CN104852559A - 开关功率转换器中的相故障检测 - Google Patents

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Abstract

开关功率转换器包括相，所述相可操作为将相电流通过电感器输送到负载。相电流具有预期的锯齿形或三角形纹波图案。开关功率转换器还包括测量单元，可操作为在开关周期的两个或更多不同点处测量相电流，在此期间，所述相在开关周期的第一间隔内导通，并且在开关周期的第二间隔内关断。开关功率转换器还包括分析单元，可操作为基于在开关周期的两个或更多不同点处获得的相电流的测量结果，确定所述相是否有故障。还提供了检测开关功率转换器中的相故障的相应方法。

Description

开关功率转换器中的相故障检测
技术领域
本申请涉及开关功率转换器，特别是开关功率转换器中的相故障检测。
背景技术
由于其高效性以及所占据的面积/体积小，开关功率转换器被广泛地用于各种应用和功率等级。广泛接受的开关功率转换器包括降压、升压、降压-升压、前馈、反激、半桥、全桥和SEPIC拓扑结构。多相降压转换器尤其适于提供在低电压下高性能集成电路所需的高电流，集成电路例如微处理器、图形处理器、和网络处理器。降压转换器可以用有源部件来实现，例如脉冲宽度调制(PWM)控制器IC(集成电路)、驱动器电路、包括功率MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的一个或多个相、以及无源部件，诸如电感器、变压器或耦合的电感器、电容器、和电阻器。多个相可以并联连接，以满足高输出电流需求。
开关功率转换器中包括的部件数量众多并且这种***通常的高输出电流和功率使得希望能检测到任何部件或连接的故障，以检验这些***的全部功能，并确保开关功率转换器在其整个工作范围内的正常操作。通常实施电压、电流、功率和温度的监视，以确保在变化、不可预测和不可预见的操作条件下的正确操作。高性能集成电路，例如微处理器、图形处理器、以及网络处理器需要几种保护机制，以针对电压和电流变化进行保护。相故障检测(PFD)是一种保护机制，该保护机制保护负载，并且也为用户提供了有效的诊断指导。高效、可靠以及低成本的PFD方案是极其需要的。
发明内容
根据检测开关功率转换器中的相故障的方法的一个实施例，该方法包括：在开关周期的两个或多个不同点处测量由开关功率转换器的一相穿过电感器输送到负载的相电流，在此该开关周期期间，该相在开关周期的第一间隔内接通，并且在开关周期的第二间隔内关断，相电流具有期望的锯齿形或三角形纹波图案；并且基于在开关周期的两个或多个不同点处获得的相电流测量结果，确定该相是否有故障。
根据开关功率转换器的一个实施例，该转换器包括可操作为将相电流穿过电感器输送到负载的一相。相电流具有期望的锯齿形或三角形纹波图案。开关功率转换器还包括测量单元，其可操作为在开关周期的两个或多个不同点处测量相电流，在此开关周期期间，该相在开关周期的第一间隔内接通，并且在开关周期的第二间隔内关断。开关功率转换器还包括分析单元，其可操作为基于在开关周期的两个或多个不同点处获得的相电流测量结果，确定该相是否有故障。
本领域技术人员在阅读以下详细描述并且查看了附图之后，将认识到附加的特征和优点。
附图说明
附图中的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记表示相应的类似部分。各个所示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。附图中所描绘的实施例在下面的说明中详细描述。
图1示出了具有相故障检测的开关功率转换器的实施例的框图。
图2示出了图1的开关功率转换器中包括的相和对应的离散电流感测网络的实施例的框图。
图3示出了开关功率转换器中的相故障检测方法的实施例的流程图。
图4示出了与图3的相故障检测方法和图1的开关功率转换器的操作相关联的各个波形图。
图5示出了开关功率转换器中包括的相电流分析单元的实施例的框图。
图6示出了开关功率转换器中包括的相电流分析单元的另一实施例的框图。
图7示出了图1的开关功率转换器中包括的相和对应的集成电流感测网络的实施例的框图。
图8A示出了与图7的集成电流感测网络所检测的故障高侧电流镜相关联的各种波形图。
图8B示出了与图7的集成电流感测网络所检测的故障低侧电流镜相关联的各种波形图。
具体实施方式
