地脈沖路徑導(dǎo)向器104)的電路系統(tǒng)。相應(yīng)地，這種電路系統(tǒng)可被稱為限 制器電路系統(tǒng)，因?yàn)樗拗瓶山邮?移動(dòng)的脈沖的量。圖2所示的其它電路系統(tǒng)確保移動(dòng) 整個(gè)脈沖，而不是僅僅移動(dòng)脈沖的一部分。圖2還包括允許啟用和禁用脈沖路徑導(dǎo)向器104 的電路系統(tǒng)。圖3示出組件故障檢測(cè)器120的示例性細(xì)節(jié)。組件故障檢測(cè)器120可使用從圖1 和2的電路中習(xí)得/推斷的信息/信號(hào)來確定例如在DC-DC轉(zhuǎn)換器100啟動(dòng)期間是否存 在故障。例如，圖3的組件故障檢測(cè)器可用來確定電感器(Li或L2)或DrMOS (DrMOSl或 DrM0S2)之一或其一部分何時(shí)缺失、失效、或未正確連接。圖3的細(xì)節(jié)如下所述。圖4A示出常規(guī)DC-DC轉(zhuǎn)換器的模擬結(jié)果，其示出在約220us和280usILl和IL2 失衡至可視為WOB的點(diǎn)，這是因引入模擬高頻負(fù)載瞬變而引起的。圖4B示出相同DC-DC轉(zhuǎn) 換器但添加和使用了 WOB再平衡器的模擬結(jié)果，其中引入了相同的模擬高頻負(fù)載瞬變。如 根據(jù)圖4B可理解的，WOB再平衡器將使通過電感器Ll和L2的電流ILl和IL2分別更接近 彼此地追隨，這是合乎需要的。更一般地，WOB再平衡器將使兩個(gè)通道中的電流和功率更接 近彼此地追隨。圖5A-5J(統(tǒng)稱為圖5)的波形用來示出圖1實(shí)施例的操作的更多細(xì)節(jié)。圖5A和 5B分別示出由圖1中的調(diào)制器輸出的PWMlfl^和PWM2f_信號(hào)。圖5C和5D分別示出輸入 至DrMOSl的PWMl信號(hào)和輸入至DrM0S2的PWM2信號(hào)。換言之，圖5C示出PPDl的輸出而 圖5D示出PPD2的輸出。圖5E和5F分別是圖1中節(jié)點(diǎn)N2和m上的電壓，它們是提供給 WOB子檢測(cè)器2和WOB子檢測(cè)器1的輸出電路系統(tǒng)的電壓。圖5G和5H分別是由WOB子檢 測(cè)器1和WOB子檢測(cè)器2輸出的邏輯高信號(hào)W0B_1H和W0B_2H。更具體地，當(dāng)ILl > IL2+I _時(shí)W0B_L1H響應(yīng)于節(jié)點(diǎn)附被拉至接地而變高，且當(dāng)IL2 > IL1+I _時(shí)W0B_L2H響應(yīng)于節(jié) 點(diǎn)N2被拉至接地而變高。圖5J是指示通過電感器Ll和L2的電流的感測(cè)電流信號(hào)ILl和 IL2。在圖5中，高頻負(fù)載瞬變?cè)诩s30us開始。如根據(jù)圖5可以理解，在30us之前，節(jié) 點(diǎn)m和N2上的電壓基本上保持于5V，從而使W0B_L1H和W0B_L2H保持為低，這使P^l追 隨(即基本上等于)PWMlf^并使PWM2追隨PWM2f_。然而，從約30us開始，節(jié)點(diǎn)N2被拉至 接地達(dá)0. 5us，返回至5V達(dá)0. 5us，然后拉至接地達(dá)另一個(gè)lus，這使W0B_L2H變高同時(shí)N2 被拉至接地。負(fù)載瞬變還使節(jié)點(diǎn)附從約32us開始被拉至接地達(dá)約lus，這使W0B_L1H變 高同時(shí)附被拉至接地。W0B_L1H和W0B_L2H信號(hào)以及其互補(bǔ)的W0B_LlHn和W0B_L2Hn被 用來控制PPDl和PPD2，如上所述。這導(dǎo)致PWM2fl^的(圖5B中的)脈沖502和506被移 至(圖5C中的)PWM1，而PWMl輸出的(圖5A中的)脈沖504被移至(圖5D中的)PWM2，以 平衡兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)通道。圖6與圖5相似，但僅有一個(gè)脈沖602從PWM2 移至PWMl，且沒有脈沖從PWMl輸 移至PWM2。圖7與圖5和6相似，且有更激烈的高頻負(fù)載瞬變施加于模擬中，這導(dǎo)致更多的
12脈沖(即脈沖704、708和712)從PWMl輸出移至PWM2，且有更多的脈沖(即脈沖702、706和 710)從P麗2輸出移至P麗1。圖8和9與圖5-7相似，但針對(duì)不同的模擬響應(yīng)。再參看圖1A，在具體實(shí)施例中，脈沖路徑導(dǎo)向器104從脈寬調(diào)制器102處接收第 一和第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM1 ^和PWM2f_)。另外，脈沖路徑導(dǎo)向器104取決于來自WOB 檢測(cè)器112的反饋，選擇性地向第一和第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl和DrM0S2)的輸入提 供第一和第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM1 ^和PWM2f_)的脈沖，以調(diào)節(jié)第一電流(ILl)與第二電 流(IL2)之間的平衡，且由此調(diào)節(jié)通過第一電感器(Li)的電流與通過第二電感器(L2)的 電流之間的平衡。