随着AI服务器、高性能计算以及数据中心电源需求持续增长,供电系统正面临更高电流、更快动态响应以及更复杂热管理的挑战。为了满足GPU、CPU等高算力芯片对低压大电流供电的需求,多相电源架构已经成为当前服务器与高性能计算平台中的主流方案。
在典型架构中,多相控制器通常需要同时驱动多个DrMOS智能功率级,通过多相并联方式实现更高输出电流能力、更优热分布以及更好的瞬态响应性能。随着供电相数不断提升,电源系统的控制复杂度也在快速增加。对于电源工程师而言,如何准确观察并分析各相PWM控制信号之间的时序关系、工作状态以及减相逻辑,正在成为多相电源调试与验证中的关键问题。
为什么三态PWM信号如此重要

图1. 不同PWM电平对应的DrMOS内部高低边MOSFET开通与关断状态
在传统理解中,PWM信号通常只有High与Low两种状态。然而在现代DrMOS供电架构中,PWM控制信号往往并非简单的两电平结构,而是包含High、Low以及Tri-state/Hi-Z三种工作状态。不同PWM状态,对应DrMOS内部高边MOSFET与低边MOSFET的不同导通关系。Tri-state/Hi-Z状态通常对应高边与低边MOSFET同时关断。
这种状态在现代多相电源设计中非常关键。尤其是在轻载条件下,控制器通常会主动关闭部分工作相位,从而降低开关损耗并提升整体能效。因此,仅观察普通两电平PWM波形,已经无法完整反映DrMOS的真实工作状态。
多相电源调试为何越来越困难
随着AI服务器与高性能计算平台持续提升功率密度,多相供电系统的相数也越来越高,而这意味着PWM控制信号数量正在快速增加。传统测试方式中,工程师通常使用无源电压探头逐路测量PWM波形。但在16相甚至32相供电系统中,这种方式会迅速消耗示波器模拟通道资源。
这会带来几个明显问题:
• 无法同时观察所有相位;
• 难以分析相位之间的时序关系;
• 难以同步观察输出电压与电感电流等关键波形。

图2. 简化的多相控制器 + DrMOS 供电结构
使用逻辑探头观察三态PWM的新方法
针对传统测试方式的局限性,Tektronix提出了一种基于TLP058逻辑探头的三态PWM测试方法。TLP058逻辑探头提供8个数字输入通道,并兼容4系列、5系列以及6系列MSO示波器平台。通过FlexChannel™架构,工程师可以在同一示波器平台上灵活配置模拟与数字资源。
这一方法的核心思路是:对同一条PWM信号设置两个不同逻辑判定阈值。随后,将同一路PWM信号同时接入两个数字通道,通过两路逻辑判定结果重构三态PWM状态。

如何重构三态PWM波形
在实际测试过程中,工程师首先需要将同一路PWM信号同时接入TLP058的两个数字输入通道,并分别设置不同的逻辑判定阈值。
随后,示波器通过Parallel Bus功能,将两路逻辑结果组合为并行总线。在完成总线定义后,再通过Math数学波形功能读取BUS数据,即可将原本的两路逻辑判定结果重新映射为High、Low以及Tri-state三种PWM状态。

图4. 实际测试示波器界面示例

图5. 实际测试示波器界面示例

图6. 实际测试示波器界面示例
从“逐路测量”到“系统级分析”
这一方法最大的价值,并不仅仅是“能看到三态PWM”。更重要的是,它显著提升了系统级调试能力。相比传统模拟探头逐路测量方式,TLP058逻辑探头能够大幅节省模拟通道资源。单支TLP058即可同时支持4路三态PWM测试,而搭配8通道MSO示波器时,单台仪器最多可同时观察32路三态PWM信号。
这意味着,工程师可以将节省出的模拟通道用于同步观察输出电压、电感电流以及EN使能信号等关键波形,从而真正实现系统级多相电源调试。

图7. 使用TPP1000探头与TLP058测试三态PWM信号时的示波器通道占用情况对比
结语:多相电源测试正在进入高通道时代
随着AI服务器、电源模块以及高性能计算平台持续提升供电能力,多相供电架构的复杂度还将继续增加。未来工程师面对的问题,已经不再只是“能否测到PWM信号”,而是能否同时观察所有相位、同步分析系统行为以及快速定位减相与轻载控制逻辑。在这一背景下,逻辑探头与高通道示波器的结合,正在让多相电源测试从传统逐路观察,逐步转向更加高效的系统级分析。
关于泰克科技
泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市,致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案,解决各种问题,释放洞察力,推动创新能力。70多年来,泰克一直走在数字时代前沿。
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