任何COT架構(gòu)的核心都是一個(gè)固定導(dǎo)通時(shí)間的單穩(wěn)態(tài)單元。在這里，所謂的固定導(dǎo)通時(shí)間其實(shí)是一個(gè)由反饋電壓比較器所觸發(fā)的預(yù)先定義好的“固定”時(shí)間。這種具有很高魯棒性的安排具有很高的噪聲消除能力，是低占空比應(yīng)用的理想選擇。在每一個(gè)固定時(shí)間的導(dǎo)通狀態(tài)之后，總是有一個(gè)最小關(guān)斷時(shí)間緊隨其后，在這段時(shí)間里，電壓調(diào)節(jié)器不用做出任何調(diào)整決定，這種做法的好處是避免了開關(guān)噪聲的影響，因?yàn)槊恳淮伍_關(guān)動(dòng)作之后的一段時(shí)間里總是跟隨著嚴(yán)重的噪聲。因?yàn)闆]有固定的時(shí)鐘對操作進(jìn)行同步控制，當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，轉(zhuǎn)換電路中的上橋開關(guān)幾乎可以立即打開讓電感電流迅速增加以滿足負(fù)載上突然出現(xiàn)的需要。

 

傳統(tǒng)的電流模式或電壓模式的控制架構(gòu)必須監(jiān)控反饋電壓、電流信號(hào)（同時(shí)用于電流限制）以及內(nèi)部的脈動(dòng)信號(hào)和補(bǔ)償信號(hào)來決定何時(shí)關(guān)閉上橋開關(guān)、打開同步續(xù)流開關(guān)。在進(jìn)行大電流切換的情形下，開關(guān)動(dòng)作之后的噪聲是巨大的，要在這種噪聲中準(zhǔn)確地獲取那么多信號(hào)并做出正確的決策是一件非常艱難的事情，這在低占空比應(yīng)用和板子設(shè)計(jì)不太理想的情況下就變得尤為嚴(yán)峻。

 

由于不需要在噪聲嚴(yán)重的時(shí)間段做出開關(guān)切換動(dòng)作的決策，COT架構(gòu)就成了低占空比應(yīng)用和高噪聲應(yīng)用中的首選。然而，傳統(tǒng)的COT控制架構(gòu)仍然因?yàn)槠鋬?nèi)在的某些缺點(diǎn)而不能滿足某些應(yīng)用的需要。例如，很多應(yīng)用需要使開關(guān)電源工作在某些特定的頻率范圍內(nèi)以避免和其它敏感電路發(fā)生相互干擾，而在純正的COT控制架構(gòu)中，由于導(dǎo)通時(shí)間是固定的，所以它的開關(guān)工作頻率就是變化的。在降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器中，占空比是與輸出電壓成正比、與輸入電壓成反比的，因此，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間固定時(shí)，關(guān)斷時(shí)間（緊接著是頻率）就必然是變化的，這樣才能適應(yīng)輸入電壓和輸出電壓的變化。

 

現(xiàn)代的偽固定頻率COT架構(gòu)通過讓單穩(wěn)態(tài)電路的導(dǎo)通時(shí)間正比于輸出電壓、反比于輸入電壓，大大提升了COT的性能。在這種方法中，導(dǎo)通時(shí)間被選擇在和一個(gè)理想的固定頻率PWM電路處理類似的輸入、輸出電壓條件下的導(dǎo)通時(shí)間相當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下，這樣的結(jié)果是性能被大大地改善了，但開關(guān)工作頻率仍然會(huì)隨著輸入電壓和負(fù)載的變化而變化，因?yàn)閬碜蚤_關(guān)、電感和其他寄生效應(yīng)的損耗依然在發(fā)生影響。

 

