阅读说明：本技术 多相降压调节器中的开路电流感测 (Open circuit current sensing in a multiphase buck regulator ) 是由 郭晶虹 H·胡 T·吴 M·奥迪西尼 B·唐 H·佐杰尔 于 2019-08-01 设计创作，主要内容包括：本公开涉及多相降压调节器中的开路电流感测。例如,一种多相电压调节器,包括多个功率级、多个电流感测电路、控制器以及在控制器和一个或多个电流感测电路之间运行的电流感测接口。电流感测接口包括用于耦合至电流感测接口且被配置为支持单端或差分电流感测的每个电流感测电路的独立线路。调节器还包括多个上拉电路,每个上拉电路均连接至其中一条电流感测接口线路,并且具有比与其连接的线路更高的阻抗。控制器的故障检测电路基于连接至该线路的上拉电路确定电流感测接口线路中的对应一条是否具有开路故障,开路故障将线路上的电压上拉超过预定量。(The present disclosure relates to open circuit current sensing in a multi-phase buck regulator. For example, a multi-phase voltage regulator includes a plurality of power stages, a plurality of current sensing circuits, a controller, and a current sensing interface operating between the controller and one or more of the current sensing circuits. The current sensing interface includes independent lines for each current sensing circuit coupled to the current sensing interface and configured to support single ended or differential current sensing. The regulator also includes a plurality of pull-up circuits, each pull-up circuit connected to one of the current sensing interface lines and having a higher impedance than the line connected thereto. A fault detection circuit of the controller determines whether a corresponding one of the current sensing interface lines has an open fault that pulls up a voltage on the line by more than a predetermined amount based on a pull-up circuit connected to the line.)

多相降压调节器中的开路电流感测

技术领域

本公开总体上涉及检测电路领域，并且更具体地，涉及多相降压调节器中的开路电流感测。

背景技术

在多相和并联变流器类型的电压调节器中存在许多故障条件，电压调节器在特定条件下仍可以提供调节，但在操作条件改变时会失效。在一些情况下，如果故障条件未被检测到并且电压调节器的操作显著超出其操作极限，则故障可能是灾难性的，并且可能导致严重的放热事件，其中部件和系统损坏可发出警报，甚至会引发更严重的事件。除输出电压感测电路外，电压调节器还利用电流感测电路，其能够使控制器监控流经调节器中的关键部件(诸如电源开关或输出感测器)的电流，以进行调节、控制、遥测和保护。在开路电流感测线路的情况下，通过故障制造或部件故障，控制器可能无法检测到开路电流感测线路故障，控制器将继续操作电压调节器，如同不存在故障一样，但具有故障电流感测信息。通过利用故障电流感测信息进行操作，电压调节器会显著超出功率部件的操作极限而进行操作。

因此，需要一种机制来检测多相和并联变流器类型的电压调节器中的开路电流感测线路。

发明内容

根据多相电压调节器的一个实施例，多相电压调节器包括：多个功率级，每个功率级均被配置为将相电流传送至负载；多个电流感测电路，每个电流感测电路均被配置为提供电流感测信号，其表示由耦合至电流感测电路的功率级传送给负载的相电流；控制器，被配置为至少部分地基于由电流感测电路提供的电流感测信号来控制多个功率级，以调节提供给负载的输出电压；电流感测接口，在控制器与一个或多个电流感测电路之间运行，电流感测接口包括用于与电流感测接口耦合的并且被配置为支持单端电流感测或差分电流感测的每个电流感测电路的独立线路；以及多个上拉电路，每个上拉电路均连接至一条电流感测接口线路，并且具有比与该上拉电路连接的线路更高的阻抗。控制器包括故障检测电路，故障检测电路被配置为基于连接至电流感测接口线路中的个别一条线路的上拉电路来确定该线路是否具有开路故障，其中开路故障将该线路上的电压上拉超过预定量。

