恒定导通时间（COT）控制的过去与现在

无论是无线PA系统还是CPU内核，工程师们常常需要在带宽和系统电源的稳定性之间做出权衡，以获得较低的动态纹波。

恒定导通时间（COT）控制在电源管理中日益受到关注，现在已广泛应用于计算领域的核心IC电源中。随着人工智能的普及，COT的应用还将更加广泛。

在讨论COT控制之前，我们先来了解一下另外两种控制方法：电压控制和电流控制（请参见图1）。在COT控制流行起来之前，工程师们通常会采用这两种方法。

电压控制和电流控制系统中常会用到误差放大器（EA）。图2显示了一个误差放大器的原理图示例。

上图显示了EA如何在电阻-电容（RC）补偿网络内工作。为了使电路稳定，每个参数（C1、R1、C2、R2和C3）都必须分别设计，这项工作既繁琐又耗时。而且除了稳定性问题之外，通常还存在瞬态响应问题。

当输出电压发生变化时，误差放大器的RC网络会延迟输出电压的变化，然后再对控制电路做出反应，因此降低了响应速度。即使控制电路收到有关输出电压变化的反馈，它也不会立即响应。相反，它根据设定的时钟频率给出响应，这更是拖慢了瞬态响应（见图3）。

为了提高瞬态性能，可能又需要重新设计误差放大器和RC网络（C1、R1、C2、R2和C3）的参数。这意味着工程师必须思考如何在稳定性和瞬态响应之间做出平衡。

为了解决这些问题，我们用比较器替换误差放大器，这样就消除了补偿的必要，从而消除了RC的延迟。同时，可以用具有电压控制导通时间发生器的时钟控制PWM发生器代替时钟，从而消除时钟延迟（参见图4）。这种解决方案即采用了恒定导通时间（COT）控制。

图4显示了恒定导通时间（COT）控制最基本的示例。其基本原理为：当FB电压低于参考电压（VREF）时会产生一个COT脉冲来控制上管MOSFET的开启（见图5）。

但是，如果每个COT脉冲的输入电压不同，则可能会改变开关频率。为解决这个问题，恒定导通时间控制需检测输入电压，并在输入电压变化时实现恒定的开关频率。同样，当输出电压达到不同的输出电压时，COT控制会检测恒定的开关频率。图6显示了常用的COT控制原理图。

但是，如果在使用陶瓷输出电容器（MLCC）的情况下应用COT控制，则会出现不稳定的情况（请参见图7）。

这种不稳定的产生是由于COT控制需要FB电压随电感电流产生相间纹波。由于聚合物或电解电容器的等效串联电阻（ESR）相对较大，因而会出现此相位纹波，并使系统保持稳定。但是，陶瓷电容器的ESR则不足以保证FB上的纹波电压和电感电流同相。

MPS通过在FB上添加RC补偿电路从而产生与电感同相的纹波来解决此问题（参见图8）。

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