从“逐路测量”到“系统级观察”： 多相电源中的三态PWM测试为何越来越重要

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。

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