电流感测接口可包括用于与电流感测接口耦合且被配置为支持单端电流感测的每个电流感测电路的独立的单电流感测线路，并且上拉电路可连接至单电流感测线路中的对应一条。

电流感测接口可包括用于与电流感测接口耦合且被配置为支持差分电流感测的每个电流感测电路的独立的电流感测线路和独立电流参考线路，并且上拉电路可连接至电流感测线路中的对应一条。

电流感测接口可包括用于与电流感测接口耦合且被配置为支持差分电流感测的每个电流感测电路的独立的电流感测线路和独立的电流参考线路，并且上拉电路可连接至电流参考线路中的对应一条。

单独或组合地，电流感测接口可包括用于与电流感测接口耦合且被配置为支持差分电流感测的每个电流感测电路的独立的电流感测线路和独立的电流参考线路，并且第一上拉电路可连接至电流感测线路中的对应一条，而第二上拉电路可连接至电流参考线路中的对应一条。

单独或组合地，至少一个电流感测电路可以是包括与电感器并联耦合的RC网络的DCR(直流电阻)传感器，其中电容器两端的电压与电感器的寄生DCR两端的压降以及电感器电流成比例。电流感测接口可被配置为支持差分电流感测，并且可以包括耦合至RC网络的电容器的第一端子的电流感测线路和耦合至电容器的第二端子的电流参考线路。上拉电路可连接至电流感测线路，上拉电路可连接至电流参考线路，或者第一上拉电路可连接至电流感测线路而第二上拉电路可连接至电流参考线路。

单独或组合地，至少一个电流感测电路可以是与对应功率级集成的单端输出电流镜传感器，电流感测接口可包括被配置为支持单端电流感测的单电流感测线路，并且上拉电路可连接至单电流感测线路。

单独或组合地，至少一个电流感测电路可以是与对应功率级集成的差分输出电流镜传感器，并且电流感测接口可被配置为支持差分电流感测，并且可以包括连接至差分输出电流镜传感器的第一输出节点的电流感测线路和连接至差分输出电流镜传感器的第二输出节点的电流参考线路。上拉电路可连接至电流感测线路，上拉电路可连接至电流参考线路，或者第一上拉电路可连接至电流感测线路而第二上拉电路可连接至电流参考线路。

单独或组合地，至少一个上拉电路可包括位于控制器附近的分立上拉电阻器。

单独或组合地，至少一个上拉电路可与控制器集成。

单独或组合地，至少一个上拉电路可包括上拉电阻器、晶体管或与控制器集成的电流源。

单独或组合地，开关可耦合至至少一个上拉电路，并且当多相电压调节器正在调节提供给负载的输出电压时，开关被配置为将至少一个上拉电路与电流感测接口线路断开。

单独或组合地，当一个或多个上拉电路由开关使能且多相电压调节器正在调节提供给负载的输出电压时，控制器可被配置为忽略从电流感测接口获取的电压测量。

单独或组合地，故障检测电路可包括比较器电路，比较器电路被配置为将在电流感测接口上得到的电压测量与阈值检测电压进行比较，以确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障。

单独或组合地，控制器可包括被配置为将电流感测接口上的模拟电压测量转换成对应数字值的ADC(模数转换器)，并且故障检测电路可被配置为基于数字值是否落在预定范围外来确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障。

单独或组合地，故障检测电路可被配置为在多相电压调节器的启动模式期间确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障。

单独或组合地，多相电压调节器可被配置为在退出启动模式之后以及在响应由多相电压调节器接收的电压调节器使能信号之后开始调节提供给负载的输出电压，并且故障检测电路可以被配置为在多相电压调节器退出启动模式之后以及在多相电压调节器响应电压调节器使能信号之前确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障。

单独或组合地，响应于故障检测电路检测到电流感测接口线路中的对应一条具有开路故障，控制器可被配置为执行以下至少之一：在状态寄存器中设置故障；模拟或调零在对应电流感测接口线路上检测到开路故障的功率级的相电流；禁用在对应电流感测接口线路上检测到开路故障的功率级，同时继续通过其它功率级调节提供给负载的输出电压；以及关闭控制器。

