現代CPU、GPU、FPGA和ASIC等功能模塊的供電軌數量激增，要求上電/下電過程必須精確時序控制。SoC內部為降低功耗不斷壓低供電電壓，但電源完整性要求卻更加嚴苛，各供電軌需提供更大電流。多相降壓轉換器因其在高電流供電軌中的優異表現日益普及，但電源設計與驗證測試的復雜度也隨之提升。

難點挑戰：

每相多相降壓轉換器（交錯式轉換器）至少包含一組開關晶體管和一個電感器。為發揮多相優勢，各相導通時間需錯相排列。在高負載穩態運行時，所有相位應保持均流且等間隔導通，使電感電流相位交錯，從而顯著抑制供電電流與電壓紋波。由于大電流下傳導損耗占主導，多相架構通過電流分流實現比單相轉換器更高的效率和更低的熱耗散。基于控制器的多相降壓轉換器可動態調節工作相位數量（高負載時激活更多相位，輕載時關閉冗余相位），進一步優化能效表現。多相架構對負載階躍的響應同樣出色：通過調整階躍后首個相位的PWM信號寬度，系統能快速響應負載變化。在堆疊式設計中，主控制器為所有相位提供PWM信號并維持預設相移；而基于控制器的設計還能動態調整相位對齊或激活/關閉特定相位PWM信號，最大限度抑制負載瞬變導致的電壓下沖/過沖。盡管多相降壓轉換器能顯著提升高速SoC電源性能，但其在靜態負載與動態負載階躍場景下的相位管理分析為驗證調試帶來新挑戰

多相降壓轉換器以及相應的電壓和電流的示意圖

海洋儀器的解決方案

MXO58系列示波器總共提供8個模擬通道和高達2GHz的帶寬（交錯模式）。MXO58具有無與倫比的速度和高達450萬個波形/秒的采集率，以及高達45,000次FFT/秒的FFT率。該儀器具有高達2V（在50Ω時）或5V（在1MΩ時）的可調偏移量，即使設置為最高靈敏度0.5mV/div時也是如此。結合12位分辨率（在高清模式下可達18位），這為測量直流電源軌上的小擾動提供了最大精度。電源軌上的擾動最好使用專用的電源軌探頭（如RT-ZPR）進行測量。由于它是1:1探頭，因此具有該測量所需的靈敏度。探頭內置直流電表，可輕松測量電源軌直流電壓，并在偏移電路中自動減去該電壓。這樣，可以在MXO58中使用最佳靈敏度來準確測量電源軌上的擾動，同時仍顯示電源軌電壓的實際直流值。在具有高供電電流的電源設計測試設置中，可能會出現由接地回路引起的測量誤差。將RT-ZPR與Picotest J2115A同軸隔離器結合使用，可以顯著減少這些接地回路誤差。

在測量開關節點電壓時，也需要考慮由多相降壓轉換器各階段的高電流水平引起的接地回路效應。RT-ZD等差分探頭可以消除這些效應，非常適合此類測量。RT-ZCxx電流探頭和羅杰夫斯基線圈可用于測量電流并計算功率效率測量中的瞬時功率。

總結：

MXO58系列示波器非常適合分析高速SoC電源設計中的電源完整性。多達8個模擬通道和16個數字通道以及一系列探頭有助于這些儀器以出色的靈敏度準確測量噪聲、紋波、下沖和過沖。無與倫比的測量速度和強大的觸發系統能夠高效地檢測時域和頻域中的電源軌擾動，從而有助于分析多相降壓轉換器所有階段的PWM信號。