CN108696120B - 电源相、多相电源和控制多相电源的方法 - Google Patents

电源相、多相电源和控制多相电源的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种电源相、多相电源和控制多相电源的方法。该多相电源电路包括将输入电压转换成相应的输出电压来向负载供电的多个相。多相电源的第一相包括具有例如高侧开关电路和低侧开关电路的核心电源电路。在正常工作期间，核心电源电路将输入电压转换成相应的输出电压以向负载供电。为了针对核心电源电路提供故障模式保护并且防止第一相会产生危险的过电压状况的故障模式，第一电源相包括被布置在输入电压源与核心电源电路之间的输入电压开关电路。输入电压开关电路提供了一种在故障模式期间防止输入电压被传送至核心电源电路的方式。

Description

电源相、多相电源和控制多相电源的方法
技术领域
本公开涉及电源的领域，具体地涉及多相电源及其控制。
背景技术
常规的多相电源可以包括一个或更多个DC(直流)至DC转换器以产生相应的输出电压来向负载供电。可以并联操作多相电源中的任意数目的相以产生向负载供电的输出电压。
一种类型的DC至DC转换器是单级功率转换器系统。顾名思义，在单级功率转换器系统中，每个相包括将输入电压例如48V DC(伏直流电)转换成相应的目标输出电压例如1伏DC来向负载供电的单个功率转换器。
另一种类型的DC至DC转换器是所谓的两级功率转换器系统。顾名思义，两级功率转换器系统包括两个功率转换器级以产生相应的输出电压。作为示例，第一功率转换器级通常将输入电压例如48V DC转换成中间电压例如12V DC。第二功率转换器级将中间电压例如12V DC转换成目标输出电压例如1伏DC。每级可以是不同的功率转换器拓扑。对于第二级，通常使用多相降压转换器拓扑。因此，该系统将48V DC转换成1V DC。
在某些情况下，相应的多相电源可以被配置成监测其自身的健康状况。响应于检测到其中发生故障的状况，可以将电源中的所有相去激活以防止损坏多相电源和/或由输出电压驱动的负载。
发明内容
本公开内容包括以下观察：控制相并且防止由出故障的多相电源引起的损坏的常规技术存在缺陷。例如，如前所述，可以使用常规的单级功率转换器系统(例如降压转换器拓扑)将输入电压例如48V DC转换成1伏DC来向负载供电。这种常规的单级电源容易出现故障状况，在该故障状况下，该相中的相应的高侧开关电路被卡(出故障)在导通状态，这可能导致48V DC的输入电压变成输出电压而不是1V DC的下转换输出。输出48V DC代替1V DC的该故障状况是不期望的，这是因为在故障状况期间无意地输出这样高的输出电压(例如48VDC)将可能对由相应的功率转换器系统供电的任何电路造成严重损坏。
另外，如前所述，在某些情况下，常规功率转换器可以包括两个级——将48伏DC转换成中间电压例如12V DC的第一级和将12V DC转换成1V DC的第二级。这种两级转换器可以提供一定量的保护和故障隔离，以防止输入电压例如48V DC被无意地输出至远程服务器受电设备。例如，在故障期间，第二级可能出故障并将12V DC代替1V DC输出至负载。在故障状况期间从应该输出仅1V DC的输出端口无意地输出12V DC(尽管远小于单级转换器的上述故障情况下的48V DC)也可能对相应的受电设备造成严重损坏。此外，除了容易出现如上所述的故障以外，这种两级功率转换器电路的另一缺点是电源电路潜在地是单级转换器尺寸的两倍，这是因为它包括两个转换器。
本文描述的实施方式包括防止相应的电源由于相应的电源相的故障而损坏负载的新颖方式。
更具体地，本文描述的实施方式包括多相电源电路，该多相电源电路将接收到的输入电压转换成相应的输出电压以向负载供电。多相电源的第一电源相包括包含例如高侧开关电路和低侧开关电路的核心电源电路。在正常工作期间，核心电源电路(例如降压转换器的高侧开关电路和低侧开关电路的组合)接收输入电压并将输入电压转换成相应的输出电压以向负载供电。为了针对核心电源电路提供故障模式保护并且防止产生危险过电压状况的故障模式，第一电源相包括被布置在输入电压源与第一相中的高侧开关电路之间的输入电压开关电路。在工作期间，输入电压开关电路提供了选择性地隔离从电压源接收到的输入电压与高侧开关电路的方式。
例如，在一个实施方式中，当针对某相检测到故障模式时，相应相中的输入电压开关电路(隔离电路)被设置为关断状态以防止输入电压被传送至该相中的核心电源电路。在这样的情况下，防止了相应的故障电源相将危险的高电压输出至相应的负载。相反，当未检测到故障时，相应相中的输入电压开关电路被设置为导通状态以将输入电压传送至相应的核心电源电路。在后一种情况下，第一电源相将接收到的输入电压转换成适当的输出电压以向相应的负载供电。再次，如上所述，检测到相应的故障会导致将输入电压开关电路转变至关断状态，以防止输入电压被传送至该相中的核心电源。
在一个实施方式中，多相电源中的每个相包括监测器电路，该监测器电路能够操作成监测监测器电路所驻留的相应相的健康状态。另外或可替选地，监测器电路可以监测多相电源中的一个或更多个其他相中的任一相的健康状况。每个相还包括控制器电路。响应于检测到由所监测的相的健康状态指示的故障，该相中的控制器电路将输入电压开关电路去激活为关断状态。因此，一旦在给定相中检测到故障，本文中的实施方式就包括将相应相中的输入电压开关电路去激活以防止输入电压被传送至相应相的产生输出电压的核心电源电路。
根据另外的实施方式，应当注意的是，特定相中的监测器电路可以被配置成监测任何合适的参数。例如，在一个实施方式中，监测器电路监测通过输入电压开关电路传送至该相的核心功率转换器中的相应高侧开关电路的电流(例如经由激活的输入电压开关电路来自电压源的电流)的幅值。响应于经由开关的电流的幅值大于阈值的故障状况，(经历过电流状况的)该相中的控制器电路将输入电压开关电路去激活为关断状态。输入电压开关电路的关断状态将该相的高侧开关电路电隔离以阻止接收输入电压。因此，在这样的情况下，经历故障的相的核心电源电路(例如包括高侧开关电路和低侧开关电路的降压转换器)不能生成输出电压或有助于产生输出电压以向负载供电。换句话说，由于该相的核心电源不能接收输入电压，因此该相不能产生相应的输出电压。
根据另外的实施方式，应当注意的是，可以使用相应的锁存器电路来锁存故障状况，使得防止故障相再次被激活直到相应的锁存器电路被重置。
根据另外的实施方式，输入电压开关电路可以被布置在(供应输入电压的)输入电压源与高侧开关电路之间。假定电路路径将输入电压开关电路连接至高侧开关电路。在这样的情况下，输入电压开关电路可以被配置成选择性地将来自输入电压源的输入电压通过输入电压开关电路传送至将输入电压开关电路连接至高侧开关电路的电路路径。以这种方式，输入电压开关电路选择性地将输入电压传送至相应的高侧开关电路。
在一个实施方式中，为了产生足够高的电压来控制高侧开关电路(例如一个或更多个场效应晶体管)，第一相(并且潜在地多相电源中的一个或更多个相中的每一相)可以包括电压生成器电路，该电压生成器电路的电力输入以上述电路路径(例如将输入电压开关电路连接至高侧开关电路的电路路径)的电压水平为参考，该电压生成器电路产生相对于电路路径的电压水平的内部电源电压。相应的相可以包括输入电压控制电路，该输入电压控制电路接收并使用由电压生成器电路生成的内部电源电压以将输入电压开关电路控制为导通状态。
根据另外的实施方式，相应的相可以被配置成包括多个所谓的自举(bootstrap)电压。例如，在一个实施方式中，相应的相可以包括操作成产生第一自举电压的第一自举电压生成器电路；第一开关控制电路使用用于控制输入电压开关电路的第一自举电压。在另一实施方式中，第一自举电压生成器电路的电力输入参考将输入电压开关电路耦接至相应相中的高侧开关电路的第一电路路径的电压水平。相应的相还可以包括操作成产生第二自举电压的第二自举电压生成器电路；第二开关控制电路使用第二自举电压来控制高侧开关电路。在另外的实施方式中，第二自举电压生成器电路的电力输入参考将高侧开关电路耦接至低侧开关电路的第二电路路径的电压水平。
如前所述，多相电源可以包括包含第一电源相、第二电源相等的多个相。第一电源相可以被配置成包括第一输入电压开关电路，该第一输入电压开关电路被布置在电压源与第一电源相中的核心电源电路(其例如包括高侧开关电路和低侧开关电路)之间。第一输入电压开关电路控制从电压源接收到的输入电压至第一电源相的核心电源的传送。与第一相类似，第二电源相可以被配置成包括相应的输入电压开关电路，该输入电压开关电路被布置在电压源与第二电源相中的核心电源电路(其例如包括高侧开关电路和低侧开关电路)之间。第二输入电压开关电路控制从电压源接收的输入电压至第二电源相的电源的传送。
根据另外的实施方式，每个相包括将(第一相的)第一输入电压开关电路和(第二相的)第二输入电压开关电路独立地去激活的控制器电路。例如，第一相可以包括第一控制开关；第二相可以包括第二控制开关。响应于检测到与第一相相关联的故障状况，第一控制开关将第一相的第一输入电压开关电路去激活。假定第二相未检测到与第二相相关联的故障状况，则第二控制开关继续将第二输入电压开关电路激活为导通状态(即使第一相被去激活也如此)，使得输入电压被传送至第二相中的功率转换器电路。在这样的情况下，包括第二相的一个或更多个非故障相中的任一相继续产生相应的输出电压以不间断地向负载供电。相反，由于第一相经历了故障，因此第一相中的输入电压开关电路的去激活防止了输入电压被传送至第一相中的核心电源电路。因此，在这样的情况下，由于输入电压与第一相中的相应的核心功率转换器隔离，因此第一相不能产生输出电压来向负载供电。
这样的实施方式确保一个或更多个故障相不会导致多相电源的切断。作为替代，如上所述，任何非故障相继续产生相应的输出电压以向相应的负载供电，同时一个或更多个故障相被去激活。
应当注意的是，可以以任何合适的方式来对本文所论述的电路进行划分。例如，在一个实施方式中，每个相包括控制相应的高侧开关电路、低侧开关电路以及输入电压开关电路的状态的控制器电路。驱动器电路从控制器电路接收控制输入以驱动高侧开关电路、低侧开关电路以及输入电压开关电路。在一个实施方式中，在作为多个芯片的多芯片模块中实现包括控制器电路、驱动器电路、高侧开关电路、低侧开关电路以及输入电压开关电路的所有电路。
根据另外的实施方式，可以在单个集成电路芯片上实现相应相的高侧开关电路、低侧开关电路以及输入电压开关电路。