根据操作多相电压调节器的方法的一个实施例，多相电压调节器具有：多个功率级，每个功率级均被配置为将相电流传送至负载；多个电流感测电路，每个电流感测电路均被配置为提供电流感测信号，表示由耦合至电流感测电路的功率级传送给负载的相电流；以及电流感测接口，在控制器以及电流感测电路中的一个或多个电流感测电路之间运行，电流感测接口包括用于与电流感测接口耦合且被配置为支持单端电流感测或差分电流感测的每个电流感测电路的独立线路，该方法包括：将独立的上拉电路连接至电流感测接口线路中的各个线路，上拉电路具有比与该上拉电路连接的电流感测接口线路更高的阻抗；以及基于连接至电流感测接口线路中的个别一条线路的上拉电路来确定该线路是否具有开路故障，其中开路故障将该线路上的电压上拉超过预定量。

该方法可进一步包括：当多相电压调节器正在调节提供给负载的输出电压时，禁用至少一个上拉电路。

单独或组合地，该方法可进一步包括：当至少一个上拉电路被使能并且多相电压调节器正在调节提供给负载的输出电压时，忽略在电流感测接口上得到的电压测量。

单独或组合地，确定电流感测接口线路中的对应一条是否具有开路故障可包括：将在电流感测接口上得到的电压测量与阈值检测电压进行比较。

单独或组合地，该方法可进一步包括：将在电流感测接口上得到的模拟电压测量转换为对应的数字值，其中基于数字值是否落在预定范围外，可确定电流感测接口线路中的个别一条具有开路故障。

单独或组合地，确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障可包括：在多相电压调节器的启动模式期间，确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障。

单独或组合地，该方法可进一步包括：在退出启动模式之后以及在响应由多相电压调节器接收的电压调节器使能信号之后，开始调节提供给负载的输出电压，并且确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障可包括：在多相电压调节器退出启动模式之后以及在多相电压调节器响应电压调节器使能信号之前，确定电流感测接口线路中的个别一条是否具有开路故障。

单独或组合地，该方法可进一步包括：响应于确定电流感测接口线路中的个别一条具有开路故障，执行以下至少之一：在状态寄存器中设置故障；模拟或调零在对应电流感测接口线路上检测到开路故障的功率级的相电流；禁用在对应电流感测接口线路上检测到开路故障的功率级，同时继续通过其它功率级调节提供给负载的输出电压；以及关闭控制器。

本领域技术人员将在阅读以下详细描述和查看附图之后意识到附加特征和优势。

附图说明

附图的元素不一定相对于彼此成比例。相似的参考标号表示对应的相似部分。各个所示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排除。实施例在附图中示出并在下面的说明书中详细描述。

图1示出了具有开路电流感测接口线路故障检测的多相电压调节器的实施例的框图。

图2示出了用于检测开路电流感测接口线路的上拉电路的实施例的框图。

图3示出了差分开路电流感测接口线路故障检测电路的实施例的框图。

图4示出了单端开路电流感测接口线路故障检测电路的实施例的框图。

图5示出了用作开路电流感测接口线路故障检测机制的一部分的基于DCR的电流感测电路的实施例的框图。

图6示出了用作开路电流感测接口线路故障检测机制的一部分的基于集成差分电流镜的传感器的实施例的框图。

图7示出了用过开路电流感测接口线路故障检测机制的一部分的基于集成单端电流镜的传感器的实施例的框图。

具体实施方式

本文所述的实施例提供了一种用于检测多相电压调节器中的开路电流感测线路(在单端或差分电流感测的情况下)和/或开路电流参考线路(在差分电流感测的情况下)的机制。可以在多相电压调节器的通电期间、在调节提供给负载的输出电压期间、或者在通电之后且在电压调节器开始调节输出电压之前检测开路电流感测或参考线路。本文所述的开路线路检测机制能够使控制器识别电压调节器的哪个相位具有开路电流感测和/或参考线路。控制器可例如通过以下方式响应检测到的开路线路故障：在状态寄存器中设置故障，模拟或调零检测到开路故障的功率级的相电流，禁用检测到开路故障的功率级，同时继续通过其他功率级调节提供给负载的输出电压，关闭控制器等。

