[發明專利]電壓調節器系統及其功率級和控制器

有效

• 申請號: 201810717360.1
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN109240410B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 阿利亞克桑德爾·舒博特斯基;朱塞佩·貝爾納基亞;達尼·克拉夫特;本雅明·唐
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;韓雪梅

本文公開了一種電壓調節器系統及其功率級和控制器，所述控制器包括：用于接收來自多個功率級的集合溫度信息的第一引腳；多個第二引腳，每個用于接收來自功率級中的一個功率計的相電流信息；用于控制功率級的控制電路；用于檢測第一引腳和第二引腳處的信號電平的檢測電路；以及故障分析電路，用于基于第一引腳和第二引腳處檢測到的信號電平以及控制器能夠訪問的狀態信息來識別所報告的故障的類型和對故障進行報告的功率級。對在第一引腳處的第一標稱范圍中的集合溫度信息進行報告，并且對在第二引腳中的每個處的在第二標稱范圍中的相電流信息進行報告。每個報告的故障類型在第一引腳和第二引腳處具有唯一的故障特征，其在標稱范圍中至少一個之外。

技術領域

本申請涉及電壓調節器，特別是功率級故障指示和報告。

背景技術

用于電壓調節器的集成功率級具有各種監測和保護特征。當功率級發生保護事件(故障)時，功率級應該被識別/標記給控制器，控制器會相應地作出反應，以確保整個電壓調節器系統的安全運行。報告的故障指示在功率級和/或負載上需要立即采取行動以防止即將發生的災難性失效的具有高應力水平的臨界狀況。例如，故障檢測后，控制器可以將故障功率級的輸出設定為三態，并且使得由負載對輸出電壓進行釋放。在另一種方法中，控制器永久接通故障功率級的低側功率晶體管以防止負載的損壞。在另一種方法中，控制器繼續操作直到檢測到更嚴重的狀況。

集成功率級中實現的典型保護特征包括：過溫保護(OTP)；過電流保護(OCP)；高側短路/控制功率晶體管短路檢測(HSS)；以及BOOT電壓欠壓鎖定(BOOT UVLO)。BOOT UVLO故障狀態指示功率級的高側功率晶體管正在以不足夠低的電壓驅動。通過要求每個功率級在專用引腳(通常稱為TMON或TMON/FAULT)處發出信號通知故障狀態，從而從單個功率級向控制器報告故障狀態。當沒有檢測到故障時，該引腳通常用于報告功率級溫度信息。在故障的情形下，使用帶外信令即通過使用用于報告引腳上的溫度信息的超出標稱范圍的信號電平來通過專用引腳報告故障。在簡化設計中，所有功率級的專用引腳(TMON或TMON/FAULT)都連接至相同的信號線(例如通過線或連接)，并且該公共連接耦合到控制器的相應專用引腳。這種簡化的實現在多相電壓調節器系統中被廣泛采用，每個功率級提供系統的一個相(電流)。通過這種簡化，控制器無法區分由不同功率級報告的故障。因此，控制器無法識別哪個功率級正在傳送故障。因此，控制器通常會忽略故障或關斷整個系統。

發明內容

根據用于電壓調節器的功率級的實施方式，功率級包括：一個或更多個功率晶體管開關，被配置成輸出關于功率級的相電流；一個或更多個功率晶體管柵極驅動器，被配置成使一個或更多個功率晶體管關斷或導通；以及故障檢測電路，被配置成檢測功率級中的一個或更多個故障，所述一個或更多個故障包括：相電流超過正電流限制的正過電流故障和相電流超過負電流限制的負過電流故障，其中；過溫故障，其中功率級的溫度超過溫度限制；功率晶體管輸出級中的相故障；自舉供電欠壓故障，其中耦合至一個或更多個功率晶體管柵極驅動器的自舉電容器的電壓低于目標自舉電壓電平；以及供電欠壓故障，其中功率級的供電電壓低于目標供電電壓電平。功率級還包括報告電路，所述報告電路被配置成監測和報告功率級的信息，包括：當沒有檢測到故障時，報告在功率級的第一引腳處在第一標稱范圍中的關于功率級的溫度信息；當沒有檢測到故障時，報告在功率級的第二引腳處在第二標稱范圍中的關于功率級的相電流信息；報告在第一引腳處在第一標稱范圍之外的帶外范圍中和/或在第二引腳處在第二標稱范圍之外的帶外范圍中的任何故障，使得故障檢測電路被配置來檢測的每種類型的故障在第一引腳和第二引腳處具有唯一的故障特征。