COT控制的过去和现在

误差放大器(EA)是一种用于电压和电流控制的元件。图2显示了EA原理图的示例。

图2:误差放大器原理图

图2显示了EAs如何在电阻-电容(RC)补偿网络中工作。对于一个稳定的电路，每个参数(C1, R1, C2, R2和C3)都必须单独设计，这可能是乏味和耗时的。除了上述的稳定性问题外，通常还存在瞬态响应问题。

如果输出电压发生变化，误差放大器的RC网络会延迟输出电压的变化，然后对控制电路做出反应，从而降低了响应速度。即使控制电路收到输出电压变化的反馈，它也不会立即作出反应。相反，它以设置的时钟频率响应，这加剧了缓慢的瞬态响应(参见图3)。

图3:补偿网络中的EA操作

为了提高暂态性能，可能需要重新设计误差放大器和RC网络的参数(C1, R1, C2, R2和C3)。这意味着工程师必须决定如何平衡稳定性和瞬态响应。

为了解决这些问题，误差放大器可以替换为比较器，以消除补偿的需要，这也消除了RC延迟。同时，时钟可以被一个时钟控制的PWM发生器取代，该发生器具有电压控制的准时发生器，从而消除了时钟延迟(见图4)。这种解决方案提供了恒定时间(COT)控制。

图4:恒时控制

图4显示了恒定时间(COT)控制的最基本示例。基本原理是FB电压低于参考电压(V_REF)，产生COT脉冲来控制上管MOSFET的开口(见图5)。

图5:恒时控制参数

然而，如果每个COT脉冲的输入电压不同，这就会改变开关频率。为了解决这一问题，恒时控制检测输入电压，并在输入电压变化时实现恒定的开关频率。同样，COT控制在输出电压达到不同的输出电压时检测恒定的开关频率。图6显示了一种常用的COT控制原理图。

图6:普通COT控制原理图

然而，如果使用COT控制，而输出使用陶瓷电容器(MLCC)，则会出现不稳定(见图7)。

图7:由MLCC引起的不稳定性

这种不稳定性发生是因为COT控制要求FB电压与电感电流有相位纹波。由于聚合物或电解电容器的等效串联电阻(ESR)相对较大，因此存在相纹波，系统保持稳定。然而，陶瓷电容器没有足够的ESR来保证FB上的纹波电压和感应电流是同相的。

MPS通过在FB上添加RC补偿电路来产生与电感相同相位的纹波，解决了这一问题(见图8)。

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图8:使用带COT控制的RC补偿网络

增加RC补偿电路，使瓷板电容器具有稳定的输出。的NB638芯片使用这种解决方案来保持稳定性(见图9)NB679是一个类似的装置与瓷电容器，但没有RC补偿电路。相反，NB679内部产生额外的斜坡补偿FB电压。

图9:NB638

除了瓷电容器的不稳定性之外，使用COT控制的工程师还会遇到输出电压调节率的另一个问题(见图10)。由于器件采用COT控制方式，我们知道由FB电压纹波引起的实际输出电压超过了V设定的目标输出电容_裁判．由于不同的纹波电压导致不同的输出电压，调节速率可能会出现问题(见图10)。

图10

为了解决这个问题，COT控制还可以引入一个缓慢的EA。这种缓慢的EA消除了由于FB纹波引起的高输出电压所引起的问题，从而确保实际输出电压和设置电压保持一致(见图11)。

图11:恒定输出和设定电压

慢EA的另一个好处是它不会影响快速变化的瞬态响应。

由于其快速的瞬态响应和简单的环路补偿，COT控制是提供核心电源的理想电源。随着时间的推移，这个核心预计将处理越来越多的数据，从而导致越来越多的所需电流。相应的COT控制也逐渐从单相控制发展到单相多路并联控制，再到多相多回路控制。

MPS的数字COT控制不仅可以实现多相、多回路控制，还可以支持相号配置、自动回路补偿等优点，大大简化了设计，提高了产品设计效率。一个例子是MP2888A，获得了2018年全球电子成就奖。有关MPS COT控制解决方案的更多信息，浏览我们的产品．

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