根据另外的实施方式，可以在不同的集成电路芯片上实现高侧开关电路、低侧开关电路以及输入电压开关电路中的每一个。例如，高侧开关电路可以被布置在第一集成电路(芯片)上；低侧开关电路可以被布置在第二集成电路(芯片)上；输入电压开关电路可以被布置在第三集成电路(芯片)上等。
在又一实施方式中，输入电压开关电路和相应的驱动/控制器电路(保护电路)被布置在单个集成电路(芯片)上。
因此，可以以许多不同的方式来封装本文所讨论的不同部件。下面更详细地公开这些实施方式和其他更特定的实施方式。
应当注意的是，虽然本文所论述的实施方式适用于多相电源电路，例如实现降压转换器、DC至DC转换器相的那些多相电源电路，但是本文所公开的构思可以有利地应用于任何其他合适的拓扑以及通常的电源控制应用。
还应当注意的是，本文中的实施方式可以包括执行和/或支持本文所公开的任何或全部方法操作的计算机处理器硬件(其执行相应的开关指令)。换句话说，可以将一个或更多个计算机化设备或处理器(计算机处理器硬件)编程为和/或配置成如本文所说明的那样进行操作以实现本发明的不同实施方式。
本文的其他实施方式包括执行上面概述以及下面详细公开的步骤和操作的软件程序。一个这样的实施方式包括具有非暂态计算机存储介质(例如存储器、磁盘、闪存…)的计算机程序产品，该非暂态计算机存储介质上包括编码的计算机程序逻辑，当该计算机程序逻辑在具有处理器和相应存储器的计算机化设备中执行时，对处理器进行编程以执行本文所公开的操作中的任何操作。这样的布置通常被提供为在计算机可读存储介质或非暂态计算机可读介质例如光学介质(例如CD-ROM)、软盘或硬盘或其他介质上配置或编码的软件指令、代码和/或其他数据(例如数据结构)，例如一个或更多个ROM或RAM或PROM芯片、专用集成电路(ASIC)等中的固件或微代码。软件或固件或其他这样的配置可以安装到控制器上以使控制器执行本文所说明的技术。
因此，本公开内容的一个具体实施方式涉及一种计算机程序产品，其包括上面存储有用于支持操作例如控制电源中的一个或更多个相的指令的计算机可读介质。例如，在一个实施方式中，在由计算机处理器硬件(一个或更多个计算机设备)执行时，指令使计算机处理器硬件进行如下操作：控制多相电源的第一相中的核心电源(例如包括高侧开关电路和低侧开关电路的组合的降压转换器)以产生相应的输出电压来向负载供电；控制第一相的输入电压开关电路，该输入电压开关电路被布置在电压源与第一相中的核心电源之间的电路路径中，控制输入电压开关电路以将从电压源接收的输入电压传送至核心电源；针对故障来监测第一相(例如经由输入电压开关电路从电压源传送至第一相的核心电源的电流的幅值大于阈值的故障状况)；以及响应于检测到故障而将第一相中的输入电压开关电路去激活为关断状态，输入电压开关电路的关断状态将核心电源电隔离以阻止接收输入电压。
为了清楚起见，添加了步骤的顺序。这些步骤可以以任何合适的顺序来执行。
要理解的是，本文所论述的系统、方法、设备、装置等可以严格地作为硬件、作为软件和硬件的混合体、或者作为单独的软件实现在例如处理器内、或在操作系统内或软件应用内。
应当注意的是，尽管本文中不同的特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开内容的不同地方进行讨论，但是意指的是，在适当的情况下，可以可选地相互独立地或相互组合地执行每个构思。因此，本文所描述的一个或更多个本发明可以以许多不同的方式来实施和看待。
另外，应当注意的是，本文中的实施方式的这种初步论述有意地没有说明本公开内容或所要求保护的发明的每个实施方式和/或进一步新颖的方面。作为替代，该简要描述仅呈现了一般实施方式和与常规技术相比的相应新颖点。对于本发明的附加细节和/或可能的构思(组合方式)，读者请参考下面进一步论述的本公开内容的具体实施方式部分和相应的附图。
附图说明
根据以下的对如附图所示的本文中的优选实施方式的更特定的描述，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得明显，其中，贯穿不同的附图，相似的附图标记指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明实施方式、原理、构思等上。
图1是示出根据本文中的实施方式的第一电源相的示例图；
图2是示出根据本文中的实施方式的第二电源相的示例图；
图3是根据本文中的实施方式的包括多个相的多相电源的示例总体图；
图4是示出根据本文中的实施方式的相应的电源相和相应的部件的示例详图；
图5是示出根据本文中的实施方式的输入电压控制电路的示例详图；
图6是示出根据本文中的实施方式的检测和锁存错误状况以及相应的控制响应的示例时序图；
图7是示出根据本文中的实施方式的检测和锁存错误状况以及相应的控制响应的示例时序图；
图8是示出执行根据本文中的实施方式的方法的计算机处理器硬件和相关软件指令的示例图；
图9是示出根据本文中的实施方式的方法的示例图。
具体实施方式
根据本文中的实施方式，多相电源电路包括多个相以将输入电压转换成相应的输出电压来向负载供电。多相电源的第一相包括核心电源电路，其例如包括降压转换器。在正常工作期间，核心电源电路将输入电压转换成相应的输出电压以向负载供电。为了针对核心电源电路提供故障模式保护并且防止第一相会产生并输出危险的过电压的故障模式，第一电源相包括被布置在输入电压源与核心电源电路之间的输入电压开关电路。输入电压开关电路提供了在故障模式期间隔离从电压源接收到的输入电压以阻止被传送至核心电源电路的方式。作为特定的示例，响应于检测到与一个相相关联的故障状况，本文中的实施方式包括将输入电压开关电路去激活，从而防止核心电源接收来自电压源的输入电压。因此，防止故障相产生将可能损坏相应负载的输出电压。
现在，更具体地，图1是根据本文中的实施方式的功率转换器相和相应的电路的示例图。
如所示出的，电源相110-1是多相电源100中的第一相。相110-1包括控制电路140-1、监测器电路120-1、驱动器电路115-1、驱动器电路115-2、驱动器电路115-3、电压生成器电路125-1、电压生成器电路125-3、高侧开关电路150-1、低侧开关电路160-1、输入电压开关电路170-1以及电感器144-1。
在一个实施方式中，高侧开关电路150-1、低侧开关电路160-1以及输入电压开关电路170-1中的每一个都是功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)器件。如果需要的话，这三个电路中的每个电路可以在设计上类似或相同，其中，器件具有相同的属性。
在正常工作期间，当不存在故障时，相110-1产生向负载118供电的输出电压190-1。
在该非限制性示例实施方式中，电源相110-1包括包含例如高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1的核心电源电路。应当注意的是，相#1中的核心电源电路可以包括操作成将输入电压121(例如48V DC)转换成相应的输出电压190-1(例如1V DC)以向负载118供电的任何类型的电源。通过非限制性示例实施方式的方式示出了降压转换器的使用。
如本文所论述的并且如所示出的，多相电源100还包括保护电路145-1(例如包括输入电压开关电路170-1、电压生成器电路125-3、驱动器电路115-3等)，用以根据相应的相110-1的健康状况来控制输入电压121至高侧开关电路150-1的传送。
在正常工作期间，为了产生输出电压190-1，驱动器电路115-3激活输入电压开关电路170-1以将输入电压121传送至高侧开关电路150-1的漏极节点。假定如在常规降压转换器中由监测器电路120-1检测到的不存在与相110-1相关联的故障，则控制器电路140-1控制驱动器电路115-1和驱动器电路115-2的状态以控制相应的高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1。高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1的适当开关导致输出电压190-1的生成，如在这种类型的常规电源中已知的那样。
为了针对与相110-1相关联的核心电源电路提供故障模式保护，并且防止产生相对于输出电压190-1的危险的过电压状况的故障模式，如图1所示的第一电源相包括被布置在输入电压源192与高侧开关电路150-1之间的输入电压开关电路170-1。
如前所述，在工作期间，输入电压开关电路170-1提供了选择性地隔离从电压源192接收到的输入电压121与高侧开关电路150-1的方式。
如所示出的，相110-1包括监测与相110-1相关联的适当操作的监测器电路120-1。应当注意的是，相110-1的监测器电路120-1可以被配置成监测与相110-1相关联的任何合适的参数，以做出关于是否将输入电压开关电路170-1去激活的确定。
在一个实施方式中，监测器电路120-1被配置成监测经由输入电压开关电路170-1被传送至相应的高侧开关电路150-1的电流的(例如经由激活的输入电压开关电路170-1来自电压源192的电流)幅值。响应于检测到指示经由输入电压开关电路170-1输送的电流的幅值大于阈值的故障状况，该相(检测到过电流状况的相)的控制器电路140-1将输入电压开关电路170-1去激活为关断状态。输入电压开关电路170-1的关断状态将相110-1的高侧开关电路150-1电隔离以阻止接收输入电压121。因此，在这样的情况下，经历故障的被去激活的相110-1的高侧开关电路150-1不能生成输出电压或有助于产生输出电压以向负载118供电。换句话说，当输入电压开关电路170-1被设置为关断状态时，相110-1被禁用，这是因为高侧开关电路150-1中的漏极节点(D)不接收输入电压121。
除了监测经由输入电压开关电路170-1的电流以外，或作为前述的替代方式，监测器电路120-1可以被配置成监测一个或更多个参数，例如与相110-1相关联的电路的温度、输出电压190-1的幅值等。在一个实施方式中，为了确定相应故障的发生，监测器电路120-1(或控制器电路140-1)将一个或更多个监测参数与相应的阈值进行比较。