在一實(shí)施例中，脈沖路徑導(dǎo)向器104選擇性地向第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí) (DrMOSl)的輸入或第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrM0S2)的輸入提供第一脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM1 輸出)的各個(gè)脈沖，且可選擇性地向第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl)的輸入或第二驅(qū)動(dòng)器 MOSFET級(jí)(DrM0S2)的輸入提供第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM2fl^)的各個(gè)脈沖。在另一實(shí)施例中，在向第一和第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl和DrM0S2)提供第一 和第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWMl_*PWM2fl^)之前，脈沖路徑導(dǎo)向器104交換由脈寬調(diào)制器 102輸出的第一和第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWMlfl^和PWM2f_)的相位。再一次，這用來調(diào)節(jié)第 一電流(ILl)與第二電流(IL2)之間的平衡，且由此調(diào)節(jié)通過第一與第二電感器(Li與L2) 的電流之間的平衡。更一般地，脈沖路徑導(dǎo)向器104調(diào)節(jié)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器的各個(gè)通道中的電流之間 的平衡，以由此平衡通道中的電流和功率?，F(xiàn)在將使用圖12來歸納可用來再平衡通過多相DC-DC轉(zhuǎn)換器的電流的本發(fā)明的 各個(gè)方法。參看圖12，在步驟1202，監(jiān)視多相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的WOB狀況。此外，如步驟 1204所示，通過多相DC-DC轉(zhuǎn)換器的多個(gè)通道的電流之間的平衡取決于在步驟1202檢測(cè)到 的WOB狀況來進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)具體實(shí)施例，步驟1202可包括檢測(cè)在指示通過第一電感器(例如圖IA和IB 中的Li)的電流的第一電流(例如ILl)比指示通過第二電感器(例如圖IA和IB中的L2) 的電流的第二電流(例如IL2)大了超過預(yù)定偏置電流時(shí)的第一 WAB狀況。另外，步驟1202 可包括檢測(cè)在指示通過第二電感器(例如圖IA和IB中的L2)的電流的第二電流(IL2)比 指示通過第一電感器(Li)的電流的第一電流(ILl)大了超過預(yù)定偏置電流時(shí)的第二 WAB 狀況。更一般地，步驟1202可包括檢測(cè)在指示通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一通道的電流的第一 電流比指示通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二通道的電流的第二電流大了超過預(yù)定偏置電流時(shí)的 第一 WAB狀況。另外，步驟1202可包括檢測(cè)在通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的第二通道的第二電流比 通過DC-DC轉(zhuǎn)換器的第一通道的第一電流大了超過預(yù)定偏置電流時(shí)的第二 WAB狀況。因?yàn)?本文中所述的WOB狀況涉及超常失衡的電流，所以WOB狀況可更為具體地稱為“W0B電流狀 況”。由此，第一 WOB狀況可稱為“第一 WOB電流狀況”，而第二 WOB狀況可稱為“第二 WOB電 流狀況”。根據(jù)具體實(shí)施例，步驟124可包括取決于在步驟1202檢測(cè)到的WOB狀況，向第一 與第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(例如圖IA和IB中的DrMOSl和DrM0S2)提供第一與第二脈寬調(diào) 制信號(hào)(例如？^—與？^^^^)的脈沖，以調(diào)節(jié)第一電流(例如ILl)與第二電流(例如 IL2)之間的平衡。這將具有調(diào)節(jié)兩個(gè)通道中的電流之間的平衡的效果，例如調(diào)節(jié)通過第一電感器(Li)的電流與通過第二電感器(L2)的電流的平衡。這可包括選擇性地向第一驅(qū)動(dòng) 器MOSFET級(jí)(DrMOSl)的輸入或第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrM0S2)的輸入提供第一脈寬調(diào)制 信號(hào)(PWMlfM)的各個(gè)脈沖，且可選擇性地向第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl)的輸入或第 二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrM0S2)的輸入提供第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM2f_)的各個(gè)脈沖。