本文描述的实施例分析开关功率转换器的相电流测量结果，以检测可能的相故障。相电流可在相开关周期的两个或多个不同点处测量，以测量正和负纹波，且测量结果可以与阈值进行比较，以识别指示相故障的任何非预期的响应。本文描述的方法能够在该相的电流不是所期望的时候，检测故障相。这可以包括在相电流的负部分、正部分或二者期间在两个或多个不同点处测量相电流。具有相电流的正部分和/或负部分的任意一个部分的两个或多个样本可以指示该相电流是否表现得如同预期一样。
图1示出了开关功率转换器的一个实施例，其包括功率级100，包括多个相102及诸如微控制器、微处理器、ASIC(专用集成电路)等的用于控制功率级100的操作的控制器200。每个相102可操作为通过单独的电感器(LX)向负载104输送相电流(IPX)，负载104经由电感器和输出电容器(Cout)连接到开关功率转换器。电感器电流在图1中被标记为IP1、IP2...IPN。所述负载104可以是高性能集成电路，诸如微处理器、图形处理器、网络处理器等或其它类型的需要电压调节的电子电路。
每个相102具有用于通过相应的电感器耦合到负载104的高侧晶体管(HSX)和低侧晶体管(LSX)。每一相102的高侧晶体管可切换地将负载104连接到开关功率转换器的输入电压(Vin)，并且所述相应的低侧晶体管可切换地在不同的周期将负载104连接到大地。为了便于举例说明，在图1中示出三个相102(N＝3)，然而功率级100可以包括任意数量的相102，包括单相或多于一个相。
控制器200通过调节输送到负载104的相电流来调节由功率级100输送到负载104的电压(Vsense)。控制器200包括脉冲宽度调制器(PWM)202，用于通过PWM控制信号(PWM1、PWM2...PWMN)对功率级100的每个相102进行开关，使得功率级100通过相应的电感器和高侧或低侧晶体管向负载104发出(source)或汇入(sink)电流。当PWM控制信号处于逻辑高电平，高侧晶体管被置于导通状态，电感器电流通过高侧晶体管被发出或汇入，而且流过电感器的电流持续增加。其在此一般被称为“接通时间(on-time)”，并且功率级100被认为是“接通的”。当PWM控制信号处于逻辑低电平，低侧晶体管置于导通状态，电流从低侧晶体管被发出或汇入，并且流过电感器的电流持续下降。其在此一般被称为“关断时间(off-time)”，并且功率级100被认为是“关断的”。当PWM控制信号处于三态或高阻抗逻辑电平(PWM控制信号既不高也不低)，高侧和低侧晶体管两者均被置于非导通状态，电流通过低侧或高侧晶体管的主体二极管被发出或汇入，并且流过电感器的电流幅度减小到零。其在此一般被称为“高阻时间(HiZ-time)”或“静止时间(inactive time)”，并且功率级100被认为处于“高阻抗”或静止。可替换地，第二数字输入可以用于启用或禁用功率级100，使得该输入可以表示功率级100高侧导通、低侧导通和非导通状态。在CCM(连续导通模式)期间，每个开关周期由一个“接通时间”和一个“关断时间”以及两者之间的最小死区时间组成，其中死区时间用于转变，在所述转变之间晶体管处于导通状态。开关功率转换器可以发出或汇入电流，且电感器电流具有预期的锯齿或三角形或纹波图案，这是由于取决于哪个晶体管导通，电感器电流必须要么降低要么增加。在DCM(非连续导通模式)中，当电感器电流为零时，不允许低侧晶体管导通。那么该周期包含接通时间，随后是关断时间，再随后是高阻时间。在高阻时间期间，电感器电流接近于零，而且一旦它接近零，则在周期的持续时间内不改变。
在CCM或者DCM中，驱动器106响应于由PWM 202提供的PWM控制信号而向对应的相102的高侧及低侧晶体管的栅极提供栅极驱动信号(GHX、GLX)。相102的激活状态以及高侧和低侧晶体管的占空比至少部分地基于施加到负载104上的输出电压(Vsense)确定，使得开关功率转换器可以尽可能快且可靠地对变化的负载条件作出响应。
控制器200可以应对从一个参考电压变化为另一个参考电压。控制器还可以确定输出电压(Vsense)和参考电压之间的误差，并且将该误差电压转换成数字形式，向PWM 202提供，以用于修改各相的开关周期，例如通过调整占空比。这种电压调节功能对于典型数字控制的开关功率转换器来说是标准的，因此在这方面没有给出进一步的解释。
除了调节输送到负载104的电压，控制器200还监视由相102输送到负载104的相电流，例如通过感测注入相应的电感器的相电流(IsenX)。控制器200可以确定所监视的相电流是否指示各个相102中的任何一个相有故障。相故障可能发生在各个相102内部(例如不良的高侧和/或低侧晶体管)，发生在各个电感器处(例如接触不良)，或发生在输出电容器处(例如接触不良)。本文所用的术语“相故障”是指部件或连接故障(例如，驱动器、高侧晶体管、低侧晶体管、和电感器中的任意一个处，如图1所示)，其影响了功率级100的相102的正确操作。这种部件或连接故障可能导致以下的一项或多项：高侧栅极的不操作(即不根据PMW控制信号接通或关断)；低侧栅极的不操作(即不根据控制信号导通或关断)；相电流感测的不操作(即感测到的相电流并不对应于实际电感器电流)；和/或电感器丢失，具有实质错误值或处于饱和状态。相电流可以在DCM或CCM中检查。