多數(shù)COT架構(gòu)的另外一個(gè)問題是他們需要依賴輸出電容的較大的ESR來工作，這在遇到體積小、成本低但ESR很低的陶瓷電容時(shí)就不再好用了。這些架構(gòu)需要利用電感電流流過輸出電容的ESR時(shí)形成的交流電流信息來運(yùn)作，這有點(diǎn)像是電流模式的控制系統(tǒng)所做的那樣，但陶瓷電容能夠提供的電感電流信息太微弱了，很難讓控制回路能夠穩(wěn)定運(yùn)作，這就像電流模式的控制系統(tǒng)看不到電流信息一樣，它失去了路標(biāo)，雖然清楚自己要去哪里，但卻不知道如何邁步。

 

有很多原因可以導(dǎo)致即便將導(dǎo)通時(shí)間正比于輸出電壓、反比于輸入電壓也不能得到好的固定頻率表現(xiàn)的結(jié)果。首先，電流流過MOSFET開關(guān)和電感形成的電壓降會(huì)使得實(shí)際的輸入電壓低于測量出來的輸入電壓、實(shí)際的輸出電壓高于測量出來的輸出電壓。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，負(fù)載電流導(dǎo)致的開關(guān)上的電壓降會(huì)導(dǎo)致開關(guān)頻率的變化。其次，在輕載情況下，假如電感電流出現(xiàn)負(fù)值、同步續(xù)流開關(guān)關(guān)閉和上橋開關(guān)導(dǎo)通以容許輸入電壓出現(xiàn)在開關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的死區(qū)時(shí)間延長，都會(huì)使得有效的導(dǎo)通時(shí)間增加并導(dǎo)致開關(guān)頻率出現(xiàn)明顯的下降。

 

一種降低這些效應(yīng)的方法是測量實(shí)際的開關(guān)工作頻率并將其和預(yù)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以確定頻率調(diào)整的方向，其好處是無需測量實(shí)際的輸出電壓，因而省去了一個(gè)用于測量輸出電壓的引線端子。ACOTTM正是采用這種測量實(shí)際的開關(guān)頻率并在反饋回路中調(diào)整導(dǎo)通時(shí)間的方法來將平均開關(guān)工作頻率保持在一個(gè)預(yù)定的范圍之內(nèi)。

 

為了能和低ESR的陶瓷電容配合起來穩(wěn)定工作，ACOTTM在IC內(nèi)部使用了一個(gè)虛擬的電感電流脈動(dòng)信號(hào)，它代替了通常使用的借助輸出電容的ESR生成的電感電流信號(hào)，這個(gè)信號(hào)和其它內(nèi)部補(bǔ)償舉措相結(jié)合優(yōu)化了和低ESR陶瓷電容配合時(shí)的工作表現(xiàn)，達(dá)成了穩(wěn)定工作的目的。

 

 

ACOTTM的控制邏輯是非常簡單易懂的，反饋電壓和虛擬電感電流脈動(dòng)信號(hào)相加以后與參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)前者的幅度低于后者時(shí)，一次單穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通過程即被觸發(fā)（觸發(fā)信號(hào)在經(jīng)過一個(gè)與最短截止時(shí)間相等的時(shí)間以后即被自動(dòng)復(fù)位），上橋開關(guān)打開，輸入電壓進(jìn)入開關(guān)節(jié)點(diǎn)加到電感上，電感電流即線性增加；經(jīng)過預(yù)設(shè)的固定導(dǎo)通時(shí)間以后，上橋關(guān)閉，續(xù)流開關(guān)打開，電感電流從最高點(diǎn)開始線性降低，與此同時(shí)，一個(gè)最短截止時(shí)間單穩(wěn)態(tài)過程被觸發(fā)以防止另一次導(dǎo)通過程在開關(guān)噪聲持續(xù)期間立即發(fā)生，并使反饋電壓和電流感應(yīng)信號(hào)可以被正確地獲取。最短截止時(shí)間被保持在極短的狀態(tài)，其典型值為230ns，這樣可以保證另一次導(dǎo)通過程可以在需要時(shí)被及時(shí)啟動(dòng)，以便滿足負(fù)載的需要。

