在现在的嵌入式系统和PC 系统平台上，为了给CPU 提供的稳定的供电电压和电流，同时实时应对外部负载的变化，及时调整供电电流，提高功效，减少产生的热量。在系统中，都会有专门的电源管理芯片来控制完成。本文将介绍数字电源管理系统的类型、特点，以及如何利用力科8 通道，12bit，1GHz 带宽，2.5GS/S HDO8000 示波器测量多相数字电源管理系统。

二. 数字电源管理

数字电源管理主要是通过对电路板上的上DC—>DC 转换电路的控制来为CPU 提供稳定的工作电压，同时也对电脑启动时电压的变化情况和时序作出了明确的要求。同时根据CPU负载的状况，允许处理器处于空度负载或轻度负载状态下，可以关闭部分供电回路相位数以达成切换动作，同时对核心工作频率进行调节，以达到其于轻度负载状态下的节电效果。Intel为其各款处理器产品制定了相应的电压调节模块(Voltage Regulation Model，VRM)设计规范，现在最新的是VR12，CPU 的数字电源管理系统包括：PWM 控制器芯片、MOSFET 驱动器、功率器件MOSFET、扼流圈、滤波电容等。下面是一个典型的数字电源管理系统(4 相)的架构图：

三.单相电源管理系统

典型的超极本或者嵌入式系统的电源管理系统如下：

1. 单相转换器

2. 驱动器和功率 MOSFET 集成在转换器中

3. 紧凑设计的最简单的方案

4. 为更长的电池待机时间，提供更高的效率

单相供电系统

这种单相的电源管理系统，适合对功率要求不高的、固定负载的应用，可以对这种特定应用进行优化，电源效率可以达到90%以上。

固定负载时的电源效率

这种电源管理方案，实现起来很简单，但是应用范围也很小，现在的PC 系统或嵌入式系统的CPU 的功率高达130W 以上，但是核心电压只有1.2V 左右，这样就需要多达100A 的电流，电子器件难以承受这么大的电流产生的热量，而且现在系统的负载是在不停变化的，需要电源管理系统根据负载的变化，调整输出电流，提高电源效率，避免产生过多的热量(如下图)。这样就需要使用多相电源管理系统

单相供电负载变化时，电源效率的变化

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四.多相电源管理系统

为给CPU 提供更低的电压范围、更细致的电压间隔、更快的电压切换、更大的电流输入以及更高的电源效率。需要采用多相供电，现在电脑主板上一般采用多于6 相供电，工作频率相同的条件下，多相供电输出了更多波头，滤波后直流电的纹波系数更小，因此供电质量更高，为CPU 的稳定工作奠定了坚实基础。

多相电和单相电输出电压对比

多相数字管理系统允许处理器处于空度负载或轻度负载状态下，可以关闭部分供电回路相位数以达成切换动作，同时对核心工作频率进行调节，以达到其于轻度负载状态下的节电效果，提高功效，减少产生的热量，多相供电系统中，负载变化时的功效如下是一个典型的服务器系统上的6 相供电管理系统，使用了6 个功率Mosfet 驱动器，12 个功率Mostfet，可以输出6 路电压和电流。

6 相供电管理系统

五. 多相数字电源管理系统的测试

现在采用的多相供电系统一般多于6 相，同时输出多于6 路的电压和电流，根绝负载的变化，关闭部分供电回路相位数。需要同时观测多于6 路的输出信号，使用一般的4 通道示波器是无法做到的，力科的HDO8000 示波器可以帮助完成多相数字电源管理系统的测试。HDO8000 具有8 个输入通道，配合力科提供的电压探头和电流探头，可以同时测试8 路信号，它的ADC 位数达到12bit，比常规8bit 示波器的精度更高，在高分辨率的同时还具备最高1GHz 带宽和2.5GS/s 的高采样率。下图是使用HDO8000 同时测试3 路电压信号和3 路电流信号。

使用HDO8000 示波器同时测试3 路电压信号和3 路电流信号

配备高压差分探头、电流探头和其他探头的HDO8000 示波器