更详细地，控制器200中包括的或与其相关联的电流测量单元204测量相102的各个相电流(Isen1，Isen2，…，IsenN)，将测量的电流信息转换为相电流信息。在一个实施例中，电流测量单元204在PWM开关周期的两个或多个不同点处测量相电流。如果该相的电流不是所期望的，则故障相102可以被检测到。这可以包括在相电流的负部分、正部分或这两个部分期间的两个或多个不同点处测量相电流。具有相电流的正部分和/或负部分中的两个或多个样本可以表明该相电流是否表现如预期。例如，在相电流的周期平均之上可以取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的末端，而且在相电流的周期平均之下可以取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的开始(参见图4，其将在下面进行更详细的描述)。在周期平均附近可以取得一个或多个附加的测量结果，例如处于或接近PWM脉冲的中点。
图2示出了开关功率转换器的相102的一个实施例。根据本实施例，电流测量单元204被实现为DCR(DC电阻)网络，其包括ADC(模数转换器)206，用于将相电流(Isen)转换为采样的数字形式(Isample)。可以使用任何标准ADC206对相电流进行采样。DCR相故障检测实施例可以检测具有噪声输出或偏移的受损的或松散的电流感测网络。DCR相电流测量使用基于电感器的DCR的并联RC测量电路。当RC时间常数与电感器的L/DCR时间常数匹配时，通过电感器的电流波形被复制为电容器两端的电压，例如美国专利US5982160和6469481中所描述的，两者在此全文引入作为参考。在DCR电流感测中，丢失的、错误的或受损的R或C导致电容器两端的电压与预期的三角形或锯齿波形图案不匹配。因为不匹配理想的电流波形，该故障条件可由控制器200中包括的或与其相关联的相电流分析单元208检测到。
通常，相电流分析单元208分析由电流测量单元204获得的相电流信息，以确定是否发生了相故障。例如，相电流分析单元208可以基于由电流测量单元204提供的相电流信息，检测开关功率转换器是否具有丢失的相分量或丢失的连接。相电流分析单元208和电流测量单元204中的一个或两个可以集成作为控制器200的一部分，或实现为分立的部件，这些部件可通信地连接到所述控制器200。相电流分析单元208和电流测量单元204的操作将参考图3和图4在下面更详细地描述。
图3示出了检测图2所示的开关功率转换器的相102中的相故障的方法的一个实施例，并且图4示出了对应于相102的操作的各个波形。
图3的相故障检测方法包括在相开关周期的两个或多个不同点处测量实际相电流(Isen)，在此期间相102在开关周期的第一间隔内接通，并且在开关周期的第二间隔内关断(框300)。图4中的波形(a)示出了理想相电流(Iph_ideal)，其具有预期的锯齿形或三角形纹波图案。当相102正确地工作时(即按期望的或按设计的)，例如当相102中不包括故障晶体管时，耦合到相102的电感器没有发生故障，输出电容器没有发生故障，以及相102和负载104之间的连接没有损坏时，每一相102的电感器电流具有图4中的预期波形(a)。否则，相102所输送的电流将不具有图4中的预期波形(a)，而是相电流的正(P)和/或负(N)斜坡将具有比预期更陡的或更窄的斜率或甚至被丢失。该条件对应于受损的集成电流感测。对于DCR型故障，实际相电流的波形是零或者有噪声或者稍微不同于图4中的预期波形(a)。
本文所用的术语“纹波”描述了理想相电流的锯齿/三角形形状。图4中的波形(b)示出了提供给驱动器106的PWM控制信号，驱动器106连接到所分析的相102。在相102的每一个开关周期中，该PWM控制信号具有第一间隔(A)，在此期间，所述PWM控制信号是活动的，且接通相102的高侧晶体管。其余的PWM开关周期对应于PWM控制信号的第二间隔(B)，在此期间，所述PWM控制信号是静止的，并导通相102的低侧晶体管。在一些情况下，相102可为三态，即置于高阻抗(HiZ)状态。图4中的波形(c)示出了正常状态下相开关周期的第二间隔的中点。