根據(jù)其它實(shí)施例，步驟1204可包括在向第一和第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(例如圖IA 和IB中的DrMOSl和DrM0S2)提供第一和第二脈寬調(diào)制信號(hào)( 麗1_和PWM2f_)之前，交 換由脈寬調(diào)制器輸出的第一和第二脈寬調(diào)制信號(hào)(例如PWMlf^和PWM2fl^)的相位，以調(diào) 節(jié)兩個(gè)通道中的電流之間的平衡?，F(xiàn)在將再次參考圖3，其如上所述是組件故障檢測(cè)器120的一個(gè)實(shí)施例，組件故障 檢測(cè)器120可用于確定何時(shí)存在例如由于電感器(Li或L2)或DrM0S(DrM0Sl或DrM0S2) 之一或其一部分缺失、失效、未正確連接、或斷開所引起的故障。在一實(shí)施例中，這通過對(duì)從 PWMl ■移至PWM2和/或從PWM2·移至PWMl的脈沖的數(shù)量計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。如果例如在系統(tǒng) 啟動(dòng)期間在一個(gè)方向上移動(dòng)的脈沖的數(shù)量超過在另一方向上移動(dòng)的脈沖的數(shù)量達(dá)至少指 定閾值量，則這指示故障。這種故障在檢測(cè)到時(shí)可用來關(guān)斷電路以避免或最小化對(duì)其中使 用DC-DC轉(zhuǎn)換器的更大電路的損壞。此外或替換地，這種故障在被檢測(cè)到時(shí)可用來產(chǎn)生組 件故障檢測(cè)信號(hào)，該組件故障檢測(cè)信號(hào)可被提供給另一子系統(tǒng)。還應(yīng)注意，組件故障檢測(cè)器 可在除啟動(dòng)、或軟啟動(dòng)之外的期間使用，如下所述。參看圖3，數(shù)字加法/減法計(jì)數(shù)器310被示為包括加法輸入、減法輸入、時(shí)鐘(elk) 輸入、重置(rst)輸入、以及多個(gè)輸出(示為Q0-Q7，且QO為最低有效位(LSB))。加法/減 法計(jì)數(shù)器310的加法輸入被示為在脈沖從PWMl fl^移至PWM2的任何時(shí)候接收脈沖，而減法 輸入被示為在脈沖從PWM2fl^移至PWMl的任何時(shí)候接收脈沖(但至加法輸入和減法輸入的 輸入可被反轉(zhuǎn))。時(shí)鐘輸入被示為接收使用NAND門和圖2中產(chǎn)生的PWMl-2n和PWM2-ln信 號(hào)所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，但不限于此。例如，時(shí)鐘信號(hào)可替換地通過對(duì)PWMl■和PWM2·信號(hào) 求或產(chǎn)生。第二NAND門將響應(yīng)于例如在軟啟動(dòng)狀況期間增壓的基準(zhǔn)電壓達(dá)到指定電壓(例 如0.5V)的指定狀況重置數(shù)字加法/減法計(jì)數(shù)器。在圖3的配置中，加法/減法計(jì)數(shù)器將 從芯片(加法/減法計(jì)數(shù)器位于其中)啟用之時(shí)起進(jìn)行加法/減法計(jì)數(shù)，直至增壓中的基 準(zhǔn)電壓達(dá)到0.5V。這種基準(zhǔn)電壓可以是例如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸出，但不限于此。如果 在基準(zhǔn)電壓達(dá)到指定電平(例如0. 5V)之前加法/減法計(jì)數(shù)器310加法(或減法)計(jì)數(shù)至 指定計(jì)數(shù)值(例如16)，則檢測(cè)到軟啟動(dòng)故障(SS故障)。然而，如果到基準(zhǔn)電壓達(dá)指定電 平(例如0. 5V)時(shí)計(jì)數(shù)器沒有加法(或減法)計(jì)數(shù)至指定值(例如16)，則對(duì)重置引腳的輸 入變高且保持為高(直到掉電和另一軟啟動(dòng)發(fā)生)，并且沒有檢測(cè)到故障。由于脈沖的移動(dòng)是WOB檢測(cè)器112所檢測(cè)到的WOB狀況的結(jié)果，因此組件缺陷檢 測(cè)器120實(shí)質(zhì)上監(jiān)視一種WOB狀況的發(fā)生比另一種WOB狀況頻繁多少。換言之，如果在預(yù) 定時(shí)段期間WOB狀況之一比另一種WOB狀況多發(fā)生至少指定次數(shù)，則組件故障檢測(cè)器120 可檢測(cè)到故障。再參看圖1A，根據(jù)一實(shí)施例，組件故障檢測(cè)器120監(jiān)視在DC-DC轉(zhuǎn)換器的指定時(shí)段 (例如軟啟動(dòng))期間(或更一般地，在DC-DC轉(zhuǎn)換器位于其內(nèi)的較大電路的諸如軟啟動(dòng)的指 定時(shí)段期間)WOB檢測(cè)器112的輸出。如果在軟啟動(dòng)的初始部分(其可以是時(shí)間和/或電 壓相關(guān)的)期間DC-DC轉(zhuǎn)換器的一個(gè)通道處于WOB比另一個(gè)通道多至少指定閾值量次(例如，第一通道處于WOB比第二通道多16次，或反之)，則檢測(cè)到SS故障，否則則沒有檢測(cè)到 SS故障。作為一更具體示例，如果第一通道在軟啟動(dòng)的初始部分期間處于WOB達(dá)20次，而 第二通道在軟啟動(dòng)的初始部分期間處于WOB只有4次，則因?yàn)榈谝煌ǖ捞幱赪OB比第二通 道多16次而能檢測(cè)到SS故障。