【導讀】隨著AI服務器、高性能計算以及數據中心電源需求持續增長，供電系統正面臨更高電流、更快動態響應以及更復雜熱管理的挑戰。為了滿足GPU、CPU等高算力芯片對低壓大電流供電的需求，多相電源架構已經成為當前服務器與高性能計算平臺中的主流方案。
在典型架構中，多相控制器通常需要同時驅動多個DrMOS智能功率級，通過多相并聯方式實現更高輸出電流能力、更優熱分布以及更好的瞬態響應性能。隨著供電相數不斷提升，電源系統的控制復雜度也在快速增加。對于電源工程師而言，如何準確觀察并分析各相PWM控制信號之間的時序關系、工作狀態以及減相邏輯，正在成為多相電源調試與驗證中的關鍵問題。
為什么三態PWM信號如此重要
圖1. 不同PWM電平對應的DrMOS內部高低邊MOSFET開通與關斷狀態
在傳統理解中，PWM信號通常只有High與Low兩種狀態。然而在現代DrMOS供電架構中，PWM控制信號往往并非簡單的兩電平結構，而是包含High、Low以及Tri-state/Hi-Z三種工作狀態。不同PWM狀態，對應DrMOS內部高邊MOSFET與低邊MOSFET的不同導通關系。Tri-state/Hi-Z狀態通常對應高邊與低邊MOSFET同時關斷。
這種狀態在現代多相電源設計中非常關鍵。尤其是在輕載條件下，控制器通常會主動關閉部分工作相位，從而降低開關損耗并提升整體能效。因此，僅觀察普通兩電平PWM波形，已經無法完整反映DrMOS的真實工作狀態。
多相電源調試為何越來越困難
隨著AI服務器與高性能計算平臺持續提升功率密度，多相供電系統的相數也越來越高，而這意味著PWM控制信號數量正在快速增加。傳統測試方式中，工程師通常使用無源電壓探頭逐路測量PWM波形。但在16相甚至32相供電系統中，這種方式會迅速消耗示波器模擬通道資源。
這會帶來幾個明顯問題：
無法同時觀察所有相位；
難以分析相位之間的時序關系；
難以同步觀察輸出電壓與電感電流等關鍵波形。
圖2. 簡化的多相控制器 + DrMOS 供電結
使用邏輯探頭觀察三態PWM的新方法
針對傳統測試方式的局限性，Tektronix提出了一種基于TLP058邏輯探頭的三態PWM測試方法。TLP058邏輯探頭提供8個數字輸入通道，并兼容4系列、5系列以及6系列MSO示波器平臺。通過FlexChannel?架構，工程師可以在同一示波器平臺上靈活配置模擬與數字資源。
這一方法的核心思路是：對同一條PWM信號設置兩個不同邏輯判定閾值。隨后，將同一路PWM信號同時接入兩個數字通道，通過兩路邏輯判定結果重構三態PWM狀態。
圖3. 實際測試示波器界面示例
如何重構三態PWM波形
在實際測試過程中，工程師首先需要將同一路PWM信號同時接入TLP058的兩個數字輸入通道，并分別設置不同的邏輯判定閾值。
隨后，示波器通過Parallel Bus功能，將兩路邏輯結果組合為并行總線。在完成總線定義后，再通過Math數學波形功能讀取BUS數據，即可將原本的兩路邏輯判定結果重新映射為High、Low以及Tri-state三種PWM狀態。
圖4. 實際測試示波器界面示例
圖5. 實際測試示波器界面示例
圖6. 實際測試示波器界面示例
從“逐路測量”到“系統級分析”
這一方法最大的價值，并不僅僅是“能看到三態PWM”。更重要的是，它顯著提升了系統級調試能力。相比傳統模擬探頭逐路測量方式，TLP058邏輯探頭能夠大幅節省模擬通道資源。單支TLP058即可同時支持4路三態PWM測試，而搭配8通道MSO示波器時，單臺儀器最多可同時觀察32路三態PWM信號。
這意味著，工程師可以將節省出的模擬通道用于同步觀察輸出電壓、電感電流以及EN使能信號等關鍵波形，從而真正實現系統級多相電源調試。
圖7. 使用TPP1000探頭與TLP058測試三態PWM信號時的示波器通道占用情況對比
結語：多相電源測試正在進入高通道時代
隨著AI服務器、電源模塊以及高性能計算平臺持續提升供電能力，多相供電架構的復雜度還將繼續增加。未來工程師面對的問題，已經不再只是“能否測到PWM信號”，而是能否同時觀察所有相位、同步分析系統行為以及快速定位減相與輕載控制邏輯。在這一背景下，邏輯探頭與高通道示波器的結合，正在讓多相電源測試從傳統逐路觀察，逐步轉向更加高效的系統級分析。