本文使用的术语“线路”描述了在调节器功率级的电流感测电路装置与对应控制器输入引脚之间的特定物理连接。本文所述的线路可包括单个PCB(印刷电路板)迹线、横跨多个PCB的多条迹线以及承载相同电信号的连接器等。这种物理连接还可以描述为信号、连接、电线、迹线、接口、节点等。在每一种情况下，开路电流感测或参考“线路”表示电流感测电路装置和对应控制器输入引脚之间的相关连接不是电气连接。

图1示出了多相电压调节器(VR)100的一个实施例。多相VR 100包括多个功率级102和用于控制各个功率级102的操作的控制器104，以便调节提供给负载106的输出电压(Vout)。功率级102可经由相应的电感器Lx且经由输出电容器Cout连接至负载106，输出电容器Cout可物理地实施为单个电容器或一组电容器。负载106可以是要求一个或多个调节电压的电子系统，诸如处理器、ASIC(专用集成电路)、存储器等，或者负载106可以是另一电压调节器，例如在多级VR的情况下。

多相VR 100的功率级102包括连接在输入电压(Vin)和参考电位(诸如地)之间的相应的高侧和低侧开关器件HSx、LSx。高侧和低侧开关器件HSx、LSx在公共节点处耦合至对应的输出电感器Lx，并且功率级102还包括被配置为驱动该功率级102的高侧和低侧开关器件HSx、LSx的相应栅极的驱动电路装置108。功率级102被配置为响应于输入至功率级102的控制信号(诸如PWM信号(PWMx))通过对应的电感器Lx将相电流i_phX输出至负载106。

控制器104生成输入至功率级102的控制信号，并设置控制信号的开关频率。例如，控制器104可包括用于生成提供给相应功率级102的PWM控制信号的PWM(脉宽调制)电路装置110。

控制器104还可以包括电流感测和平衡电路装置112，用于感测功率级102的对应相电流i_phX，并将感测到的电流信息转换为相电流信息。电流感测和平衡电路装置112将相电流信息转换为对每个对应功率级102的占空比的调整，用于调整传送给负载106的相电流，使得相电流保持平衡。

控制器104可包括电压位置单元114，用于通过斜升(ramping)目标电压来控制从一个VID到另一VID的变化，“VID”是提供给多相VR 100用于实施电源电压变化的电压识别信息。电压位置单元114可包括自适应电压定位(AVP)电路，用于将来自电流感测和平衡电路装置112的相电流信息转换为与设定点的偏移，以基于负载电流设置调节器目标电压。电压位置单元114还可以包括用于将VID信息转换为目标电压的VID接口以及用于基于由VID接口提供的目标电压信息和由AVP电路提供的偏移信息设置多相VR 100的目标电压(Vtgt)的逻辑。

控制器104可包括用于感测输入至控制器104的输出电压反馈Vsen的电压感测单元116以及用于确定输出电压反馈Vsen与由电压位置单元114提供的目标电压Vtgt之间的误差的电压误差电路。控制器104可实施PID(比例-积分-微分)或类似控制电路，其具有标准前馈控制，用于将误差电压、目标电压Vtgt和感测的电压反馈Vsen转换为提供给多相PWM110的数字表示。