如果相102正常工作，理想相电流(Iph_ideal)在相开关周期的第一间隔(A)期间具有期望的正斜率(P)，如果相102正常工作，在相位开关周期的第二间隔(B)期间具有期望的负斜率(N)。相电流分析单元208可基于在开关周期的两个或多个不同点处获得的相电流测量结果，确定该相102是否有故障。例如，相电流分析单元208可以确定第一对电流测量结果是否表示相电流具有故障正斜率(P)以及第二对电流测量值是否表示相电流具有故障负斜率(N)。
电流测量单元204，例如图2中的ADC206，以固定采样频率测量相电流(Isen)，用于相电流分析单元208进行分析。测量相电流的点可取决于相102的阻抗状态。例如，如果相102处于正常状态，电流测量单元204在开关周期的第二间隔(B)的中点(mid_off)处测量相电流(Isen)，在开关周期的第一间隔(A)的起点处测量相电流(即在PWM脉冲的上升沿处)，并且在开关周期的第一间隔结束时(即在PWM脉冲的下降沿处)测量相电流。如果相102处于高阻抗状态(HiZ)，该相故障检测功能可以被解除激活。通常，电流测量单元204在PWM开关周期的两个或多个不同点处测量相电流。这可以包括在相电流的负部分、正部分或这两个部分期间的两个或多个不同点处测量相电流。具有相电流的正和/或负部分中的任一个的两个或多个样本可表明该相电流是否表现如预期。例如，在相电流的周期平均之上(相电流的周期平均在图4中由Iph_ideal_mid表示)可取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的末端，并且在相电流的周期平均之下可取得一个或多个测量结果，例如在PWM脉冲的开始和/或中点。另外，在相电流的周期平均附近可以取得一个或多个测量结果，例如处于或接近图4的中点(mid-off)。相电流的周期平均可以通过组合相电流测量结果中的一个或多个来计算。
相故障检测功能可以在一些状态下激活并且在其它状态时解除激活。例如，如果输出电压(Vout)低于阈值或开关功率转换器处于启动模式时，相故障检测功能可以被解除激活。一般来说，相电流分析单元208可基于电流测量单元204在开关周期的两个或多个不同点处获得的相电流测量结果，确定该相102是否有故障(框310)。例如，如果相102处于正常状态，相电流分析单元208确定在开关周期的第二间隔(B)的中点(mid_off)测量的相电流和在开关周期的第一间隔(A)开始处(即在PWM脉冲的上升沿处)测量的相电流之间的第一差值(ΔIn)。相电流分析单元208还确定在开关周期的第一间隔开始处测量的相电流和在开关周期的第一间隔结束处，即在PWM脉冲的下降沿处，测量的相电流之间的第二差值(ΔIp)。
通常，相电流分析单元208使用第一差值(ΔIn)来检查相电流斜率的负部分，使用第二差值(ΔIp)来检查相电流斜率的正部分。第二差值的确定可以通过从开关周期的第一间隔结束处测量的相电流减去开关周期的第一间隔开始处测量的相电流，以产生差值(2ΔIp)，并将2ΔIp缩小一半，得到ΔIp。
在任一种情况下，如果第一和第二差值的最小值(Min{ΔIn，ΔIp})不超过阈值，相102被相电流分析单元208确定为存在故障。该阈值可以是预期的相电流纹波图案的百分比。例如，如果测量的相电流对于多个指定周期保持低于预期相电流纹波图案的百分比，则存在相故障。在一个实施例中，相电流纹波图案(Iph_ideal)具有最大值(Iph_ideal_max)和最小值(Iph_ideal_min)，并且该阈值对应于预期相电流纹波图案的最大值的50％或更少。可以使用任何合适的阈值来优化相电流分析单元208对相故障的灵敏度。
图5示出了相电流分析单元208的一个实施例，其将第一差值和第二差值的最小值(Min{ΔIn，ΔIp})与阈值进行比较，以确定相102是否发生了故障。该相电流分析单元208包括第一减法器400，用于通过从第二间隔的中点(Iphmid_off)处测量的相电流减去开关周期的第一间隔开始(Iphpwm_rising)处测量的相电流，来计算第一差值ΔIn。该相电流分析单元208包括第二减法器402，用于通过从开关周期的第一间隔结束(Iphpwm_falling)处测量的相电流减去Iphpwm_rising，来计算第二差值ΔIp，并将该差值缩放一半(1/2)。
相电流分析单元208还包括逻辑块404，用于确定第一差值和第二差值的最小值(Min{ΔIn，ΔIp})。相电流分析单元208可以包括另一逻辑块406，其去除不良的样本。例如，相102可具有典型的开关周期和非典型的开关周期，在典型开关周期期间，PWM控制信号被设置在一些正常范围内，在非典型开关周期期间，PWM控制信号在正常范围之外，例如通过响应于负载需求的大变化或低纹波，例如当输出电压为低时，添加PWM脉冲，大幅加宽PWM脉冲等。样本去除逻辑块406可忽略在非典型开关周期期间取得的相电流测量结果。