响应于检测到如由监测器电路120-1所指示的故障状况(例如相110-1的温度过高、相110-1的输出电压190-1的幅值过高或过低等)，控制器电路140-1控制驱动器电路115-3以将输入电压开关电路设置为关断状态，从而防止输入电压121被传送至相110-1的核心电源电路。在这样的情况下，由于高侧开关电路150-1被隔离以阻止从电压源192接收输入电压121，因此防止了相应的故障电源相(例如在该示例中的相110-1和相应的高侧开关电路150-1)向相应的负载118输出危险的高电压。
相反地，应当注意的是，当未检测到与电源相110-1相关的故障时(或者当故障不再存在时)，驱动器电路115-3将输入电压开关电路170-1控制为导通状态以将输入电压121传送至相应的高侧开关电路150-1。在后一种情况下，如前所述，第一电源相110-1可操作成将从输入电压开关电路170-1接收到的输入电压121转换成适当的输出电压190-1以向负载118供电。
应当注意的是，开关电路(例如输入电压开关电路170-1、高侧开关电路150-1以及低侧开关电路160-1)可以是任何合适类型的开关来源(场效应晶体管、双极结型晶体管等)。
根据另外的实施方式，高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1可以包括一个或更多个场效应晶体管。另外，输入电压开关电路170-1可以包括一个或更多个场效应晶体管。在这样的情况下，为了激活场效应晶体管，相应的驱动器电路115-3必须能够输出足够高的电压，使得驱动器电路115-3产生使相应的开关导通的栅源电压。相反地，驱动器电路115-3还必须能够产生足够低的电压，使得驱动器电路产生使相应开关关断的栅源电压。
在一个实施方式中，为了产生足够高的电压来控制输入电压开关电路170-1(例如一个或更多个场效应晶体管)，如所示出的，相110-1可以包括电压生成器电路125-3，该电压生成器电路125-3的电力输入(例如地参考或电压参考)以电路路径132-1的电压水平为参考(电压参考#1)，电路路径132-1将输入电压开关电路170-1的源极节点连接至高侧开关电路150-1的漏极节点。
在工作期间，电压生成器电路125-3产生相对于电路路径132-1的电压水平(REF#1或电压参考#1)的内部电源电压126-3。驱动器电路115-3接收并使用由电压生成器电路125-3生成的内部电源电压126-3(例如在幅值上大于电压参考REF#1几伏或相对于电压参考REF#1偏移几伏的DC电压)以将输入电压开关电路170-1控制为导通状态。
换句话说，当控制器电路140-1指示将输入电压开关电路170-1激活为导通状态时，驱动器电路115-3将内部电压126-3(其可以被称为自举电压)输出至输入电压开关电路170-1的栅极节点。这使得输入电压开关电路170-1被激活为导通状态。相反地，在一个实施方式中，响应于接收到来自控制器电路140-1的将输入电压开关电路170-1去激活为关断状态的输入，驱动器电路115-3利用电压参考#1(REF#1)来驱动输入电压开关电路170-1的栅极节点。因此，取决于输入电压开关电路170-1是否要被激活，驱动器电路115-3的输出端在输出的内部电压126-3(例如高电压)与参考电压#1(例如低电压)之间切换。
以类似的方式，应当注意的是，电压生成器电路125-1以将高侧开关电路150-1的源极节点连接至低侧开关电路160-1的漏极节点的导电路径133-1的电压水平为参考(电压参考#2或REF#2)。电压生成器电路125-1产生被输入至驱动器电路115-1的内部电压126-1(例如自举电压)。当控制器电路140-1指示将高侧开关电路150-1激活为导通状态时，驱动器电路115-1向高侧开关电路150-1的栅极节点输出内部电压126-1(自举电压)。这使得高侧开关电路150-1被激活为导通状态。
相反地，响应于接收到来自控制器电路140-1的将高侧开关电路150-1去激活为关断状态的输入，驱动器电路115-1使用电压参考#2(REF#2)来驱动高侧开关电路150-1的栅极节点。因此，驱动器电路115-1的输出在输出的内部电压126-1(例如高电压)与参考电压#2(例如低电压)之间切换。
在一个实施方式中，电源可以包括单个相，例如相110-1(其不伴有任何其他相)以向负载118供电。
图2是示出根据本文中的实施方式的第二电源相的示例图。
如所示出的，电源相110-2是多相电源100中的第二相。相110-2包括控制器电路140-2、监测器电路120-2、驱动器电路215-1、驱动器电路215-2、驱动器电路215-3、电压生成器电路225-1、电压生成器电路225-3、高侧开关电路150-2、低侧开关电路160-2、输入电压开关电路170-2以及电感器144-2。相110-2产生向负载118供电的输出电压190-2。
在该非限制性示例实施方式中，电源相110-2包括包含高侧开关电路150-2和低侧开关电路160-2的核心电源电路。应当注意的是，第二相中的核心电源电路可以包括操作成将输入电压121(例如48V DC)转换成相应的输出电压190-2(例如1V DC)以向负载118供电的任何类型的电源。通过非限制性示例实施方式的方式示出降压转换器的使用。
如本文所论述的，电源相110-2还包括保护电路145-2(例如输入电压开关电路170-2、电压生成器电路225-3、驱动器电路215-3等)，以根据相应的相110-2的健康状况来控制输入电压121至高侧开关电路150-2的传送。
在正常工作期间，为了产生输出电压190-2，驱动器电路215-3激活输入电压开关电路170-2以将输入电压121传送至高侧开关电路150-2的漏极节点。假定如在常规降压转换器中由监测器电路120-2检测到的不存在与相110-2相关联的故障，则控制器电路140-2控制驱动器电路215-1和驱动器电路215-2的状态以控制相应的高侧开关电路150-2和低侧开关电路160-2。高侧开关电路150-2和低侧开关电路160-2的适当开关导致输出电压190-2的生成。
为了针对与相110-2相关联的核心电源电路提供故障模式保护，并且防止产生相对于输出电压190-2的危险的过电压状况的故障模式，如图2所示的第二电源相包括被布置在输入电压源192与高侧开关电路150-2之间的输入电压开关电路170-2。在工作期间，输入电压开关电路170-2提供了将输入电压121隔离以阻止被传送至高侧开关电路150-2的方式。
如所示出的，相110-2包括监测与相110-2相关联的适当操作的监测器电路120-2。应当注意的是，相110-2的监测器电路120-2可以被配置成监测与相110-2相关联的任何合适的参数，以做出关于是否将输入电压开关电路170-2去激活的确定。
在一个实施方式中，监测器电路120-2被配置成监测经由输入电压开关电路170-2被传送至相应的高侧开关电路150-2的电流(例如经由激活的输入电压开关电路170-2来自电压源192的电流)的幅值。响应于检测到指示经由输入电压开关电路170-2输送的电流的幅值大于阈值的故障状况，该相(检测到过电流状况的相)中的控制器电路140-2将输入电压开关电路170-2去激活为关断状态。输入电压开关电路170-2的关断状态将相110-2的高侧开关电路150-2电隔离以阻止接收输入电压121。因此，在这样的情况下，经历故障的被去激活的相110-2的高侧开关电路150-2不能生成输出电压或有助于产生输出电压以向负载118供电。换句话说，当输入电压开关电路170-2被关断时，相110-2被禁用，这是因为高侧开关电路150-2不接收输入电压121。
除了监测经由输入电压开关电路170-2的电流以外，或者作为前述的替代方式，监测器电路120-2可以被配置成监测一个或更多个参数，例如与相110-2相关联的一个或更多个电路部件的温度、输出电压190-2的幅值等。监测器电路120-2(或控制器电路140-2)将一个或更多个监测参数与相应的阈值进行比较。
响应于检测到如由监测器电路120-2所指示的故障模式(例如相110-2的温度过高、相110-2的输出电压190-2的幅值过高或过低等)，控制器电路140-2控制驱动器电路215-3以将输入电压开关电路设置为关断状态，以防止输入电压121被传送至相110-2的核心电源电路。在这样的情况下，防止了相应的故障电源相(例如在该示例中的相110-2和相应的高侧开关电路150-2)向相应的负载118输出危险的高电压。
相反地，应当注意的是，当未检测到与电源相110-2相关的故障时(或者当故障不再存在时)，驱动器电路215-3将输入电压开关电路170-2控制为导通状态以将输入电压121经由输入电压开关电路170-2传送至相应的高侧开关电路150-2。在后一种情况下，如前所述，第二电源相110-2操作成将从输入电压开关电路170-2接收到的输入电压121转换成适当的输出电压190-2以向负载118供电。
应当注意的是，开关电路(输入电压开关电路170-2、高侧开关电路150-2以及低侧开关电路160-2)可以是任何合适类型的开关来源(场效应晶体管、双极结型晶体管等)。
根据一个实施方式，高侧开关电路150-2和低侧开关电路160-2可以包括一个或更多个场效应晶体管。另外，输入电压开关电路170-2可以包括一个或更多个场效应晶体管。在这样的情况下，为了激活场效应晶体管，相应的驱动器电路215-3必须能够输出足够高的电压，使得驱动器电路215-3产生使相应开关导通的栅源电压。相反地，驱动器电路215-3还必须能够产生足够低的电压，使得驱动器电路产生使相应开关关断的栅源电压。
在一个实施方式中，为了产生足够高的电压来控制输入电压开关电路170-2(例如一个或更多个场效应晶体管)，如所示出的，相110-2可以包括电压生成器电路225-3，该电压生成器电路225-3的电力输入(例如地参考或电压参考)以电路路径132-2的电压水平为参考(电压参考#3)，电路路径132-2将输入电压开关电路170-2的源极节点连接至高侧开关电路150-2的漏极节点。
在工作期间，电压生成器电路225-3产生相对于电路路径132-2的电压水平(电压参考#3)的内部电源电压226-3。驱动器电路215-3接收并使用由电压生成器电路225-3生成的内部电源电压226-3(例如在幅值上大于电压参考#3或REF#3几伏或者相对于参考电压#3或REF#3偏移几伏的DC电压)以将输入电压开关电路170-2控制为导通状态。