多相VR 100还包括电流感测(Isense)电路118。电流感测电路118耦合至相应的功率级102，并提供表示由耦合至该电流感测电路118的功率级102传送到负载106的相电流i_phX的电流感测信号(Isenx)。控制器104被配置为控制功率级102，以至少部分地基于由电流感测电路118提供的电流感测信号Isenx调节提供给负载106的输出电压Vout。例如，控制器104可被配置为至少基于由对应电流感测电路118提供的电流感测信号Isenx而不是基于由与其他功率级102相关联的电流感测电路118提供的电流感测信号来控制给定功率级102。在一个实施例中，控制器104被配置为至少基于由对应的电流感测电路118提供的电流感测信号Isenx以及由与其他功率级102相关联的电流感测电路118提供的一个或多个电流感测信号来控制给定功率级102。

在控制器104和至少一个电流感测电路118之间运行的电流感测接口120将对应的电流感测信号Isenx承载到控制器104。电流感测接口120包括用于耦合至电流感测接口120的每个电流感测电路118的一条或多条独立的线路122。例如，在单端电流感测的情况下，电流感测接口120具有耦合至对应电流感测电路118的单电流感测线路，并且被配置为支持单端电流感测。在差分电流感测的情况下，电流感测接口120具有耦合至对应电流感测电路118的电流感测线路和电流参考线路，并且被配置为支持差分电流感测。仅为了便于说明，在图1中示出一条线路122耦合至相应的电流感测电路118。根据控制器104是支持单端电流感测还是差分电流感测，所示线路122可表示如上所述的一条线路或一对线路。

在每种情况下，如果电流感测接口线122中的对应一条具有开路故障，例如，由于制造故障或部件故障，则控制器104的对应电流感测输入Isenx'将不具有精确的相电流信息。控制器104处的故障相电流信息可导致许多问题。

为了缓解电流感测接口120上的开路故障，多相VR 100包括连接至电流感测接口120的一条或多条线路122的独立上拉电路124。有利地，如图1所示，多相VR 100包括用于每条线路122的上拉电路124。上拉电路124的阻抗高于与上拉电路124连接的相应线路122。例如，上拉电路124可具有至少为100kΩ、至少为150kΩ或更高的阻抗。电流感测接口线路122具有相对较低的阻抗，例如几百Ω或更小。这样，连接至没有开路故障的电流感测接口线路122的上拉电路124在电流感测接口线路122上引入小的测量误差，这是因为与上拉电路相比，线路122为控制器104呈现显著较低阻抗路径，因此将阻止该线路122上的电压大幅上升。在开路电流感测接口线路122的情况下，连接至开路线路122的上拉电路124将使线路122上的电压大幅度上拉，使得在控制器104的对应电流感测输入Isenx'处出现明显的大电流。

控制器104包括故障检测电路126，用于基于连接至线路122的上拉电路124确定电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障，其中开路故障将线路122上的电压上拉超过预设量。故障检测电路126可直接从对应的控制器输入Isenx’接收电流感测信息作为输入，或者可以从电流感测和平衡电路装置112接收经过处理的相电流信息。用虚线框示出故障检测电路126，以指示故障检测电路126的输入可直接来自对应的控制器输入Isenx'或电流感测和平衡电路112。

控制器104可对所有相位独立地执行开路故障检测。在电流感测接口线路122上没有开路故障的情况下，线路阻抗足够低，使得电流感测接口线路122将信号驱动到正确的电压电平，并且连接至线路122的上拉电路124对电压电平几乎没有影响。然而，如果电流感测接口线路122具有开路故障，则连接至线路122的上拉电路124将线路122上的电压上拉被故障检测电路126检测的量。图1中用虚线框示出上拉电路124，以指示上拉电路124可以在控制器104外部或内部。

图2示出了上拉电路124的一个实施例。根据该实施例，每个上拉电路124包括位于控制器104附近的分立上拉电阻器Rx。即，分立电阻器Rx物理地定位为靠近控制器104，以便有效地检测沿电流感测接口线122的大部分长度的开路故障。上拉电路124可代替地与控制器104集成。例如，每个上拉电路124可以是与控制器104集成的上拉电阻器、晶体管或电流源。