 

這段文字已經(jīng)說明了 ACOTTM Buck 轉(zhuǎn)換器的特性：極快的瞬態(tài)響應(yīng)速度；可以使用低ESR的MLCC作為輸出電容；平均工作頻率是穩(wěn)定的。請注意它不使用電流檢測電路和誤差放大器，取而代之的是直接將檢測到的輸出電壓和虛擬的電感電流脈動(dòng)信號(hào)的和與參考電壓進(jìn)行比較以決定何時(shí)需要喚醒一次導(dǎo)通過程。下面的圖形是ACOTTM架構(gòu)在穩(wěn)定狀態(tài)和負(fù)載變化情況下的工作波形示意：

圖八、ACOTTM架構(gòu)Buck轉(zhuǎn)換器的工作波形

 

從中可以看出，當(dāng)負(fù)載變化的時(shí)候，與電流模式在工作頻率固定的情況下通過改變占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓不一樣的是它改變了工作的頻率，導(dǎo)通脈沖的急劇增加可使它快速地滿足負(fù)載的需要，從而快速將輸出電壓拉回到穩(wěn)定狀態(tài)。

 

我們同樣選擇一款最高工作電壓為5.5V的ACOTTM架構(gòu)低壓Buck轉(zhuǎn)換器來測試它的性能，先來看看電路圖：

圖九、ACOTTM架構(gòu)Buck轉(zhuǎn)換器的電路實(shí)例

 

這一次選擇的是RT5784A，它是ACOTTM架構(gòu)的，平均工作頻率也是1.5MHz（請注意是平均工作頻率，這是與電流模式不一樣的地方），它的負(fù)載能力是2A，與我們選用的電流模式器件RT8059的負(fù)載能力不一樣，但這并不影響我們的測試，因?yàn)樨?fù)載電流是由負(fù)載的大小決定的，與負(fù)載能力是兩回事。輸出電壓仍然設(shè)定為相同的1.2V，我們讓負(fù)載電流在0.5A到1A之間跳變，下圖是測量到的電流波形和輸出電壓變化的波形：

圖十、ACOTTM架構(gòu)Buck轉(zhuǎn)換器的電路實(shí)例瞬態(tài)響應(yīng)波形

當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生跳變的時(shí)候，輸出電壓的下跌只有24mV，遠(yuǎn)小于電流模式器件在同樣條件下出現(xiàn)的66mV的變化。當(dāng)然了，它的回復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間也是很短的，下圖顯示了這個(gè)過程：

圖十一、ACOTTM架構(gòu)Buck轉(zhuǎn)換器的電路實(shí)例瞬態(tài)響應(yīng)波形細(xì)節(jié)展開

 

不到一個(gè)微秒，電感電流就已經(jīng)追上了負(fù)載電流的變化，前述的電流模式器件沒有這么快。

 

ACOTTM已經(jīng)采取了頻率鎖定電路來解決它在工作條件變化情況下的工作頻率變化問題，它的平均頻率是穩(wěn)定的，但這仍然不能讓它的頻率是固定不變的，也不能使用外部時(shí)鐘來對它的動(dòng)作進(jìn)行同步，如果你有相關(guān)的需要，你還是需要考慮使用電流模式的器件。

 

 

對于某些應(yīng)用來說，電流模式比較慢的瞬態(tài)響應(yīng)能力是不能接受的，也不能接受電流模式不能太低的占空比，它們對于ACOTTM架構(gòu)在面對負(fù)載快速變化時(shí)的工作頻率的大范圍變化也不能接受，這時(shí)候就可以選擇一個(gè)折中的方案：電流模式固定導(dǎo)通時(shí)間架構(gòu)（CMCOT）。

 

CMCOT的電路拓?fù)涫沁@樣的：

圖十二：CMCOT架構(gòu)Buck轉(zhuǎn)換器的電路拓?fù)?/div> [page]