相电流分析单元208进一步包括根据本实施例的低通滤波器(LPF)408，用于对在相102的多个开关周期上获得的相电流测量结果进行平均。相电流分析单元208基于滤波器408输出的平均相电流测量结果，确定相102是否有故障。为此，相电流分析单元208包括比较器410，用于对低通滤波器408的输出与阈值(THR)进行比较。如果低通滤波器408的输出没有超过阈值，相电流分析单元208向控制器200指示故障相。相电流分析单元208可以包括任何标准的数字低通滤波器408，用于对在待分析的相102的多个开关周期上获得的相电流测量结果进行平均。可替换地，逻辑块406和滤波器408可以被移动到比较器410的前面，以便在与阈值(THR)进行比较之前对相故障决策进行平均。在该实施例中，相故障决策在两个或多个PWM开关周期之上进行平均，并且将该平均值与所述阈值相比较。
图6示出了相电流分析单元208的另一个实施例。图6所示的实施例类似于图5中所示的实施例，然而，低通滤波器408被替换为递增/递减计数器412，用于对在待分析的相102的多个开关周期之上获得的相电流测量结果进行平均。根据图6的实施例，通过比较器逻辑块404将每一对相应的第一和第二差值的最小值(Min{ΔIn，ΔIp})与阈值(THR)进行比较，并且通过/不通过结果由计数器412预定时间窗口之上进行累加，以便在窗口之上对相电流测量结果进行平滑(平均)。图6中所示的相电流分析单元208可以包括逻辑块406，用于去除结合图5所描述的不良样品。为了便于说明，该逻辑块在图6中没有示出。通常，使得相电流的表现不同于预期的任何故障可以根据在此描述的实施例进行检测。图5和6表示一些实施方式的示例。在另一个实施例中，ΔIn或者ΔIp可用于检测相故障，而不是ΔIn和ΔIp两者。如果仅ΔIn或者ΔIp被单独使用，则需要至少两个相电流测量点。例如，可以使用Min{ΔIn，ΔIp}，或者代替Min{ΔIn，ΔIp}仅使用ΔIn或ΔIp。
图7示出了开关功率转换器的相102的另一个实施例。根据本实施例，电流测量单元204被实现为集成的电流感测网络，其中所述电流感测网络可以与相102的高侧和低侧晶体管集成，并包括用于感测相电流的电流镜。该集成的相故障检测实施例能够检测任何一个电流镜中的故障。例如，图8(A)所示的感测的相电流(Isen)中的丢失正斜坡(P)可以由相电流分析单元208检测，相电流分析单元208在PWM控制信号(PWM)有效期间(即当PWM脉冲出现时)对ADC206所输出的采样的相电流(Isample)与预期的相电流波形(Iph_ideal)进行比较。Isample中的故障正斜坡表示高侧电流镜是有故障的。图8(B)所示的感测的相电流(Isen)中丢失的负斜坡(N)也可以由相电流分析单元208检测，相电流分析单元208在PWM控制信号(PWM)无效期间(即当PWM脉冲不出现时)对Isample与Iph_ideal进行比较。Isample中的故障负斜坡表示低侧电流镜是有故障的。在每种情况下，由ADC206输出以及由相电流分析单元208分析的采样的相电流(Isample)指示相电流的正和/或负斜坡与预期的相电流波形(Iph_ideal)相比是否是故障的。控制器200可响应于故障相的指示采取校正行动。例如，可以对故障相解除激活，或者可以关闭开关功率转换器，例如在多相降压-降压转换器的情况下。可替换地，控制器200能够响应于故障相指示，在引脚或数字总线上发送警告信号，但继续调节。
术语如“第一”、“第二”等被用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不是限制性的。在说明书全文中，相同的术语表示相同的部件。
如本文所用，术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”和类似术语是开放式术语，其表示存在所述元件或特征，但不排除额外的元件或特征。冠词“一个”、“一”和“所述”意在包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地指出。
应该理解的是，在此描述的各种实施例的特征可以彼此组合，除非另外具体指明。