图2还示出用于第一功率级102的电流感测接口线路122具有由图2中的标签“X”指示的开路故障的场景。在该示例场景中，其他电流感测接口线路122不具有开路故障。如上文所解释的，连接至不具有开路故障的电流感测接口线路122的上拉电路124在对应的电流感测接口线路122上引入小的测量误差。然而，连接至具有开路故障的第一电流感测接口线路122的上拉电路124将线路上的电压上拉到Vup-R1*iR1，其中Vup是施加于上拉电路124的电源电压，以及iR1是流过分立电阻器R1的电流。上拉电源电压Vup可以是多相VR 100的输入电压Vin或不同的电源电压。具有开路故障的电流感测接口线路122上的上拉电压使得在控制器104的对应电流感测输入Isen1'处出现明显的大电流，该电流由控制器104中包括的故障检测电路126检测。一般地，在控制器104和电流感测电路118之间运行的一条或多条电流感测接口线路122可具有开路故障，该开路故障可由故障检测电路126连同对应的上拉电路124检测到。

图3示出了包括在VR控制器104中的故障检测电路126的一个实施例。根据该实施例，故障检测电路126包括与对应上拉电路124相关联的比较器电路200。比较器电路200被配置为将电流感测接口120上进行的电压测量与阈值检测电压(Vthresh)进行比较，以确定电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障。对于差分电流感测，提供电流感测线路Isensex和电流参考线路Irefx。比较器(comp)202耦合至对应线路122。在差分电流感测的情况下，可以为一条或两条线路122提供上拉电路124。例如，单个上拉电路124可连接至电流感测线路Isenx或电流参考线路Irefx。在该实施例中，可以在具有上拉电路124的线路122上检测到开路故障，但不在另一条线路122上检测到。在另一实施例中，在差分电流感测的情况下，可为两条线路122提供上拉电路124。例如，第一上拉电路124可连接至电流感测线路Isenx，并且第二上拉电路124可连接至相关联的电流参考线路Irefx。

图3所示的上拉电路124被示出实施为一对上拉电阻器Rxa、Rxb，它们被配置用于差分电流感测。晶体管、电流源或其他有源电路装置可替代上拉电阻器Rxa、Rxb使用，其中上拉功能是提供弱偏压，使得在标称操作期间存在低阻抗时，由于上拉的存在而使感测线路上的电压将不会显著偏离，但在由于开路故障而存在高阻抗时，感测线路上的电压将从其标称值显著升高，并由于这种升高可检测到开路感测电压。上拉电阻器Rxa、Rxb耦合至对应比较器202的一个输入。另一比较器输入被耦合至阈值检测电压Vthresh。如果电流感测接口线路Isenx或Irefx具有开路故障，则对应的上拉电路Rxa、Rxb将对应比较器输入上拉至超过阈值检测电压Vthreh的电压电平，使得比较器202输出开路故障检测信号(“开路故障检测”)。

如本文先前所解释的，控制器104的对应电流感测输入IsenxX'、Irefx'被放大器(amp)204放大并且通过ADC(模数转换器)206转换为数字信号Isenx_dig，用于通过包括在VR控制器104中的电流感测和平衡电路装置112进行处理。图3所示的放大器204和ADC 206可以是电流检测和平衡电路装置112的一部分，或者可以通过控制器104实施为与电流感测和平衡电路112分开实施。

代替使用由比较器电路200实施的直接比较来实施故障检测电路126，故障检测电路126可以代替地使用ADC输出Isenx_dig。根据该实施例，故障检测电路126可基于与电流感测接口线路122中的对应一条线路相关联的数字值是否落在预定范围外来确定该线路是否具有开路故障。在电流感测接口线路122上没有开路故障的情况下，从这些线路进行的电压测量应落在预定范围内。检测落在预定范围外的数字值是对应电流感测接口线路122上的开路故障的指示。