組件故障檢測(cè)器120可在除啟動(dòng)外的其它時(shí)段期間使用，例如通過在啟動(dòng)之后周 期性地重置加法/減法計(jì)數(shù)器310。如果在計(jì)數(shù)器310被重置之前一個(gè)通道處于WOB比另 一個(gè)通道多至少指定閾值量次，則檢測(cè)到故障狀況。如上所述，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn) 換器可被關(guān)閉以避免或最小化對(duì)其內(nèi)使用DC-DC轉(zhuǎn)換器的較大電路的損壞。這種關(guān)閉可例 如通過三態(tài)化驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)的MOSFET的輸出來進(jìn)行，但不限于此。另外，或替換地，這 種故障在被檢測(cè)到時(shí)可用來產(chǎn)生可被提供給另一子系統(tǒng)的組件故障檢測(cè)信號(hào)，該另一子系 統(tǒng)可儲(chǔ)存組件故障檢測(cè)信息和/或確定并控制如何處理所檢測(cè)到的故障。只要電路至少包括WOB檢測(cè)器112電路，組件故障檢測(cè)器120就可在具有或不具 有如上所詳述的WOB再平衡器的情況下使用。因此，WOB檢測(cè)器112可被視為是組件故障 檢測(cè)電路的一部分。換言之，組件故障檢測(cè)電路可被視為還包括本文中所述的WOB檢測(cè)器 112和組件故障檢測(cè)器120或類似的這種電路。圖10 (包括圖10A-10C)和圖11 (包括圖11A-11F)示出圖1的電感器Ll在200us 斷開的模擬。如從圖IOB和圖IlE可以理解，這將導(dǎo)致在Ll電感器斷開之后約40us SS故 障信號(hào)(在圖3中標(biāo)示)變高。在此示例中，當(dāng)比從PWM2_移至PWMl的脈沖多16個(gè)的脈 沖從PWMl fl^移(重定向)至PWM2時(shí)，SS故障變高。圖13是用于歸納可用來檢測(cè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的組件故障的本發(fā)明的各個(gè)方 法的高級(jí)流程圖。參看圖13，在步驟1302監(jiān)視多相DC-DC轉(zhuǎn)換器的通道的WOB狀況。步 驟1302與上述步驟1202相似，因此無需贅述。在步驟1304，取決于檢測(cè)到的WOB狀況來監(jiān) 視組件故障。例如，如果在預(yù)定時(shí)段期間WOB狀況之一比另一種WOB狀況多發(fā)生至少指定 次數(shù)，則在步驟1304可檢測(cè)到故障。預(yù)定時(shí)段可以是例如軟啟動(dòng)的指定初始部分。另外， 或替換地，預(yù)定時(shí)段可以是在DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期間周期性地重置的指定時(shí)間量。在另一 實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)段可以是最后的M個(gè)時(shí)鐘周期，從而導(dǎo)致組件故障檢測(cè)器實(shí)質(zhì)上監(jiān)視WOB 狀況的移動(dòng)平均。如上所述，如果例如DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器(例如Ll或L2)和/或驅(qū)動(dòng) 器-MOSFET級(jí)(例如DrMOSl或DrM0S2)或其一部分缺失、失效、不正確地連接或斷開，則組 件故障可發(fā)生。圖14是包括一對(duì)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器100的示例性系統(tǒng)(例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的一 部分的框圖，每一個(gè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器100還具有相應(yīng)的組件故障檢測(cè)器120。參照?qǐng)D14， 該系統(tǒng)包括例如母板的印刷電路板(PCB) 1402，其上定位有向每一個(gè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器100 提供Vdd (例如5V)和V輸入(例如12V)的AC/DC電源1410。Vdd和V輸入相同(例如12V) 也是可能的，在該情形中AC/DC電源僅需產(chǎn)生單個(gè)電壓電平。AC/DC電源1410可替換地定 位于PCB 1402之外。多相DC-DC轉(zhuǎn)換器100之一被示為用來產(chǎn)生第一電壓電平(Vf@_a)， 該電平被用來向中央處理單元(CPU) 1420供電。另一個(gè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器100被示為用來 產(chǎn)生第二電壓電平(Vf@_b)，該電平被用來向圖形處理單元(GPU) 1430供電或用來向第二 CPU(例如如經(jīng)常在具有多個(gè)CPU的服務(wù)器中實(shí)現(xiàn))供電。取決于CPU1420和GPU 1430的 功率要求，相同或不同。每個(gè)多相DC-DC轉(zhuǎn)換器100內(nèi)都有WOB再平衡器，其包括W0B檢測(cè)器112和脈沖路徑導(dǎo)向器114。