换句话说，当控制器电路140-2指示将输入电压开关电路170-2激活为导通状态时，驱动器电路215-3将内部电压226-3的幅值输出至输入电压开关电路170-2的栅极节点。这使得输入电压开关电路170-2被激活为导通状态(即低电阻，例如输入电压开关电路170-2的漏极节点与源极节点之间小于1欧姆)。相反地，在一个实施方式中，响应于接收到来自控制器电路140-2的将输入电压开关电路170-2去激活为关断状态(即高电阻，例如大于1,000,000欧姆)的输入，驱动器电路215-3利用电压参考#3来驱动输入电压开关电路170-2的栅极节点。因此，需要驱动器电路215-3的输出在输出的内部电压226-3(例如高电压)与参考电压#3(例如低电压)之间切换，以将输入电压121传送至高侧开关电路150-2的漏极节点。
以与先前针对相110-1论述的方式相似的方式，应当注意的是，相110-2的电压生成器电路225-1以导电路径133-2的电压水平为参考(电压参考#4)，导电路径133-2将高侧开关电路150-2的源极节点连接至低侧开关电路160-2的漏极节点。电压生成器电路225-1产生输入至驱动器电路215-1的内部电压226-1。当控制器电路140-2指示将高侧开关电路150-2激活为导通状态时，驱动器电路215-1将内部电压226-1输出至高侧开关电路150-2的栅极节点。这使得高侧开关电路150-2被激活为导通状态。相反地，响应于接收到来自控制器电路140-2的将高侧开关电路150-2去激活为关断状态的输入，驱动器电路215-1利用电压参考#4(REF#4)来驱动高侧开关电路150-2的栅极节点。因此，驱动器电路215-1的输出在输出的内部电压226-1(例如高电压)与参考电压#4(例如低电压)之间切换。
图3是根据本文中的实施方式的包括多个相的多相电源的示例总体图。
如所示出的，多相电源电路100包括相110-1、相110-2等。先前参照图1和图2论述了这些相中的每个相的具体细节。
如前所述，相110-1包括监测器电路120-1，该监测器电路120-1操作成监测监测器电路120-1所驻留的相应相110-1的健康状态。
假定相110-1经历了如由监测器电路120-1检测到的故障状况。在一个实施方式中，响应于检测到如由监测的相110-1的健康状态所指示的故障，故障相110-1中的相应控制器电路将相110-1中的相应的输入电压开关电路170-1去激活为关断状态。因此，一旦在相#1中检测到故障，本文中的实施方式包括将相应相中的输入电压开关电路170-1去激活，以防止输入电压121被传送至相110-1中的核心电源(例如高侧开关电路150-1)，这防止相110-1产生相应的输出电压190-1以向负载118供电。
根据另外的实施方式，应当注意的是，取决于是否在相应的相中检测到故障，可以将每个相单独地去激活。例如，如前所述，响应于检测到与相110-1相关联的故障状况，输入电压开关电路170-1被去激活为关断状态，以防止相110-1产生输出电压190-1以向负载118供电。假定第二相110-2中的监测器电路120-2未检测到与第二相110-2相关联的故障状况，则输入电压开关电路170-2被继续驱动为导通状态，使得相110-2能够继续产生输出电压190-2以向负载118供电。假定第三相110-3中的监测器电路120-3未检测到与第三相110-3相关联的故障状况，则相应的输入电压开关电路170-3被激活为导通状态，使得相110-3能够产生输出电压190-3以向负载118供电。
因此，在这样的情况下，由于存在与相110-1相关联的故障，因此输入电压开关电路170-1被去激活为关断状态，使得第一相110-1不能产生输出电压以向负载118供电。其他的非故障相例如相110-2、相110-3等继续产生相应的输出电压以向负载118供电，这是因为相应的输入电压开关电路被激活为导通状态。
取决于在该相中是否存在故障而(使用输入电压开关电路)单独激活每个相确保了一个或更多个故障相不会导致多相电源100的切断。作为替代，如上所述，经历故障的相被切断；其他一个或更多个非故障相继续向相应的负载118供应电力。
图4是示出根据本文中的实施方式的电源相的示例图。
在该示例中，电源相110-1包括芯片410-1(例如半导体芯片、集成电路、多芯片模块等)，在芯片410-1上驻留有多个电路部件，例如高侧开关电路150-1、低侧开关电路160-1、输入电压开关电路170-1、控制器电路140-1、监测器电路120-1等。
可以以类似的方式在相应的芯片上配置多相电源100中的每个相。
如前所述，保护电路145-1根据相应相110-1的健康状况来控制输入电压121至高侧开关电路150-1的传送。
应当注意的是，可以根据实施方式来改变每个相(例如相110-1、相110-2等)和相应电路的实现。
例如，相110-1可以被封装为多芯片模块，多芯片模块包括4个管芯(die)，即三个FET(包括高侧开关电路150-1、低侧开关电路160-1以及输入电压开关电路170-1)和用于“驱动和控制”诸如电路462的电路的一个管芯。在这样的情况下，高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1是降压转换器以降低输入电压Vin，而输入电压开关电路170-1以先前所论述的方式来提供保护。
在一个实施方式中，“驱动和控制”管芯——例如电路462——包括用于高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1中的每个电路的驱动器电路(115)以及用于输入电压开关电路170-1的驱动器电路。如前所述，低侧开关电路160-1以地为参考；然而，由于高侧开关电路150-1和输入电压开关电路170-1二者的源极都没有连接至地，因此，高侧开关电路150-1和输入电压开关电路170-1二者都需要由相应的自举电容器CBS2和CBS1供应的驱动电压。
应当注意的是，还可以将输入电压开关电路170-1与驱动器电路(包括驱动器电路115-1、驱动器电路115-2等)集成为单个集成电路以减少相应模块中的芯片的数目。这使得输入电压开关电路170-1的IC(集成电路)设计和控制更容易，但是由于包括有保护电路145-1(其包括输入电压开关电路170-1)，因此可能会增加驱动器成本。
输入电压开关电路170-1还可以是安装成邻近MCM(多芯片模块)封装的不同的或单独的芯片器件。在这样的情况下，控制功能(例如与如图5所示的输入电压开关电路相关联的保护电路145-1)将保留在驱动器和MCM封装中。
根据另外的实施方式，高侧开关电路150-1、低侧开关电路160-1以及输入电压开关电路170-1中的每一个可以被实现在不同的集成电路芯片上。例如，高侧开关电路150-1可以被布置在第一集成电路(芯片)上；低侧开关电路160-1可以被布置在第二集成电路(芯片)上；输入电压开关电路170-1可以被布置在第三集成电路(芯片)上等。
在又一实施方式中，输入电压开关电路170-1和相应的驱动/控制器电路(保护电路145-1)被布置在单个集成电路(芯片)上。
因此，可以以许多不同的方式来封装本文所论述的不同部件。
应当注意的是，输入电压开关电路170-1可以应用于功率级和POL(负载点)设备以提供额外的系统隔离能力。
进一步在图5中示出和论述保护电路145-1和相应操作的实施方式的特定细节。
图5是示出根据本文中的实施方式的相应电源相和相应部件的示例详图。
如所示出的，相110-1的保护电路145-1包括输入电压开关电路170-1(也称为图5中的晶体管Q3)、晶体管Q4(例如场效应晶体管)、晶体管Q5(例如场效应晶体管)、电压生成器电路125-3、比较器电路530-1等。
在一个实施方式中，在相110-1上电时，POR[上电重置]信号503的生成清除故障锁存器520-1，使得故障锁存器520-1的输出信号540-1指示不存在与相110-1相关联的故障。因此，故障锁存器520-1首先产生输出信号540-1以指示不存在故障状况。
应当注意的是，当故障锁存器520-1的输出指示无故障状况时，故障锁存器520-1产生低电压(或逻辑低)的输出信号540-1，这使晶体管Q5被设置为关断状态。如下面进一步论述的，当晶体管Q5被设置为关断状态时，晶体管Q4和晶体管Q3被设置为导通状态。
更具体地，输入电压开关电路170-1(晶体管Q3)可以是串联连接在(来自电压供应源192的)输入电压121与VPIN(VPROT或REF 1#)之间的所谓的电熔丝(eFuse)型器件。(经由标记为VPROT的引脚的)VPIN电压还被标记为EREF(也称为REF#1)，EREF指示对于整个保护电路145-1而言该节点电压是“提升参考”电压。
在一个实施方式中，晶体管Q4是在图5中相对于晶体管Q3以“电流镜”方式实现的电流感测MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)。应当注意的是，仅通过非限制性示例实施方式的方式示出了电流镜(晶体管Q3和Q4)的使用。如前所述，可以使用任何合适的技术来监测与该相相关联的故障状况。例如，作为电流镜拓扑的替代方案，本文中的实施方式可以包括与晶体管Q3的相应的Rds(导通)状态结合来感测跨晶体管Q3的漏极和源极的电压，以确定流过晶体管Q3的监测电流。
再次参照图5，作为非限制性示例实施方式，晶体管Q4是具有约为Q3(输入电压开关电路170-1)的Rdson的30,000倍的Rdson的较小的功率MOSFET。应当注意的是，Rdson(导通阻抗)比值(例如30,000)可以是任何合适的值，并且Rdson比值有时称为“Kilis”因子。晶体管Q3和Q4(例如MOSFET器件)的Kilis因子是准确已知的。如所示出的，Q4和Q3的栅极和漏极连在一起，而晶体管Q4的源极端子经由R2连接至EREF(REF#1)。
跨R2的电压(信号572)表示所感测的电流信息并且指示流过晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)的电流量。例如，随着电流流过晶体管Q3，比值度量量的电流通过晶体管Q4和电阻R2流至节点REF#1。比较器530-1将电阻器R2上的电压信号572与VREF#5进行比较。VREF#5是由参考电压生成器570产生的电流阈值。如果电压信号572高于指示过量的电流通过晶体管Q3的阈值，则比较器530-1产生输出信号540-2以指示过电流状况。