不论故障检测实施的类型(基于比较器、基于ADC等)，针对一个或多个上拉电路124，控制器104可包括开关208，开关208耦合在对应的上拉电路124和与该上拉电路124耦合的电流感测接口线路122之间。当多相VR 100正在调节提供给负载106的输出电压Vout时，控制器104可打开开关208以使上拉电路124与电流感测接口线路122断开，从而避免由上拉电路124引入的电流信号误差。当通过开关208使能上拉电路124且多相VR 100正在调节提供给负载106的输出电压Vout时，控制器104可忽略从电流感测接口线路122得到的电压测量。在这种情况下，控制器104在调节模式时寻找具有开路故障的电流感测接口线路122，因此从这些线路得到的电压测量可具有由上拉电路124引入的微小误差并且可以忽略。根据由上拉电路124引入的误差的大小，控制器104可在上拉电路124耦合至电流感测接口线路122时代替使用具有或不具有补偿或校正的电压测量。

图4示出了控制器104中包括的故障检测电路126的另一实施例。图4所示的实施例与图3所示的实施例相似。然而，不同的是，控制器104被配置为单端电流感测。根据该实施例，单电流感测线路Isensex连接至对应的上拉电路124。在图4中，对应的上拉电路124被示为实施为上拉电阻器Rx。然而，晶体管或电流源可用于替代上拉电阻器Rx。在每种情况下，单端上拉电路124耦合至比较器202的一个输入。另一比较器输入耦合至阈值检测电压Vthresh。如果单端电流感测线路Isenx具有开路故障，则上拉电路124将比较器输入上拉至超过阈值检测电压Vthresh的电压电平，使得比较器202输出开路故障检测信号(“开路故障检测”)。与图3所示的实施例相同，可通过由控制器104控制的开关208，使单端上拉电路124与对应的单端电流感测线路Isensex断开。

下文描述的是用于感测由多相VR 100的功率级102输出的电流的电流感测电路118的实施例。如本文先前所描述的，电流感测电路118以差分或单端方式提供电流感测信号(Isenx)，电流感测信号表示由耦合至电流感测电路118的功率级102传送给负载106的相电流i_phX。可以使用任何标准电流感测电路。

图5示出至少一个电流感测电路118被实施为DCR(直流电阻)传感器的实施例。DCR传感器包括与连接至对应功率级102的输出电感器Lx并联耦合的RC网络。DCR传感器利用输出电感器Lx(或者类似地，变压器的绕组)的固有电阻(dcr)以及RC网络。选择RC网络的电容器C和感测电阻器R，使得来自DCR传感器的电压输出V_DCR可用于估计通过输出电感器Lx(或变压器绕组)的电流i_L。即，RC时间常数可与L/dcr相匹配。差分电压V_DCR与iL*dcr成比例。

对于基于DCR的电流感测电路，电流感测接口120可被配置为支持差分电流感测。在这种情况下，电流感测线路Isensex可耦合至RC网络的电容器C的第一端子，并且电流参考线路Irefx可耦合至电容器C的第二端子。可以为一条或两条线路122提供上拉电路124。例如，单个上拉电路124可连接至电流感测线路Isensex或电流参考线路Irefx。在该实施例中，可以在具有上拉电路124的线路122上检测到开路故障，但在另一线路122上检测不到开路故障。在另一实施例中，可为两条线路122提供上拉电路124。例如，第一上拉电路124可连接至电流感测线路Isensex，并且第二上拉电路124可连接至相关联的电流参考线路Irefx。在每种情况下，Irefx电压等于Vout，并且Isenx电压等于Vout+iL*dcr。

图6示出了至少一个电流感测电路118被实施为与对应功率级102集成的差分输出电流镜传感器的实施例。差分输出电流镜传感器包括镜电路300，其对功率级102的高侧电流iHS或低侧电流iLS进行镜像，以将对应的相电流i_phX重构到耦合至该功率级102的电流感测线路Isensex上。差分输出电流镜传感器还包括电压参考源302，用于生成驱动相关联的电流参考线路Irefx的参考电压Vref。参考电压Vref可由集成功率级102内部或外部提供，并与对应的相电流i_phX成比例。差分输出电流镜传感器的输出可以是来自镜电路300的电流或电压。