圖14所示系統(tǒng)的部分可在還包括其它 模塊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用，其它模塊諸如但不限于存儲(chǔ)器(例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、閃 存、高速緩存等)、存儲(chǔ)設(shè)備(例如硬盤、DVD-R/RW、CD-R/RW或RAM)、有線接口模塊(例如 USB、RS-232串行端口、以太網(wǎng)卡)、被配置成使用無線協(xié)議(例如藍(lán)牙、WiFi、IEEE 802. 11 等)通信的無線接口模塊、顯示器等。 前面的描述是關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的。這些實(shí)施例是出于例示和描述的目的 提供的，但并非旨在是窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限于所公開的精確形式。許多修改和變體對(duì)本領(lǐng) 域技術(shù)人員將是顯而易見的。選擇和描述諸實(shí)施例是為了最佳地描述本發(fā)明的原理和實(shí)踐 應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明。相信略微的修改和變化在本發(fā)明的精神 和范圍內(nèi)，例如具有兩個(gè)以上通道/相位、和/或?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于除所示降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)渫?的DC/DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹Ｆ淠康氖?，本技術(shù)的范圍要由所附權(quán)利要求書及其等效方案來限定。
權(quán)利要求
一種供兩相DC DC轉(zhuǎn)換器使用的組件故障檢測(cè)電路，其包括脈寬調(diào)制器，其適于輸出第一脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM1輸出)和基本上與第一脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM1輸出)異相180°的第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM2輸出)，第一通道，包括具有輸入和輸出的第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOS1)，以及具有取決于所述第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOS1)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的第一電感器(L1)，第二通道，包括具有輸入和輸出的第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOS2)，以及具有取決于所述第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOS2)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的第二電感器(L2)，其中所述組件故障檢測(cè)電路包括超常失衡(WOB)檢測(cè)器，其適于檢測(cè)所述兩相DC DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的WOB狀況；以及組件故障檢測(cè)器，適于取決于所述WOB檢測(cè)器檢測(cè)到的WOB狀況檢測(cè)故障。
2.如權(quán)利要求1所述的組件故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述WOB檢測(cè)器適于 檢測(cè)在通過所述第一通道的電流比通過所述第二通道的電流大了超過指定閾值時(shí)的第一 WOB狀況，以及檢測(cè)在通過所述第二通道的電流比通過所述第一通道的電流大了超過指定閾值時(shí)的 第二 WOB狀況。
3.如權(quán)利要求1所述的組件故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述組件故障檢測(cè)器適于在 預(yù)定時(shí)段內(nèi)所述第一 WOB狀況和所述第二 WOB狀況之一的發(fā)生比另一種至少多指定次數(shù)的 情況下檢測(cè)故障。
4.如權(quán)利要求3所述的組件故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段包括軟啟動(dòng)的 指定初始部分。
5.如權(quán)利要求3所述的組件故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段在所述DC-DC轉(zhuǎn) 換器工作期間周期性地重置，和/或所述預(yù)定時(shí)段是所述DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期間的最后指 定數(shù)量個(gè)時(shí)鐘周期。