如下面进一步更详细地论述的，定时器555增加“保持”时间以确认(抗尖峰脉冲(deglitch))“故障”并使能锁存器520-1。换句话说，如果过电流状况出现达足够的时间量，则定时器555产生指示过电流状况的输出信号557，从而使锁存器520-1被置位以指示故障。
更具体地，响应于关于晶体管Q3检测到过电流状况达足够的持续时间，锁存器电路520-1的锁存信号输出端540-1向电压生成器电路125-3发送“关断”通知以在通过晶体管Q3的电流高于阈值(VREF#5)时的故障状况期间缓慢地关闭电流源571。如进一步示出的，电流源571驱动和控制晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)的栅极节点。锁存信号输出端540-1还驱动和控制晶体管Q5的栅极节点。在故障状况期间，当锁存信号输出端540-1为指示故障状况的逻辑高时，锁存信号输出端540-1将晶体管Q5导通，这将晶体管Q3的栅源电压(即，Vgs_q3)拉至0V，从而由于过电流状况而将晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)关断。
因此，经由保护电路145-1，无论何时经由电路530-1检测到高于预定阈值的高电流通过晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)，都会将输入电压121与VPIN断开。换句话说，如前所述，将输入电压开关电路170-1设置为关断状态导致将相110-1的高侧开关电路150-1隔离以阻止接收输入电压121。
应当注意的是，如果比较器530-1的输出信号540-2出现非常短的尖峰脉冲，则定时器555确保只要该脉冲的持续时间低于“抗尖峰脉冲时间”，定时器输出信号557就不会出现故障信号。换句话说，除非过电流状况的出现超过预定时间量，否则定时器电路555不产生指示相应故障状况的定时器输出信号557。
更具体地，应当注意的是，将比较器530-1的输出与信号540-1(经由逻辑522)进行或运算(ORed)。即使输出信号540-2上的短尖峰脉冲不会导致锁存器电路520-1置位，逻辑电路522也接收由电路530-1生成的信号540-2。在对短持续时间的过电流状况的检测期间，信号540-2的相应短尖峰脉冲通过逻辑522，从而向电压生成器电路125-3(例如电荷泵)指示开始减小通过电流源571的电流供应。实际上，在这样的情况下，晶体管Q3(又称为输入电压开关电路170-1)进入线性工作模式，并且限制流过晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)的相应电流。由于在这种场景下，晶体管Q5不会因为故障锁存器520-1还未指示故障而导通，因此晶体管Q3在过电流状况期间不会完全关断，只要过电流状况(尖峰脉冲)非常短即可。晶体管Q3上的该栅极电流限制有助于避免将过量的输入电流通过晶体管Q3传送至高侧开关电路150-1。
根据另外的实施方式，如前所述，如果过电流状况持续达足够的时间量，则故障状况将经由相应的锁存器电路520-1进行锁存，从而防止故障相被再次激活为导通状态，直到相应的锁存器电路520-1被重置。换句话说，设置锁存器电路520-1以指示故障状况会导致信号540-1变为高状态，从而将晶体管Q3关断。
因此，在一个实施方式中，保护电路145-1包括电流检测电路以检测和监测通过输入电压开关电路170-1的电流量。例如，如前所述，当输入电压开关电路170-1被控制为导通状态时，一部分电流通过晶体管Q4(其也被设置为导通状态)、通过电阻器R2流至电压参考REF#1。通过电阻器R2的该电流在比较器电路530-1的正输入端上产生了相应的输入电压572。经由参考电压生成器570将比较器电路530-1的负输入端设置为VREF#5。比较器电路530-1将输入电压572与参考电压VREF#5进行比较以确定是否存在故障状况(通过输入电压开关电路170-1的过电流状况)。例如，如果通过晶体管Q4和R2的电流高于阈值，这指示通过输入电压开关电路170-1的电流量也高于阈值，则比较器电路530-1产生状态信号540-2以(通过逻辑高状态)指示过电流状况的出现。故障状况出现达(如由定时器电路555检测到的)足够的时间量使得锁存器电路520-1被置位，从而导致晶体管Q3被关断。相反地，如前所述，通过晶体管Q3的过量电流的短期尖峰脉冲使得电流源571减少被施加至晶体管Q3的栅极节点的电压，从而减少通过晶体管Q3的电流量。
因此，响应于关于流过输入电压开关电路170-1的电流检测到过电流状况，保护电路145-1使输入电压开关电路170-1充当电流限制器或者被设置为关断状态，从而防止电流从输入电压121流至高侧开关电路150-1或者减少从输入电压121流至高侧开关电路150-1的电流量。
图6是示出根据本文中的实施方式的检测和锁存错误状况的示例时序图。
如时序图600所示，高于阈值(VREF#5)的电压572的检测使得比较器530-1的输出信号540-2被设置为指示过电流状况的相应高状态。响应于检测到输出信号540-2如所示出的处于高状态达足够(预定)时间量，定时器电路555生成定时器输出信号557以指示故障状况。如前文所述，由定时器输出信号557的高状态所指示的故障状况使得锁存器电路520-1被置位，从而导致锁存输出信号540-1被设置为还指示所锁存的错误状况的高状态。这使得晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)被设置为关断状态，如前文所述。
图7是示出根据本文中的实施方式的检测错误状况而不锁存错误状况的示例时序图。
如时序图700所示，并且如前所述，高于阈值VTH(VREF#5)的电压572的检测使得比较器530-1的输出信号540-2被设置为指示过电流状况的相应的高状态。在这种情况下，过电流状况是尖峰脉冲，并且不会持续很长时间。由于通过晶体管Q3的电流的持续时间如此短(也就是说，过电流状况持续小于预定时间量)，因此定时器电路555不会将定时器输出信号557设置为高状态。由于故障的持续时间小于预定时间量，并且定时器电路555的输出557不通过信号557指示故障状况，因此锁存器电路520-1不被锁存以指示相应的故障状况。在这样的情况下，如前所述，晶体管Q3不被设置为关断状态，而是以线性模式被控制，使得以先前论述的方式来限制或减少通过晶体管Q3的电流量。
再次参照图4，应当注意的是，电压生成器电路125-3(例如电荷泵或其他合适的电路)通过对自举电容器CBS1充电来确保可用于保护电路145-1的足够高幅值的电源电压。用于电压生成器电路125-3以及CBS1二者的参考水平(REF#1)是REF#1(EREF)。由于晶体管Q3在系统工作期间(只要不存在故障状况)始终导通，因此输入电压121在幅值上非常接近于VREF#1(VPIN)。电容CBS2确保REF#1(EREF)电压水平相对于PGND解耦并稳定。电流源571是从电压生成器电路125-3连接至晶体管Q3的栅极的驱动器，其确保晶体管Q3在正常工作期间导通。
在激活和去激活晶体管Q3的工作期间，应当注意的是，缓冲电路(包括电阻器R1和电容器C1)控制被施加至晶体管Q3(输入电压开关电路170-1)的栅极节点的电压的压摆率。
此外，如前所述，如果故障状况很大并且持续足够的时间量，则锁存器电路520-1确保相应的故障被锁存。在保护电路145-1中缺少锁存器电路520-1的情况下，也就是说，如果不存在锁存器电路520-1，假定比较器电路540-2的输出将单独控制电压生成器电路125-3，一旦晶体管Q3由于过电流状况而关断并且通过晶体管Q3的电流随后减小至过电流阈值以下，则故障将被清除并且晶体管Q3将再次导通。因此，在过电流状况期间，在没有锁存器电路520-1的情况下，电路将控制晶体管Q3在导通状态与关断状态之间切换。因此，在保护电路145-1中包括锁存器电路520-1防止了晶体管Q3导通和关断的不期望的振荡。
在一个实施方式中，输入至或门527的OVP信号510-2基于从芯片410-1的FB引脚接收到的输出电压190的值。FB引脚是多相电源100的输出电压190(Vout)的分压信号。因此，FB引脚提供关于Vout的信息。每当(如由OVP指示的)过电压状况指示输出电压190高于预定输出电压阈值时，锁存器电路520-1都被设置为指示故障状况，从而关断晶体管Q3以提供如本文所述的保护。
图8是根据本文中的实施方式的用于实现如本文所论述的操作中的任何操作的计算机设备的示例框图。
如所示出的，本示例中的(例如由任何资源例如多相电源100中的控制器电路140实现的)计算机系统800包括互连811，该互连811耦接可以存储和取回数字信息的诸如非暂态型介质的计算机可读存储介质812(即任何类型的硬件存储介质))、处理器813(例如计算机处理器硬件，例如一个或更多个处理器设备)、I/O接口814以及通信接口817。
I/O接口814提供至任何适当电路的连通性，例如相110中的每个。
计算机可读存储介质812可以是任何硬件存储资源或设备，例如存储器、光学存储器、硬盘驱动器、软盘等。在一个实施方式中，计算机可读存储介质812存储由控制应用140-1使用以执行本文所述的操作中的任何操作的指令和/或数据。
此外，在该示例实施方式中，通信接口817使计算机系统800和处理器813能够通过诸如网络193的资源进行通信以从远程源取回信息以及与其他计算机通信。
如所示出的，计算机可读存储介质812编码有由处理器813执行的控制应用140-1(例如软件、固件等)。控制应用140-1可以被配置成包括用于实现如本文所述的操作中的任何操作的指令。
在一个实施方式的操作期间，处理器813通过使用互连811来访问计算机可读存储介质812，以启动、运行、执行、解释或执行被存储在计算机可读存储介质812上的控制应用140-1中的指令。
控制应用140-1的执行产生了处理功能，例如处理器813中的控制处理140-2。换句话说，与处理器813相关联的控制处理140-2表示执行计算机系统800中的处理器813内或处理器813上的控制应用140-1的一个或更多个方面。
根据不同的实施方式，应当注意的是，计算机系统可以是被配置成控制电源并且执行如本文所述的操作中的任何操作的微控制器设备。
