多相降压式变换电路及其故障检测方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种多相降压式变换电路及其故障检测方法、装置及存储介质，属于电子技术领域。所述多相降压式变换电路包括包括：电源、N相降压式电路、N个电感、第一电容、负载、检测控制器和驱动电路。检测控制器的输入端与N相降压式电路中每相降压式电路的故障检测点连接。由于每相降压式电路的故障检测点在不同的时间对应不同的电压，因此检测控制器可以根据N相降压式电路中每相降压式电路的故障检测点处的电压，来检测每相降压式电路是否发生故障。当检测控制器确定任一相降压电路出现故障时，驱动电路可以停止驱动该相降压式电路。从而实现对该相降压式电路的隔离，避免因该相降压式电路的故障而导致负载无法正常工作。

Multiphase step-down converter and its fault detection method, device and storage medium

【技术实现步骤摘要】
多相降压式变换电路及其故障检测方法、装置及存储介质
本申请涉及电子
，特别涉及一种多相降压式变换电路及其故障检测方法、装置及存储介质。
技术介绍
多相降压式变换电路是在微处理器中应用较为广泛的一种供电电路。如图1所示，多相降压式变换电路包括电源1、负载2、多相降压式电路3、多个电感4和一个电容5，每相降压式电路3包括两个金属氧化物半导体(metaloxidesemiconductor，MOS)管。为了降低电压纹波，可以将该多相降压式电路按照一定的时间顺序交替导通和关断，这样就可以实现不间断地向负载2供电。但是当任一相降压式电路3中的任一MOS管出现短路时，该MOS管所在相降压式电路即为故障，这将会导致负载2无法正常工作。例如，参见图1，每相降压式电路3可以包括一个漏极d1与电源1的正极连接的上MOS管，以及一个源极s2接地的下MOS管。当任一相降压式电路3中的下MOS管短路时，整个多相降压式变换电路出现短路，进而使得负载2无法正常工作。另外，当任一相降压式电路3中的上MOS管短路时，输入电压可能通过上MOS管直接加在负载2上，负载2可能因过压而失效，也即负载2无法正常工作。因此，亟需一种多相降压式变换电路的故障检测方法，以对多相降压式变化电路中的每个MOS管是否故障进行检测，从而可以在任一MOS管出现故障时可以及时将该MOS管所在相降压式电路3隔离，进而避免因该相降压式电路的故障而导致负载无法正常工作。
技术实现思路
本申请提供了一种多相降压式变换电路及其故障检测方法、装置及存储介质，可以解决相关技术中多相降压式变换电路包括的任一相降压式电路中的任一MOS管出现短路，将导致负载无法正常工作的问题。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种多相降压式变换电路，所述多相降压式变换电路包括：电源、N相降压式电路、N个电感、第一电容、负载、检测控制器、驱动电路和第二电容，每相降压式电路的故障检测点在不同的时间对应不同的电压，所述N相降压式电路与所述N个电感一一对应，所述N为大于或等于2的正整数；所述电源的正极与所述N相降压式电路的第一输入端连接，所述N相降压式电路的第一输出端与所述N个电感中对应的电感的第一端连接，所述N个电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述N相降压式电路的第二输出端和所述第一电容的第二端均与所述电源的负极连接，所述负载并联在所述第一电容的两端，所述第二电容并联在所述电源的正负极之间；所述检测控制器的输入端与所述N相降压式电路中每相降压式电路的故障检测点连接，所述检测控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述N相降压式电路的第二输入端连接，所述检测控制器用于根据所述N相降压式电路中每相降压式电路的故障检测点处的电压来检测是否发生故障，所述驱动电路用于驱动所述N相降压式电路交替工作，以及在所述检测控制器确定所述N相降压电路中的任一相降压电路出现故障时，停止驱动所述任一相降压电路。需要说明的是，电源可以通过N相降压式电路向负载提供电能，电源可以是直流电源等。N相降压式电路可以按照一定的时间顺序交替导通和关断，以实现不间断地向负载供电，且可以通过这种交替导通和关断的方式来降低电源向负载输入的电压纹波。N相降压式电路中不同相降压式电路可以对应不同的相位，且相邻两相降压式电路的相位差可以相同，该相位差可以通过将360度除以N得到。这样的条件下，每相降压式电路的使用频率即为1/N。另外，该多相降压式变换电路的电平可以是三电平，在一种可能的实现方式中，该多相降压式变换电路的电平还可以是五电平等，本申请实施例对此不做限定。再者，电感在阻碍电流通过时，可以将电能以磁场的形式进行暂时性地存储，在电路中的电流减小时，电感可以将暂时性存储的能量释放出来。第一电容和第二电容可以对负载的输入电流进行滤波，以减小负载的输入电流的噪声，提高负载的输入电流的平滑度。电感、第一电容和第二电容的种类、型号等均可以根据使用需求预先进行设置。负载可以为芯片等，本申请实施例对此不做限定。