6.如權(quán)利要求1所述的組件故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述組件故障檢測(cè)器包括加 法/減法計(jì)數(shù)器，其被配置成在檢測(cè)到所述第一 WOB狀況時(shí)進(jìn)行加法計(jì)數(shù)和減法計(jì)數(shù)中的 一種計(jì)數(shù)，且在檢測(cè)到所述第二 WOB狀況時(shí)進(jìn)行加法計(jì)數(shù)和減法計(jì)數(shù)中的另一種計(jì)數(shù)。
7.—種供兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的方法，所述兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器包括脈寬調(diào)制器，其適于輸出第一脈寬調(diào)制信號(hào)(PWMlf^)和基本上與第一脈寬調(diào)制信號(hào) (PWMlf^)異相180°的第二脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM2輸出)，第一通道，包括具有輸入和輸出的第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl)，以及具有取決于所 述第一驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrMOSl)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的第一電感器(Li)，第二通道，包括具有輸入和輸出的第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrM0S2)，以及具有取決于所 述第二驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)(DrM0S2)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的第二電感器(L2)， 其中，所述方法包括(a)監(jiān)視所述兩相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的WOB狀況；以及(b)取決于所檢測(cè)到的WOB狀況監(jiān)視組件故障。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(a)包括(a. 1)檢測(cè)在通過所述第一通道的電流比通過所述第二通道的電流大了超過指定閾值 時(shí)的第一 WOB狀況，以及(a. 2)檢測(cè)在通過所述第二通道的電流比通過所述第一通道的電流大了超過指定閾值 時(shí)的第二 WOB狀況；以及步驟(b)包括如果在預(yù)定時(shí)段期間所述第一 WOB狀況和所述WOB狀況之一的發(fā)生比另 一種至少多指定次數(shù)，則檢測(cè)組件故障。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段在所述DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期間 周期性地重置，和/或所述預(yù)定時(shí)段是所述DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期間的最后指定數(shù)量個(gè)時(shí)鐘 周期。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括 當(dāng)檢測(cè)到所述第一和第二 WOB狀況之一時(shí)遞增計(jì)數(shù)值；當(dāng)檢測(cè)到所述第一和第二 WOB狀況中的另一種狀況時(shí)遞減所述計(jì)數(shù)值；以及 當(dāng)所述計(jì)數(shù)值超過指定閾值時(shí)檢測(cè)故障。
11.一種多相DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括脈寬調(diào)制器，適于輸出具有彼此不同相位的N個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，其中N > 2， N個(gè)通道，每一個(gè)通道都包括具有輸入和輸出的驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)以及具有取決于所述 驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的電感器，超常失衡(WOB)檢測(cè)器，其適于監(jiān)視N個(gè)通道內(nèi)的多個(gè)WOB狀況；以及 組件故障檢測(cè)器，其適于取決于由所述WOB檢測(cè)器檢測(cè)到的WOB狀況檢測(cè)故障。
12.如權(quán)利要求11所述的多相DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述組件故障檢測(cè)器適于在 預(yù)定時(shí)段期間所述WOB狀況之一的發(fā)生比所述WOB狀況中的另一種至少多指定次數(shù)的情況 下檢測(cè)故障。
13.如權(quán)利要求12所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段包括軟啟動(dòng)的指定 初始部分。
14.如權(quán)利要求13所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段在所述DC-DC轉(zhuǎn)換 器工作期間周期性地重置，和/或所述預(yù)定時(shí)段是所述DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期間的最后指定 數(shù)量個(gè)時(shí)鐘周期。