现在将通过图9的流程图来论述由不同资源支持的功能。应当注意的是，下面的流程图中的各步骤可以以任何适当的顺序来执行。
图9是示出根据本文中的实施方式的示例方法的流程图900。应当注意的是，将与上面论述的构思存在一些重叠。
在处理操作910中，控制器电路140控制多相电源100的第一相110-1中的核心电源(例如包括高侧开关电路150-1和低侧开关电路160-1的组合的降压转换器)以产生相应的输出电压190-1来向负载118供电。
在处理操作920中，控制器电路140控制第一相110-1的输入电压开关电路170-1；输入电压开关电路170-1被布置在电压源192与第一相110-1的核心电源之间的电路路径中；控制器电路140-1控制输入电压开关电路170-1，以将从电压源192接收的输入电压121传送至高侧开关电路150-1。
在处理操作930中，监测器电路140针对故障来监测第一相110-1。在一个非限制性示例实施方式中，监测器电路120-1监测通过输入电压开关电路170-1从电压源121被传送至高侧开关电路150-1的电流的幅值。如果电流的幅值高于阈值，则监测器电路120-1标记错误。
在处理操作940中，响应于检测到与第一相110-1相关联的故障，控制器电路140将第一相中的输入电压开关电路170-1去激活为关断状态。输入电压开关电路170-1的关断状态将核心电源(高侧开关电路150-1与低侧开关电路160-1的组合)电隔离以阻止接收输入电压121。
应当再次注意的是，本文中的技术非常适合用于功率转换器电路应用，例如包括多个相、多个DC-DC功率转换器电路、半谐振DC-DC相、降压变换器等的那些功率转换器电路应用。然而，应当注意的是，本文中的实施方式不限于用于这样的应用，并且本文所论述的技术也非常适合于其他应用。
基于本文所阐述的描述，已经阐述了大量具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述普通技术人员已知的方法、装置、系统等以免使所要求保护的主题模糊。已经根据存储在计算系统存储器例如计算机存储器内的对数据位或二进制数字信号进行的操作的算法或符号表示来呈现特定实施方式的一些部分。这些算法描述或表示是由数据处理领域的普通技术人员使用以将他们的工作的实质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。本文所描述的算法通常被认为是产生期望结果的自相容的操作序列或类似处理。在该上下文中，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，这些量可以采取能够被存储、传输、组合、比较或以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。有时，主要是出于公共使用的原因，参照诸如位、数据、值、元素、符号、字符、术语、数字、数词等这样的信号是方便的。然而，应当理解的是，所有这些术语和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅是方便的标记。除非另有明确说明，否则根据下面的论述明显的是，要理解，贯穿本说明书，利用诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”等术语进行的论述是指计算平台例如计算机或类似的电子计算设备的动作或处理，所述计算平台操纵或变换存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备或计算平台的显示设备中的被表示为物理电子量或磁量的数据。
实施方式的进一步概述和排列
项1.一种电源相，包括：
高侧开关电路；
低侧开关电路，高侧开关电路和低侧开关电路的组合被控制以产生相应的输出电压来向负载供电；以及
输入电压开关电路，其被布置在电压源与高侧开关电路之间，输入电压开关电路操作成控制从电压源接收的输入电压至高侧开关电路的传送。
项2.根据项1至10中任一项的电源相，其中，输入电压开关电路操作成将从电压源接收的输入电压选择性地传送至将输入电压开关电路连接至高侧开关电路的电路路径，电源相还包括：
电压生成器电路，其电力输入以电路路径的电压水平为参考，所述电压生成器电路产生相对于电路路径的电压水平的内部电源电压；以及
输入电压控制电路，其操作成使用由电压生成器电路生成的内部电源电压来将输入电压开关电路控制为导通状态。
项3.根据项1至10中任一项的电源相，还包括：
第一自举电压生成器电路，其操作成产生第一自举电压，第一自举电压被用于控制输入电压开关电路；以及
第二自举电压生成器电路，其操作成产生第二自举电压，第二自举电压被用于控制高侧开关电路。
项4.根据项1至10中任一项的电源相，还包括：
将输入电压开关电路耦接至高侧开关电路的第一电路路径，电源相的第一自举电压生成器电路以第一电路路径为参考，以产生用于控制输入电压开关电路的第一自举电压；以及
将高侧开关电路耦接至低侧开关电路的第二电路路径，电源相的第二自举电压生成器电路以第二电路路径为参考，以产生用于控制高侧开关电路的第二自举电压。
项5.根据项1至10中任一项的电源相，还包括：
监测器电路，其操作成监测通过输入电压开关电路从电压源被传送至高侧开关电路的电流的幅值；以及
控制器电路，其操作成响应于检测到电流的幅值高于阈值而将输入电压开关电路去激活为关断状态，输入电压开关电路的关断状态将高侧开关电路电隔离以阻止接收输入电压。
项6.根据项1至10中任一项的电源相，其中，电源相是多相电源的多个相中的第一相，输入电压开关电路操作成控制输入电压至第一相中的仅高侧开关电路的传送。
项7.根据项1至10中任一项的电源相，还包括：
输入电压控制电路，其操作成控制输入电压开关电路；
高侧开关控制电路，其操作成控制高侧开关电路；
低侧开关控制电路，其操作成控制低侧开关电路；以及
其中，输入电压控制电路、高侧开关控制电路以及低侧开关控制电路驻留在同一半导体管芯上。
项8.根据项1至10中任一项的电源相，还包括：
输入电压控制电路，其操作成产生控制信号来激活控制开关，控制开关将输入电压开关电路的控制输入端电耦接至将输入电压开关电路连接至高侧开关电路的电路路径的电压，控制开关的激活将输入电压开关电路控制为关断状态以防止输入电压被传送至高侧开关电路。
项9.一种包括根据项1至10中任一项的电源相的多相电源，其中，电源相是多相电源中的第一相，多相电源还包括第二相，第二相包括：
第二高侧开关电路；
第二低侧开关电路，第二高侧开关电路与第二低侧开关电路的组合被控制以产生相应的第二输出电压来向负载供电；以及
第二输入电压开关电路，其被布置在电压源与第二高侧开关电路之间，第二输入电压控制器电路操作成控制从电压源接收的输入电压至第二高侧开关电路的传送。
项10.根据项1至10中任一项的电源相，还包括：
监测器电路，其操作成监测电源相的健康状态；以及
控制器电路，其操作成响应于检测到健康状态指示电源相出故障而将输入电压开关电路去激活为关断状态。
项11.一种多相电源，包括：
输入端口，其从电压源接收输入电压；
第一电源相，其包括被布置在电压源与第一电源相中的电源电路之间的第一输入电压开关电路，第一输入电压开关电路操作成控制从电压源接收的输入电压至第一电源相的电源的传送；以及
第二电源相，其包括被布置在电压源与第二电源相中的电源电路之间的第二输入电压开关电路，第二输入电压开关电路操作成控制从电压源接收的输入电压至第二电源相的电源的传送。
项12.根据项11至16中任一项的多相电源，还包括：
第一监测器电路，其操作成监测通过第一输入电压开关电路从电压源被传送至第一电源相的电流的幅值；
第一控制器电路，其操作成响应于检测到通过第一输入电压开关电路传送的电流的幅值高于第一阈值而将第一输入电压开关电路去激活为关断状态；
独立于第一监测器电路工作的第二监测器电路，第二监测器电路操作成监测通过第二输入电压开关电路从电压源被传送至第二电源相的电流的幅值；
第二控制器电路，其操作成响应于检测到通过第二输入电压开关电路被传送的电流的幅值低于第二阈值而继续将第二输入电压开关电路激活为导通状态。
项13.根据项11至16中任一项的多相电源，其中，第一相包括第一降压转换器，第一降压转换器操作成基于通过第一输入电压开关电路接收的输入电压来产生第一相输出电压；并且
其中，第二相包括第二降压转换器，第二降压转换器操作成基于通过第二输入电压开关电路接收的输入电压来产生第二相输出电压，将第一相输出电压与第二相输出电压进行组合以向相应的负载供电。
项14.根据项11至16中任一项的多相电源，其中，第一相包括：i)第一自举电压生成器电路，其操作成产生第一自举电压，第一自举电压被用于控制第一输入电压开关电路，以及ii)第二自举电压生成器电路，其操作成产生第二自举电压，第二自举电压被用于控制第一电源相中的高侧开关电路的工作；并且
其中，第二相包括：i)第三自举电压生成器电路，其操作成产生第三自举电压，第三自举电压被用于控制第二输入电压开关电路，以及ii)第四自举电压生成器电路，其操作成产生第四自举电压，第四自举电压被用于控制第二电源相中的高侧开关电路的工作。
项15.根据项11至16中任一项所述的多相电源，其中，第一相包括第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关操作成响应于检测到与第一相相关联的故障状况而将第一输入电压开关电路去激活，第二控制开关操作成响应于未检测到与第二相相关联的故障状况而继续将第二输入电压开关电路激活为导通状态。
项16.根据项11至16中任一项所述的多相电源，还包括：
控制电路，其操作成将第一输入电压开关电路和第二输入电压开关电路单独地去激活。
项17.一种控制多相电源的方法，该方法包括：
控制多相电源的第一相中的高侧开关电路和低侧开关电路的组合以产生相应的输出电压来向负载供电；以及
控制第一相中的输入电压开关电路，输入电压开关电路被布置在电压源与高侧开关电路之间，控制输入电压开关电路以将从电压源接收的输入电压传送至高侧开关电路。
项18.根据项17至25中任一项的方法，还包括：
将从电压源接收的输入电压选择性地传送至将输入电压开关电路连接至高侧开关电路的电路路径；
对电压生成器电路进行操作，电压生成器电路的电力输入以电路路径的电压水平为参考，电压生成器电路产生内部电源电压；以及
利用由电压生成器电路生成的内部电源电压来将输入电压开关电路控制为导通状态。