在本申请中，由于每相降压式电路的故障检测点可以在不同的时间对应不同的电压，所以检测控制器可以通过同步检测每相降压式电路的故障检测点处的电压，从而实现同步检测每相降压式电路是否发生故障。当检测控制器确定任一相降压电路出现故障时，驱动电路可以停止驱动该相降压式电路。从而实现对该相降压式电路的隔离，避免因该相降压式电路的故障而导致负载无法正常工作。可选地，对于所述N相降压式电路中的任一相降压式电路，所述任一相降压式电路包括：第一金属氧化物半导体MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第三电容；所述第一MOS管的漏极与所述电源的正极连接，所述第一MOS管的源极分别与所述第二MOS管的漏极和所述第三电容的第一端连接，所述第二MOS管的源极分别与所述第三MOS管的漏极和所述任一相降压式电路对应的电感的第一端连接，所述第三MOS管的源极分别与所述第四MOS管的漏极和所述第三电容的第二端连接，所述第四MOS管的源极与所述电源的负极连接，所述第二MOS管的源极与所述第三MOS管的漏极之间的连接点作为所述任一相降压式电路的故障检测点；所述驱动电路的输出端与所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的栅极和所述第四MOS管的栅极连接，所述驱动电路用于驱动所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管的导通或关断。需要说明的是，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均是金属氧化物半导体场效应晶体管。这4个MOS管中的任一MOS管在降压式电路中的作用可以等效为开关，也即是，任一MOS管的导通可以等效于开关的导通，任一MOS管的关断可以等效于开关关断。第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均可以为N型MOS管，也可以为P型MOS管等。并且每个MOS管上均可以设置有体二极管，该体二极管的作用可以是在该MOS管所在相降压式电路有反向感生电压时，使反向感生电压通过，以避免反向感生电压击穿该MOS管。另外，驱动电路可以用于驱动不同相降压式电路中的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的导通或关断，以驱动N相降压式电路交替工作。由于驱动电路的输出端与第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极连接，当驱动电路在这4个MOS管中的任一MOS管的栅极上加载的电压大于该MOS管的导通电压时，该MOS管的源极和漏极之间会形成导电沟道，电子可以通过该导电沟道从该MOS管的源极流向漏极，也即电流可以从该MOS管的漏极流向源极，此时，该MOS管处于导通状态。当驱动电路在这4个MOS管中的任一MOS管的栅极上加载的电压小于该MOS管的导通电压时，该MOS管的源极和漏极之间不会形成导电沟道，也即不会有电流从该MOS管的漏极流向源极，此时，该MOS管处于关断状态。也即驱动电路可以通过控制加载在第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极上的电压，以驱动第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的导通或关断。另外，第三电容是用于在驱动电路驱动第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多相降压式变换电路，其特征在于，所述多相降压式变换电路包括：电源(1)、N相降压式电路(2)、N个电感(3)、第一电容(4)、负载(5)、检测控制器(6)、驱动电路(7)和第二电容(8)，每相降压式电路(2)的故障检测点(9)在不同的时间对应不同的电压，所述N相降压式电路(2)与所述N个电感(3)一一对应，所述N为大于或等于2的正整数；所述电源(1)的正极与所述N相降压式电路(2)的第一输入端连接，所述N相降压式电路(2)的第一输出端与所述N个电感(3)中对应的电感(3)的第一端连接，所述N个电感(3)的第二端与所述第一电容(4)的第一端连接，所述N相降压式电路(2)的第二输出端和所述第一电容(4)的第二端均与所述电源(1)的负极连接，所述负载(5)并联在所述第一电容(4)的两端，所述第二电容(8)并联在所述电源(1)的正负极之间；所述检测控制器(6)的输入端与所述N相降压式电路(2)中每相降压式电路(2)的故障检测点(9)连接，所述检测控制器(6)的输出端与所述驱动电路(7)的输入端连接，所述驱动电路(7)的输出端与所述N相降压式电路(2)的第二输入端连接，所述检测控制器(6)用于根据所述N相降压式电路(2)中每相降压式电路(2)的故障检测点(9)处的电压来检测是否发生故障，所述驱动电路(7)用于驱动所述N相降压式电路(2)交替工作，以及在所述检测控制器(6)确定所述N相降压电路中的任一相降压电路出现故障时，停止驱动所述任一相降压电路。...