虽然本文已经说明和描述了具体实施例，但对于本领域普通技术人员来说可以理解，各种替换和/或等价实施方式可以代替所示出和描述的具体实施例，而不背离本发明的范围。本申请旨在覆盖在此讨论的特定实施例的任何修改或变化。因此，意图是本发明只受限于权利要求及其等价方式限定。

Claims (23)

1.一种检测开关功率转换器中的相故障的方法，所述方法包括：
在开关周期的两个或更多不同点处测量由开关功率转换器的相穿过电感器传送到负载的相电流，在此期间，所述相在所述开关周期的第一间隔内接通，并且所述相在所述开关周期的第二间隔内关断，所述相电流具有期望的锯齿形或三角形纹波图案；以及
基于在所述开关周期的所述两个或更多不同点处获得的所述相电流的测量结果，确定所述相是否有故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述相的开关周期的两个或更多不同点处测量相电流包括：
在所述开关周期的所述第二间隔的中点处测量所述相电流；
在所述开关周期的所述第一间隔的开始处测量所述相电流；以及
在所述开关周期的所述第一间隔的结束处测量所述相电流；并且其中基于在所述开关周期的所述两个或更多不同点处获得的所述相电流的测量结果确定所述相是否有故障包括：
确定在所述开关周期的所述第二间隔的所述中点处测量的所述相电流和在所述开关周期的所述第一间隔的所述开始处测量的所述相电流之间的第一差值；
确定在所述开关周期的所述第一间隔的开始处测量的所述相电流和在所述开关周期的所述第一间隔的结束处测量的所述相电流之间的第二差值；以及
如果所述第一差值和所述第二差值中的最小值不超过阈值，确定所述相有故障。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述相的所述开关周期的两个或更多不同点处测量相电流包括：
在所述开关周期的所述第一间隔的中点处测量所述相电流；
在所述开关周期的所述第二间隔的中点处测量所述相电流；
在所述开关周期的所述第一间隔的开始处测量所述相电流；以及
在所述开关周期的所述第一间隔的结束处测量所述相电流；并且
其中基于在所述开关周期的所述两个或更多不同点处获得的所述相电流的测量结果确定所述相是否有故障包括：
确定在所述开关周期的所述第一间隔的中点处测量的所述相电流和在所述开关周期的所述第二间隔的中点处测量的所述相电流之间的第一差值；
确定在所述开关周期的所述第一间隔的开始处测量的所述相电流和在所述开关周期的所述第一间隔的结束处测量的所述相电流之间的第二差值；以及
如果所述第一差值和所述第二差值中的最小值不超过阈值，确定所述相有故障。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之上取得的，并且其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之下取得的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之上取得的，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之下取得的，并且其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均附近取得的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之上取得的，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之下取得的，并且其中所述周期平均是由所述测量结果的一个或多个组合计算的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中基于在所述开关周期的两个或更多不同点处获得的所述相电流的测量结果确定所述相是否有故障包括：
比较所述相电流的测量结果的至少两个与阈值之间的差别，以确定所述相是否有故障。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述相电流在所述开关周期的所述第一间隔期间具有预期的正斜率，并且在所述开关周期的所述第二间隔期间具有预期的负斜率，并且其中基于在所述开关周期的两个或更多不同点处获得的所述相电流的测量结果确定所述相是否有故障包括：
确定所述电流测量结果的第一对是否指示所述相电流具有故障的正斜率；以及
确定所述电流测量结果的第二对是否指示所述相电流具有故障的负斜率。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述相具有典型的开关周期和非典型的开关周期，所述方法还包括：