项19.根据项17至25中任一项的方法，还包括：
产生第一自举电压；
利用第一自举电压来控制输入电压开关电路；
产生第二自举电压；以及
利用第二自举电压来控制高侧开关电路。
项20.根据项17至25中任一项的方法，还包括：
操作第一电压生成器电路以产生第一电压，电源相的第一电压生成器电路以将输入电压开关电路耦接至高侧开关电路的第一电路路径的电压水平为参考；
使用第一电压生成器电路来控制输入电压开关电路；
操作第二电压生成器电路以产生第二电压，电源相的第二电压生成器电路以将高侧开关电路耦接至低侧开关电路的第二电路路径的电压水平为参考；以及
使用第二电压生成器电路来控制输入电压开关电路。
项21.根据项17至25中任一项的方法，还包括：
监测通过输入电压开关电路从电压源被传送至高侧开关电路的电流的幅值；以及
响应于检测到电流的幅值高于阈值而将输入电压开关电路去激活为关断状态，输入电压开关电路的关断状态将高侧开关电路电隔离以阻止接收输入电压。
项22.根据项17至25中任一项的方法，其中，多相电源包括具有第一相和第二相的多个相，输入电压开关电路控制输入电压在仅第一相而非第二相中的传送。
项23.根据项17至25中任一项的方法，还包括：
产生控制信号以激活控制开关，控制开关将输入电压开关电路的控制输入端电耦接至将输入电压开关电路连接至高侧开关电路的电路路径，控制开关的激活将输入电压开关电路控制为关断状态以防止输入电压被传送至高侧开关电路。
项24.根据项17至25中任一项的方法，其中，多相电源包括具有第一相和第二相的多个相，输入电压开关电路控制输入电压至第一相中的高侧开关电路的传送；
其中，第二相包括：第二高侧开关电路；
第二低侧开关电路，第二高侧开关电路与第二低侧开关电路的组合被控制以产生相应的第二输出电压来向负载供电；以及
第二输入电压开关电路，其被布置在电压源与第二高侧开关电路之间，方法还包括：
控制第二输入电压控制电路以控制从电压源接收的输入电压至第二高侧开关电路的传送。
项25.根据项17至25中任一项的方法，还包括：
监测电源相的健康状态；以及
响应于检测到健康状态指示电源相出故障而将输入电压开关电路去激活为关断状态。
虽然已经参照本发明的优选实施方式特别示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将要理解的是，可以在不偏离由所附权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下在形式和细节上进行各种改变。这样的变化意在由本申请的范围所涵盖。同样地，本申请的实施方式的上述描述不意在是限制性的。而是，在所附权利要求中呈现了对本发明的任何限制。

Claims (24)

1.一种电源相，包括：
高侧开关电路；
低侧开关电路，所述高侧开关电路和所述低侧开关电路的组合被控制以产生相应的输出电压来向负载供电；
输入电压开关电路，其被布置在电压源与所述高侧开关电路之间，所述输入电压开关电路能够操作成将从所述电压源接收的输入电压选择性地传送至将所述输入电压开关电路连接至所述高侧开关电路的电路路径；
电压生成器电路，所述电压生成器电路的电力输入以所述电路路径的电压水平为参考，所述电压生成器电路产生相对于所述电路路径的电压水平的内部电源电压；以及
输入电压控制电路，其能够操作成：
使用由所述电压生成器电路生成的内部电源电压来将所述输入电压开关电路控制为导通状态，和
产生控制信号来激活控制开关，所述控制开关将所述输入电压开关电路的控制输入端电耦接到将所述输入电压开关电路连接至所述高侧开关电路的电路路径的电压，所述控制开关的激活将所述输入电压开关电路控制为关断状态以防止所述输入电压被传送至所述高侧开关电路。
2.根据权利要求1所述的电源相，其中，所述电压生成器电路还包括：
第一自举电压生成器电路，其能够操作成产生第一自举电压，所述第一自举电压由第一驱动器电路使用以控制所述输入电压开关电路；以及
第二自举电压生成器电路，其能够操作成产生第二自举电压，所述第二自举电压由第二驱动器电路使用以控制所述高侧开关电路。
3.根据权利要求1所述的电源相，还包括：
第一电路路径和所述电压生成器电路的第一自举电压生成器电路，所述第一电路路径将所述输入电压开关电路耦接至所述高侧开关电路，所述第一自举电压生成器电路以所述第一电路路径的电压水平为参考产生用于控制所述输入电压开关电路的第一自举电压；以及
第二电路路径和所述电压生成器电路的第二自举电压生成器电路，所述第二电路路径将所述高侧开关电路耦接至所述低侧开关电路，所述第二自举电压生成器电路以所述第二电路路径的电压水平为参考产生用于控制所述高侧开关电路的第二自举电压。
4.根据权利要求1所述的电源相，还包括：
监测器电路，其能够操作成监测通过所述输入电压开关电路从所述电压源被传送至所述高侧开关电路的电流的幅值，
其中，所述输入电压控制电路还能够操作成响应于检测到所述电流的幅值高于阈值而将所述输入电压开关电路去激活为关断状态，所述输入电压开关电路的关断状态将所述高侧开关电路电隔离以阻止接收所述输入电压。
5.根据权利要求1所述的电源相，其中，所述电源相是多相电源的多个相中的第一相，所述输入电压开关电路能够操作成控制所述输入电压至所述第一相中的仅所述高侧开关电路的传送。
6.根据权利要求1所述的电源相，还包括：
高侧开关控制电路，其能够操作成控制所述高侧开关电路；
低侧开关控制电路，其能够操作成控制所述低侧开关电路；以及
其中，所述输入电压控制电路、所述高侧开关控制电路以及所述低侧开关控制电路驻留在相同的半导体管芯上。
7.根据权利要求1所述的电源相，其中，所述高侧开关电路、所述低侧开关电路以及所述输入电压开关电路被布置在单个集成电路芯片上。
8.根据权利要求1所述的电源相，其中，所述高侧开关电路、所述低侧开关电路以及所述输入电压开关电路中的每一个被布置在不同的集成电路芯片上。
9.根据权利要求1所述的电源相，
其中，所述输入电压控制电路还能够操作成控制所述高侧开关电路、所述低侧开关电路以及所述输入电压开关电路的状态；
其中，所述电源相还包括驱动电路，其按照所述输入电压控制电路的指示来驱动所述高侧开关电路、所述低侧开关电路以及所述输入电压开关电路；以及
其中，所述输入电压控制电路、所述驱动电路、所述高侧开关电路、所述低侧开关电路以及所述输入电压开关电路被布置在多芯片模块中。
10.根据权利要求1所述的电源相，还包括：
监测电路，其能够操作成监测所述电源相的健康状态，
其中，所述输入电压控制电路还能够操作成响应于检测到所述健康状态指示所述电源相故障而将所述输入电压开关电路去激活为关断状态。
11.一种包括根据权利要求1所述的电源相的多相电源，其中，所述电源相是所述多相电源中的第一相，所述多相电源还包括第二相，所述第二相包括：
第二高侧开关电路；
第二低侧开关电路，所述第二高侧开关电路与所述第二低侧开关电路的组合被控制以产生相应的第二输出电压来向所述负载供电；以及
第二输入电压开关电路，其被布置在所述电压源与所述第二高侧开关电路之间，所述第二输入电压开关电路能够操作成控制从所述电压源接收的输入电压至所述第二高侧开关电路的传送。
12.一种多相电源，包括：
输入端口，其从电压源接收输入电压；
第一电源相，所述第一电源相包括：
第一高侧开关电路，
第一低侧开关电路，
被布置在所述电压源与所述第一电源相中的电源电路之间的第一输入电压开关电路，所述第一输入电压开关电路能够操作成将从所述电压源接收的输入电压选择性地传送至将所述第一输入电压开关电路连接至所述第一高侧开关电路的第一电路路径，
第一电压生成器电路，所述第一电压生成器电路的电力输入以所述第一电路路径的电压水平为参考，所述第一电压生成器电路产生相对于所述第一电路路径的电压水平的内部电源电压，和
第一输入电压控制电路，其能够操作成：
使用由所述第一电压生成器电路生成的内部电源电压来将所述第一输入电压开关电路控制为导通状态，和
产生第一控制信号来激活第一控制开关，所述第一控制开关将所述第一输入电压开关电路的控制输入端电耦接到将所述第一输入电压开关电路连接至所述第一高侧开关电路的电路路径的电压，所述第一控制开关的激活将所述第一输入电压开关电路控制为关断状态以防止所述输入电压被传送至所述第一高侧开关电路；以及
第二电源相，所述第二电源相包括：
第二高侧开关电路，
第二低侧开关电路，
被布置在所述电压源与所述第二电源相中的电源电路之间的第二输入电压开关电路，所述第二输入电压开关电路能够操作成将从所述电压源接收的输入电压选择性地传送至将所述第二输入电压开关电路连接至所述第二高侧开关电路的第二电路路径，
第二电压生成器电路，所述第二电压生成器电路的电力输入以所述第二电路路径的电压水平为参考，所述第二电压生成器电路产生相对于所述第二电路路径的电压水平的内部电源电压，和
第二输入电压控制电路，其能够操作成：
使用由所述第二电压生成器电路生成的内部电源电压来将所述第二输入电压开关电路控制为导通状态，和
产生第二控制信号来激活第二控制开关，所述第二控制开关将所述第二输入电压开关电路的控制输入端电耦接到将所述第二输入电压开关电路连接至所述第二高侧开关电路的电路路径的电压，所述第二控制开关的激活将所述第二输入电压开关电路控制为关断状态以防止所述输入电压被传送至所述第二高侧开关电路。
13.根据权利要求12所述的多相电源，还包括：
第一监测器电路，其能够操作成监测通过所述第一输入电压开关电路从所述电压源被传送至所述第一电源相的电流的幅值，
其中，所述第一输入电压控制电路还能够操作成响应于检测到通过所述第一输入电压开关电路传送的电流的幅值高于第一阈值而将所述第一输入电压开关电路去激活为关断状态；和
独立于所述第一监测器电路工作的第二监测器电路，所述第二监测器电路能够操作成监测通过所述第二输入电压开关电路从所述电压源被传送至所述第二电源相的电流的幅值，
其中，所述第二输入电压控制电路还能够操作成响应于检测到通过所述第二输入电压开关电路被传送的电流的幅值低于第二阈值而继续将所述第二输入电压开关电路激活为导通状态。
14.根据权利要求12所述的多相电源，其中，所述第一电源相包括第一降压转换器，所述第一降压转换器能够操作成基于通过所述第一输入电压开关电路接收的输入电压来产生第一电源相输出电压；并且
其中，所述第二电源相包括第二降压转换器，所述第二降压转换器能够操作成基于通过所述第二输入电压开关电路接收的输入电压来产生第二电源相输出电压，将所述第一电源相输出电压与所述第二电源相输出电压进行组合以向相应的负载供电。