【技术特征摘要】
1.一种多相降压式变换电路，其特征在于，所述多相降压式变换电路包括：电源(1)、N相降压式电路(2)、N个电感(3)、第一电容(4)、负载(5)、检测控制器(6)、驱动电路(7)和第二电容(8)，每相降压式电路(2)的故障检测点(9)在不同的时间对应不同的电压，所述N相降压式电路(2)与所述N个电感(3)一一对应，所述N为大于或等于2的正整数；所述电源(1)的正极与所述N相降压式电路(2)的第一输入端连接，所述N相降压式电路(2)的第一输出端与所述N个电感(3)中对应的电感(3)的第一端连接，所述N个电感(3)的第二端与所述第一电容(4)的第一端连接，所述N相降压式电路(2)的第二输出端和所述第一电容(4)的第二端均与所述电源(1)的负极连接，所述负载(5)并联在所述第一电容(4)的两端，所述第二电容(8)并联在所述电源(1)的正负极之间；所述检测控制器(6)的输入端与所述N相降压式电路(2)中每相降压式电路(2)的故障检测点(9)连接，所述检测控制器(6)的输出端与所述驱动电路(7)的输入端连接，所述驱动电路(7)的输出端与所述N相降压式电路(2)的第二输入端连接，所述检测控制器(6)用于根据所述N相降压式电路(2)中每相降压式电路(2)的故障检测点(9)处的电压来检测是否发生故障，所述驱动电路(7)用于驱动所述N相降压式电路(2)交替工作，以及在所述检测控制器(6)确定所述N相降压电路中的任一相降压电路出现故障时，停止驱动所述任一相降压电路。2.如权利要求1所述的多相降压式变换电路，其特征在于，对于所述N相降压式电路(2)中的任一相降压式电路(2)，所述任一相降压式电路(2)包括：第一金属氧化物半导体MOS管(21)、第二MOS管(22)、第三MOS管(23)、第四MOS管(24)和第三电容(10)；所述第一MOS管(21)的漏极与所述电源(1)的正极连接，所述第一MOS管(21)的源极分别与所述第二MOS管(22)的漏极和所述第三电容(10)的第一端连接，所述第二MOS管(22)的源极分别与所述第三MOS管(23)的漏极和所述任一相降压式电路(2)对应的电感(3)的第一端连接，所述第三MOS管(23)的源极分别与所述第四MOS管(24)的漏极和所述第三电容(10)的第二端连接，所述第四MOS管(24)的源极与所述电源(1)的负极连接，所述第二MOS管(22)的源极与所述第三MOS管(23)的漏极之间的连接点作为所述任一相降压式电路(2)的故障检测点(9)；所述驱动电路(7)的输出端与所述第一MOS管(21)的栅极、所述第二MOS管(22)的栅极、所述第三MOS管(23)的栅极和所述第四MOS管(24)的栅极连接，所述驱动电路(7)用于驱动所述第一MOS管(21)、所述第二MOS管(22)、所述第三MOS管(23)和所述第四MOS管(24)的导通或关断。3.如权利要求1或2所述的多相降压式变换电路，其特征在于，所述驱动电路(7)包括N个驱动子电路(71)，所述N个驱动子电路(71)与所述N相降压式电路(2)一一对应；所述N个驱动子电路(71)的输入端分别与所述检测控制器(6)的输出端连接，所述N个驱动子电路71的输出端分别与所述N相降压式电路(2)中对应的降压式电路(2)的第二输入端连接。4.一种对上述权利要求1-3任一所述的多相降压式变换电路故障检测的方法，其特征在于，所述方法包括：检测当前相降压式电路的故障检测点在当前检测周期的电压；根据所述当前检测周期的电压，确定所述当前相降压式电路当前是否发生故障；如果所述当前相降压式电路当前发生故障，则向所述驱动电路发送停止驱动信号，以指示所述驱动电路停止驱动所述当前相降压式电路。