忽略所述非典型开关周期期间获得的所述相电流的测量结果。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将在所述相的多个开关周期之上获得的所述相电流的测量结果进行平均，并且
其中基于所述平均的所述相电流的测量结果确定所述相是否有故障。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述相电流在所述开关周期之上被采样，以产生所述相电流的采样版本，而且其中如果所述相电流的采样版本相比于所述期望的锯齿形或三角形纹波图案具有故障的正斜率和/或故障的负斜率，则所述相被确定为故障。
12.一种开关功率转换器，包括：
相，可操作为将相电流通过电感器传送到负载，所述相电流具有期望的锯齿形或三角形纹波图案；
测量单元，可操作为在开关周期的两个或更多不同点处测量所述相电流，在此期间，所述相在所述开关周期的第一间隔内接通，并且在所述开关周期的第二间隔内关断；以及
分析单元，可操作为基于在所述开关周期的所述两个或更多不同点处获得的所述相电流的测量结果，确定所述相是否有故障。
13.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之上取得的，而且其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之下取得的。
14.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之上取得的，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之下取得的，并且所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的所述周期平均的附近取得的。
15.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之上取得的，其中所述测量结果的一个或多个是在所述相电流的周期平均之下取得的，并且其中所述周期平均是由所述测量结果的一个或多个组合计算的。
16.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述分析单元可操作为比较所述相电流的测量结果的至少两个与阈值之间的差别，以确定所述相是否有故障。
17.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述相电流在所述开关周期的所述第一间隔期间具有预期的正斜率，并且在所述开关周期的所述第二间隔期间具有预期的负斜率，并且其中所述分析单元可操作为：
确定所述电流测量结果的第一对是否指示所述相电流具有故障的正斜率；以及
确定所述电流测量结果的第二对是否指示所述相电流具有故障的负斜率。
18.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述相具有典型的开关周期和非典型的开关周期，而且其中所述分析单元可操作为忽略在所述非典型的开关周期期间获得的所述相电流的测量结果。
19.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述分析单元可操作为将在所述相的多个开关周期之上获得的所述相电流的测量结果进行平均，并且基于所述平均的所述相电流的测量结果确定所述相是否有故障。
20.根据权利要求19所述的开关功率转换器，其中所述分析单元包括低通滤波器或计数器，用于将在所述相的多个开关周期之上获得的所述相电流的测量结果进行平均。
21.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述测量单元作为所述相的高侧晶体管和/或低侧晶体管两端测量的成比例的电压，其中所述测量单元可操作为在所述开关周期上采样所述相电流，以产生所述相电流的采样版本，并且其中如果所述相电流的所述采样版本相比于所述期望的锯齿形或三角形纹波图案具有故障的正斜率和/或故障的负斜率，则所述相被确定为故障。
22.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述测量单元被实现为与所述电感器并联的RC网络。
23.根据权利要求12所述的开关功率转换器，其中所述开关功率转换器是多相开关功率转换器，包括控制器，所述控制器可操作为响应于所述分析单元确定所述相有故障而对所述相解除激活。
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