15.如權(quán)利要求11所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器被配置成響應(yīng) 于檢測(cè)到故障而關(guān)閉。
16.如權(quán)利要求11所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述組件故障檢測(cè)器被配置成響 應(yīng)于檢測(cè)到故障而輸出組件故障檢測(cè)信號(hào)。
17.一種供多相DC-DC轉(zhuǎn)換器使用的方法，所述多相DC-DC轉(zhuǎn)換器包括 脈寬調(diào)制器，適于輸出具有彼此不同相位的N個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，其中N > 2，N個(gè)通道，每一個(gè)通道都包括具有輸入和輸出的驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)以及具有取決于所述 驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的電感器， 其中所述方法包括(a)監(jiān)視所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的N個(gè)通道內(nèi)的多個(gè)WOB狀況；以及(b)取決于所檢測(cè)到的WOB狀況監(jiān)視組件故障。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括在預(yù)定時(shí)段期間所述WOB狀 況中的一種的發(fā)生比所述WOB狀況中的另一種至少多指定次數(shù)的情況下檢測(cè)組件故障。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段包括軟啟動(dòng)的指定初始部分。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)段在所述DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期 間周期性地重置，和/或所述預(yù)定時(shí)段是所述DC-DC轉(zhuǎn)換器工作期間的最后指定數(shù)量個(gè)時(shí) 鐘周期。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到組件故障而關(guān)閉所述DC-DC轉(zhuǎn)換器和/或另一電路。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到組件故障而輸出組件故障檢測(cè)信號(hào)。
23.—種系統(tǒng)，包括多相DC-DC轉(zhuǎn)換器，其適于將第一 DC電壓(V輸入)轉(zhuǎn)換成第二 DC電壓(Vfl^ )，其中所 述多相DC-DC轉(zhuǎn)換器包括脈寬調(diào)制器，適于輸出具有彼此不同相位的N個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，其中N > 2， N個(gè)通道，每一個(gè)通道都包括具有輸入和輸出的驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)以及具有取決于所述 驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)的輸出驅(qū)動(dòng)的端子的電感器，超常失衡(WOB)檢測(cè)器，其適于檢測(cè)所述多相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的WOB狀況，以及 組件故障檢測(cè)器，適于取決于所述WOB檢測(cè)器所檢測(cè)到的WOB狀況檢測(cè)故障； AC/DC電源，其適于產(chǎn)生所述第一 DC電壓(V輸入)，其中所述第一 DC電壓(V輸入)用于 向所述N個(gè)通道的驅(qū)動(dòng)器MOSFET級(jí)供電；以及處理單元，其適于由所述多相DC-DC轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的所述第DC電壓(Vflia)供電。
全文摘要
本文中所提供的是監(jiān)視多相DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的故障的電路、系統(tǒng)和方法。這可包括監(jiān)視DC-DC轉(zhuǎn)換器的通道的超常失衡(WOB)狀況，并取決于所檢測(cè)到的WOB狀況監(jiān)視組件故障。如果在預(yù)定時(shí)段期間WOB狀況之一比另一種WOB狀況多發(fā)生至少指定次數(shù)，則可檢測(cè)到故障。該DC-DC轉(zhuǎn)換器和/或另一電路可響應(yīng)于所檢測(cè)到的故障而關(guān)閉。另外或替換地，組件故障檢測(cè)信號(hào)可響應(yīng)于所檢測(cè)到的故障來輸出。
文檔編號(hào)G01R31/02GK101924464SQ201010213429
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者T·馬海爾 申請(qǐng)人:英特賽爾美國(guó)股份有限公司