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，每个检测周期包括第一检测时刻和第二检测时刻，所述第一检测时刻是指所述当前相降压式电路的第一MOS管的导通时间段内的一个时刻，所述第二检测时刻是指所述当前相降压式电路的第二MOS管的导通时间段内的一个时刻；所述根据所述当前检测周期的电压，确定所述当前相降压式电路当前是否发生故障，包括：如果所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压高于第一电压阈值，且所述当前检测周期内的第二检测时刻的电压低于第二电压阈值，或者，所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压低于所述第二电压阈值，且所述当前检测周期内的第二检测时刻的电压高于所述第一电压阈值，则获取与所述当前检测周期连续的M个历史检测周期的电压，所述M为正整数，所述第一电压阈值大于所述电源的电压的一半且小于所述电源的电压，所述第二电压阈值小于所述电源的电压的一半且大于零；如果所述M个历史检测周期内的第一检测时刻的电压均高于所述第一电压阈值，且所述M个历史检测周期内的第二检测时刻的电压均低于所述第二电压阈值，或者，所述M个历史检测周期内的第一检测时刻的电压均低于所述第二电压阈值，且所述M个历史检测周期内的第二检测时刻的电压均高于所述第一电压阈值，则确定所述当前相降压式电路发生故障，否则，确定所述当前相降压式电路未发生故障。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，每个检测周期包括第一检测时刻和第二检测时刻，所述第一检测时刻是指所述当前相降压式电路的第一MOS管的导通时间段内的一个时刻，所述第二检测时刻是指所述当前相降压式电路的第二MOS管的导通时间段内的一个时刻；所述根据所述当前检测周期的电压，确定所述当前相降压式电路当前是否发生故障，包括：如果所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压高于第一电压阈值，且所述当前检测周期内的第二检测时刻的电压低于第二电压阈值，或者，所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压低于所述第二电压阈值，且所述当前检测周期内的第二检测时刻的电压高于所述第一电压阈值，则获取与所述当前检测周期连续的M个历史检测周期的电压，所述M为正整数，所述第一电压阈值大于所述电源的电压的一半且小于所述电源的电压，所述第二电压阈值小于所述电源的电压的一半且大于零；确定所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压与第二检测时刻的电压之间的电压差值，确定每个历史检测周期内的第一检测时刻的电压与第二检测时刻的电压之间的电压差值，以得到M+1个电压差值；如果所述M+1个电压差值均大于第三电压阈值，则确定所述当前相降压式电路发生故障，否则，确定所述当前相降压式电路未发生故障，所述第三电压阈值小于所述电源的电压且大于零。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，每个检测周期包括第一检测时刻和第二检测时刻，所述第一检测时刻是指所述当前相降压式电路的第一MOS管的导通时间段内的一个时刻，所述第二检测时刻是指所述当前相降压式电路的第二MOS管的导通时间段内的一个时刻；所述根据所述当前检测周期的电压，确定所述当前相降压式电路当前是否发生故障，包括：如果所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压高于第一电压阈值，且所述当前检测周期内的第二检测时刻的电压低于第二电压阈值，或者，所述当前检测周期内的第一检测时刻的电压低于所述第二电压阈值，且所述当前检测周期内的第二检测时刻的电压高于所述第一电压阈值，则获取检测周期位于时间窗口内的电压，所述时间窗口用于指示从所述当前检测周期开始且早于所述当前检测周期的参考时长的时间段；如果位于所述时间窗口内的每个检测周期内的第一检测时刻的电压均高于所述第一电压阈值，且位于所述时间窗口内的每个检测周期内的第二检测时刻的电压均低于所述第二电压阈值，或者，位于所述时间窗口内的每个检测周期内的第一检测时刻的电压均低于所述第二电压阈值，且位于所述时间窗口内的每个检测周期内的第二检测时刻的电压均高于所述第一电压阈值，则确定所述当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢玉亮，周文博，郑远辉，李利民，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44