随着功能变多、处理能力增强、数据速率不断提高，高速片上系统 (soc) 的电源设计充满了挑战。为现代 cpu、gpu、fpga、asic 等各种功能块供电的电源轨数量不断增加，需要在通电和断电期间准确控制电源时序。电源电压也有所降低，以减少 soc 的内部功耗。电源完整性要求变得更加严格，需要为电源轨提供更大的电源电流。多相降压转换器在大电流电源轨中的应用越来越常见。这种转换器具有诸多优势，但在电源设计和验证测试方面也给设计人员带来了挑战。
您的任务
多相降压转换器（交错式转换器）的每个相都至少有一组开关晶体管和一个电感器。为了利用多相特性，各相的导通时间会相互偏移。在高负载稳态操作中，所有级都应处于活动状态，并且相互之间同等偏移，各级之间的电源电流保持平衡。因此，电感器电流也会发生相移，以最大限度地减少电源电流和电源电压中的纹波。大电流操作中的损耗主要是传导损耗。因此，多相降压转换器比单个转换器的效率更高、散热更少，因为总电流分布在多个级上，而不是像单个转换器一样分布在单个级上。
基于控制器的多相降压转换器可以在高负载期间动态激活各级、在低负载期间移除各级，因此效率更高。
多相降压转换器还具有出色的负载阶跃响应能力。由于各相的导通时间相互偏移，多相降压转换器可以为紧随负载阶跃之后的相位调整脉冲宽度调制 (pwm) 信号，从而快速响应负载阶跃。在堆叠设计中，主控制器为所有相位提供 pwm 信号。这种设计可以在各级之间保持预定义的相移。基于控制器的多相设计可以为各级动态对齐相位或激活/停用 pwm 信号，以进一步最大限度地减少这些负载瞬变引起的下冲和过冲。
尽管多相降压转换器是用来改进高速 soc 电源设计的性能和效率的强大工具，但在分析各种静态负载条件或动态负载阶跃场景下的相位管理时，多相降压转换器会增加验证和调试测试的难度。
应用
采用多相降压转换器的典型电源设计测量包括：
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mxo 58 系列示波器一共提供 8 个模拟通道，带宽高达 2 ghz（交织模式）。r&s®mxo5-b1 选件可以增加 16 个数字通道，不必停用任何模拟通道。得益于内置的硬件加速功能，mxo 58 提供优异的操作速度，波形捕获率高达 450 万波形/秒，fft 速率达到了 45,000 fft/s。
即使设置成最高灵敏度 0.5 mv/div，示波器的可调偏置也高达 2 v（50 ω 时）或 5 v（1 mω 时）。再加上 12 位分辨率（hd 模式下高达 18 位），最大程度地保证准确测量直流电源轨上的微小干扰。
mxo 5 标配强大的多功能数字触发系统，支持基于 a/b/r 序列触发的基础边沿触发和强大的区域触发等各种触发类型。区域触发功能可以触发由不同信号源（采集的波形、数学波形或频谱视图）组成的用户自定义区域组合，从而捕获特定事件。
这款示波器和 mxo 5c 一样采用紧凑的 2 hu 外形，没有显示屏，可以在自动化测试应用中远程控制设备。
测量电源轨上的扰动时，最好使用专用的电源轨探头，例如 r&s®rt-zpr。r&s®rt-zpr 是 1:1 探头，满足此类测量的灵敏度要求。探头内置直流表，可以轻松测量电源轨直流电压，并在偏移电路中自动减去测量值。这样一来，mxo 5 可以使用最佳灵敏度来准确测量电源轨上的扰动，同时显示电源轨电压的实际直流值。对于具有大电源电流的电源设计，测试装置中的接地环路可能会导致测量误差。结合使用 r&s®rt-zpr 与 picotest j2115a 同轴隔离器，可以显著减小这种接地环路误差。
测量开关节点电压时，还需要考虑多相降压转换器中各级的大电流的接地环路影响。r&s®rt-zd 等差分探头可以消除这些影响，是此类测量的理想之选。
测量电源效率时，可以使用 r&s®rt-zcxx 电流探头和罗氏线圈测量电流并计算瞬时功率。
总结
mxo 5 和 mxo 5c 系列示波器非常适合分析高速 soc 电源设计的电源完整性。示波器提供多达 8 个模拟通道、16 个数字通道和各种探头，能够以出色的灵敏度准确测量噪声、纹波、下冲和过冲。凭借优异的测量速度和强大的触发系统，示波器可以有效检测时域和频域中的电源轨干扰，从而分析多相降压转换器中各级的 pwm 信号。
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