15.根据权利要求12所述的多相电源，其中，所述第一电压生成器电路相包括：第一自举电压生成器电路，其能够操作成产生第一自举电压，所述第一自举电压被用于控制所述第一输入电压开关电路，以及第二自举电压生成器电路，其能够操作成产生第二自举电压，所述第二自举电压被用于控制所述第一电源相中的高侧开关电路的工作；并且
其中，所述第二电压生成器电路包括：第三自举电压生成器电路，其能够操作成产生第三自举电压，所述第三自举电压被用于控制所述第二输入电压开关电路，以及第四自举电压生成器电路，其能够操作成产生第四自举电压，所述第四自举电压被用于控制所述第二电源相中的高侧开关电路的工作。
16.根据权利要求12所述的多相电源，其中，所述第一控制开关能够操作成响应于检测到与所述第一电源相相关联的故障状况而将所述第一输入电压开关电路去激活，并且其中，所述第二控制开关能够操作成响应于未检测到与所述第二电源相相关联的故障状况而继续将所述第二输入电压开关电路激活为导通状态。
17.根据权利要求12所述的多相电源，其中，所述第一输入电压控制电路和所述第二输入电压控制电路还能够操作成将所述第一输入电压开关电路和所述第二输入电压开关电路单独地去激活。
18.一种控制多相电源的方法，所述方法包括：
控制所述多相电源的第一相中的高侧开关电路和低侧开关电路的组合以产生相应的输出电压来向负载供电；
控制所述第一相中的、被布置在电压源与所述高侧开关电路之间的输入电压开关电路，以将从所述电压源接收的输入电压选择性地传送至将所述输入电压开关电路连接至所述高侧开关电路的电路路径；
对电力输入以所述电路路径的电压水平为参考的电压生成器电路进行操作，所述电压生成器电路产生内部电源电压；
利用由所述电压生成器电路生成的内部电源电压来将所述输入电压开关电路控制为导通状态；以及
产生控制信号以激活控制开关，所述控制开关将所述输入电压开关电路的控制输入端电耦接至将所述输入电压开关电路连接至所述高侧开关电路的电路路径，所述控制开关的激活将所述输入电压开关电路控制为关断状态以防止所述输入电压被传送至所述高侧开关电路。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
产生第一自举电压；
利用所述第一自举电压来控制所述输入电压开关电路；
产生第二自举电压；以及
利用所述第二自举电压来控制所述高侧开关电路。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：
操作所述多相电源的第一相的第一电压生成器电路以产生第一电压，所述第一电压生成器电路以将所述输入电压开关电路耦接至所述高侧开关电路的第一电路路径的电压水平为参考；
使用所述第一电压生成器电路来控制所述输入电压开关电路；
操作所述多相电源的第一相的第二电压生成器电路以产生第二电压，所述第二电压生成器电路以将所述高侧开关电路耦接至所述低侧开关电路的第二电路路径的电压水平为参考；以及
使用所述第二电压生成器电路来控制所述高侧开关电路。
21.根据权利要求18所述的方法，还包括：
监测通过所述输入电压开关电路从所述电压源被传送至所述高侧开关电路的电流的幅值；以及
响应于检测到所述电流的幅值高于阈值而将所述输入电压开关电路去激活为关断状态，所述输入电压开关电路的关断状态将所述高侧开关电路电隔离以阻止接收所述输入电压。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多相电源包括具有所述第一相和第二相的多个相，所述输入电压开关电路控制所述输入电压仅在所述第一相中而非所述第二相中的传送。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多相电源包括具有所述第一相和第二相的多个相，所述输入电压开关电路控制所述输入电压至所述第一相中的所述高侧开关电路的传送；
其中，所述第二相包括：
第二高侧开关电路；
第二低侧开关电路，所述第二高侧开关电路与所述第二低侧开关电路的组合被控制以产生相应的第二输出电压来向所述负载供电；以及
第二输入电压开关电路，其被布置在所述电压源与所述第二高侧开关电路之间，所述方法还包括：
控制所述第二输入电压开关电路以控制从所述电压源接收的输入电压至所述第二高侧开关电路的传送。
24.根据权利要求18所述的方法，还包括：
监测所述多相电源的第一相的健康状态；以及
响应于检测到所述健康状态指示所述多相电源的第一相出故障而将所述输入电压开关电路去激活为关断状态。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10535992B2 (en) * 2017-04-28 2020-01-14 New Japan Radio Co., Ltd. Switching regulator circuit
CN109818378B (zh) * 2019-03-21 2020-11-24 浪潮商用机器有限公司 一种电源设备及其控制方法和装置
IT201900011544A1 (it) 2019-07-11 2021-01-11 St Microelectronics Srl Circuito di pilotaggio per un semi-ponte
IT201900023787A1 (it) * 2019-12-12 2021-06-12 St Microelectronics Srl Circuito a semi-ponte
EP4152584A4 (en) * 2020-06-29 2023-06-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Multi-phase power supply and electronic device
US11063516B1 (en) * 2020-07-29 2021-07-13 Faraday Semi, Inc. Power converters with bootstrap
US11990839B2 (en) 2022-06-21 2024-05-21 Faraday Semi, Inc. Power converters with large duty cycles

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8400745B1 (en) * 2008-04-30 2013-03-19 Netapp, Inc. Fuse apparatus
TW201526502A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 Anpec Electronics Corp 降壓轉換器及降壓轉換器的控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10035190C5 (de) * 2000-07-20 2009-07-16 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Fluoreszenzmessung
US20020130645A1 (en) * 2001-03-15 2002-09-19 Sheng-Nan Tsai Overvoltage protection device for buck converter
CN1176515C (zh) * 2001-05-24 2004-11-17 台达电子工业股份有限公司 降压转换器的输出过电压保护装置
DE102004030912B3 (de) * 2004-06-25 2006-01-19 Sma Technologie Ag Verfahren zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle, insbesondere einer Photovoltaik-Gleichspannungsquelle in eine Wechselspannung
US7145316B1 (en) * 2005-06-06 2006-12-05 Micrel, Inc. Control circuit for monitoring and maintaining a bootstrap voltage in an N-channel buck regulator
US7504808B2 (en) * 2005-06-30 2009-03-17 Intel Corporation Multiphase transformer for a multiphase DC-DC converter
JP5618733B2 (ja) * 2009-12-09 2014-11-05 ローム株式会社 半導体装置及びこれを用いたスイッチングレギュレータ
CN102185477B (zh) * 2011-04-29 2013-10-16 成都芯源系统有限公司 多相变换器的相位控制
US8842225B2 (en) * 2012-05-14 2014-09-23 Rohm Co., Ltd. Switching power supply device
TWI479763B (zh) * 2012-10-24 2015-04-01 Niko Semiconductor Co Ltd 直流－直流轉換器之保護裝置
US9577505B1 (en) * 2015-07-28 2017-02-21 Dell Products L.P. Bootstrap controller for switching power supply

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8400745B1 (en) * 2008-04-30 2013-03-19 Netapp, Inc. Fuse apparatus
TW201526502A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 Anpec Electronics Corp 降壓轉換器及降壓轉換器的控制方法

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