对于这种基于差分电流镜的电流感测电路，电流感测接口120可被配置为支持差分电流感测，并且包括连接至差分输出电流镜传感器的第一输出节点304的电流感测线路Isensex以及连接至差分输出电流镜传感器的第二输出节点306的电流参考线路Irefx。可以为一条或两条线路122提供上拉电路124。例如，单个上拉电路124可连接至电流感测线路Isensex或电流参考线路Irefx。在该实施例中，可以在具有上拉电路124的线路122上检测到开路故障，但在另一线路122上检测不到开路故障。在另一实施例中，可为两条线路122提供上拉电路124。例如，第一上拉电路124可连接至电流感测线路Isensex，并且第二上拉电路124可连接至相关联的电流参考线路Irefx。

图7示出了电流感测电路118的另一实施例。图7所示的实施例与图6所示的实施例相似。然而，不同的是，电流感测电路118被实施为与对应功率级102集成的单端输出电流镜传感器。根据该实施例，为对应的功率级102提供被配置为支持单端电流感测的单电流感测线路Isensex，并且上拉电路124连接至单电流感测线路Isensex。

下文描述当VR控制器104可实施本文前面描述的开路故障检测机制时的实施例。控制器104可配置故障检测电路126，以在多相VR 100的启动模式期间确定电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障。在启动模式期间，相电流i_phx预期是可忽略的。因此，任何对应电流感测接口线路122上的开路故障可容易被对应的上拉电路124检测到，在该线路122上注入不可忽略的电流并且由包括在VR控制器104中的故障检测电路126检测该不可忽略的电流。

在退出启动模式之后，向多相VR 100发送VR使能信号，以指示VR可以开始调节提供给负载106的输出电压Vout。在响应VR使能信号之前，控制器104可配置故障检测电路126，以确定电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障。这可以附加地或备选地配置故障检测电路126，以确定在启动模式期间电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障。

在响应VR使能信号之后以及在开始调节提供给负载106的输出电压Vout之后，控制器104可配置故障检测电路126，以确定电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障。这可以附加地或备选地配置故障检测电路126，以确定在启动模式期间和/或在退出启动模式之后且在响应VR使能信号之前，电流感测接口线路122中的对应线路是否具有开路故障。当多相VR 100正在调节提供给负载106的输出电压Vout时，控制器104可将上拉电路124与电流感测接口线路122断开，例如，如本文先前所述通过打开连接在上拉电路124和电流感测接口120之间的开关208。

响应于故障检测电路126检测到电流感测接口线路122中的对应线路具有开路故障，VR控制器104可采取一个或多个动作。例如，控制器104可采取以下一个或多个动作：在控制器104的状态寄存器中设置一个故障，以指示其中一个相位具有开路故障；模拟或调零已在对应电流感测接口线路122上检测到开路故障的功率级102的相电流i_phX；禁用已在对应电流感测接口线路122上检测到开路故障的功率级102，同时继续通过其他功率级102调节提供给负载106的输出电压Vout；以及关闭控制器104。

诸如“第一”、“第二”等的术语用于描述各种元件、区域、部分等，并且不用于限制。相似术语在说明书中表示相似的元件。

如本文所使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，表示存在所提元件或特征的存在，但不排除附加元件或特征。冠词“一个”和“该”用于包括复数和单数，除非上下文另有明确说明。

应理解，除非另有特别说明，否则本文所述各种实施例的特征可以彼此结合。

尽管本文示出和描述了具体实施例，但本领域技术人员应理解，可以用各种替代实施方式和/或等效实施方式来替代所示和所述的具体实施例，而不背离本发明的范围。本申请用于覆盖本文讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，本发明仅通过权利要求及其等效物来限制。