點(diǎn)擊標(biāo)題下「MPS芯源系統(tǒng)」可快速關(guān)注

上期回顧：Buck 電感的計(jì)算

本期內(nèi)容

如今 Buck 的控制模式多種多樣，工程師們也挑花了眼，但是選擇的標(biāo)準(zhǔn)從來(lái)沒(méi)變過(guò)，都是“速度”與“穩(wěn)定”。

今天，MPS的工程師就為大家介紹一種“速度兼?zhèn)浞€(wěn)定”的控制模式——ACOT，帶你深入了解其技術(shù)優(yōu)勢(shì)與工作原理。

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隨著科技的發(fā)展，對(duì) Buck 提出的要求也越來(lái)越多。如果把 Buck 比作一臺(tái)賽車(chē)，那么：

控制模式決定了大部分響應(yīng)速度，宛如賽車(chē)的馬達(dá)；

抗干擾措施可以增加電路的穩(wěn)定性，宛如賽車(chē)的輪胎決定了抓地力；

保護(hù)措施宛如賽車(chē)的防撞架；輕載高效措施可以延長(zhǎng)電池使用時(shí)間；

而EMI 措施可以看作導(dǎo)輪保證各種測(cè)試彎道不會(huì)飛出。

COT 的誕生

控制模式的革新，帶來(lái)了速度的提升，所以我們的賽車(chē)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)上表現(xiàn)效果更為出色。

如果希望了解COT 控制模式的具體原理可以觀(guān)看我們之前的電源小課堂。

COT 紋波注入

但是由于 COT 本身限制，在低ESR的應(yīng)用環(huán)境下，容易出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定的情況。

紋波注入的發(fā)明讓COT這臺(tái)賽車(chē)有了更好的穩(wěn)定能力，可以應(yīng)對(duì)更多的使用情況，不再被ESR較小問(wèn)題限制。

ACOT 技術(shù)

隨著 5G 時(shí)代的到來(lái)，COT 也承擔(dān)了更大電流的輸出任務(wù)，但是對(duì)于變頻的控制模式，EMI 和多相并聯(lián)成了較大問(wèn)題。

那么我們今天的主角ACOT隆重登場(chǎng)，救車(chē)于水火，讓我們的賽車(chē)下水道過(guò)彎，成功在提速的同時(shí)也保持了穩(wěn)定。

ACOT 技術(shù)介紹

為了更方便的說(shuō)明 ACOT，下面我們先一起看下普通的 COT 模式的架構(gòu), 它的控制環(huán)路里最突出的部分就是比較器和T_on的控制單元，此單元又稱(chēng)為OST (One-shot Timer)，顯然如何將變頻變?yōu)槎l，我們必須從這個(gè)控制單元入手。

我們來(lái)仔細(xì)看看這個(gè)單元的內(nèi)部。

圖1 傳統(tǒng)COT架

傳統(tǒng)的 COT 的 OST 環(huán)節(jié)打開(kāi)來(lái)如圖2所示。

若假設(shè) t₀時(shí)刻為上管開(kāi)通時(shí)刻，此時(shí) S₁斷開(kāi)，I_C開(kāi)始給 C_TH充電，V_SAW開(kāi)始上升，當(dāng) V_SAW=V_TH的時(shí)候比較器 Comp2 輸出電壓反轉(zhuǎn)，然后上管關(guān)閉。

S₁閉合，V_SAW也開(kāi)始放電，為下次充電做準(zhǔn)備。

I_C和 V_TH固定，則 T_on固定。

通過(guò) T_off來(lái)調(diào)節(jié)占空比，因?yàn)檎伎毡鹊母淖儎t開(kāi)關(guān)頻率有所改變，達(dá)到不同輸出的目的。

圖2 傳統(tǒng)COT的OST工作原理

但是如果對(duì)于定頻而言，T_on不能再為固定，所以，如果想要做成定頻的，則需要使 OST 與 V_in和 V_out產(chǎn)生聯(lián)系來(lái)改變占空比，再通過(guò)一個(gè)計(jì)時(shí)器來(lái)固定周期。

所以設(shè)計(jì)者們使 I_C=aV_in， V_TH=bV_out，此時(shí) T_on與 V_out和 V_in產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。

圖3 ACOT的OST工作原理

接下來(lái)我們解釋一下ACOT 為什么定頻的原因。

當(dāng) b，a，C_TH不變時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)定頻。

不僅如此，我們優(yōu)秀的芯片設(shè)計(jì)者優(yōu)化 ACOT 技術(shù)，也讓它擁有了更好的瞬態(tài)響應(yīng)，現(xiàn)在讓我們看看他們是怎么做到的。

因?yàn)楝F(xiàn)在的 T_on時(shí)間長(zhǎng)短和輸入輸出電壓有關(guān)，所以如果可以做到 a 和 b 在動(dòng)態(tài)時(shí)可以隨之變化，動(dòng)態(tài)響應(yīng)便可得到優(yōu)化。

下圖中，當(dāng) V_FBREF的時(shí)候，V_C上升，V₁上升，則 V_on增大，在充電電流不變的前提下，T_on變大。反之亦然。

這種通過(guò)調(diào)節(jié)比較電壓來(lái)調(diào)節(jié) T_on的方式被稱(chēng)為電壓增強(qiáng)型 ACOT。

圖4(a) 電壓增強(qiáng)型OST結(jié)構(gòu)框圖

有電壓增強(qiáng)型 ACOT 必有對(duì)應(yīng)的電流增強(qiáng)型 ACOT。

我們先固定上圖3中 b 不變，讓 a 進(jìn)行實(shí)時(shí)變化，也可以達(dá)到優(yōu)化瞬態(tài)的目的。

當(dāng)輸出電壓不足的時(shí)候，I_ea增大，則 I_saw變小，充電電壓不變的情況，充電電流減小，T_on時(shí)間變長(zhǎng)，可以更好的抬升電壓；反之亦然。

圖4(b) 電流增強(qiáng)型OST結(jié)構(gòu)框圖

MPS ACOT 芯片介紹

MPS 公司有很多采用了 ACOT 技術(shù)的芯片，這些芯片通過(guò)使用獨(dú)特的 ACOT 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片的自我并聯(lián)，達(dá)到更大輸出電流的目的。