無(wú)論是無(wú)線PA系統(tǒng)還是CPU內(nèi)核，工程師們常常需要在帶寬和系統(tǒng)電源的穩(wěn)定性之間做出權(quán)衡，以獲得較低的動(dòng)態(tài)紋波。

恒定導(dǎo)通時(shí)間（COT）控制在電源管理中日益受到關(guān)注，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于計(jì)算領(lǐng)域的核心IC電源中。隨著人工智能的普及，COT的應(yīng)用還將更加廣泛。

在討論COT控制之前，我們先來(lái)了解一下另外兩種控制方法：電壓控制和電流控制（請(qǐng)參見圖1）。在COT控制流行起來(lái)之前，工程師們通常會(huì)采用這兩種方法。

電壓控制和電流控制系統(tǒng)中常會(huì)用到誤差放大器（EA）。圖2顯示了一個(gè)誤差放大器的原理圖示例。

上圖顯示了EA如何在電阻-電容（RC）補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)工作。為了使電路穩(wěn)定，每個(gè)參數(shù)（C1、R1、C2、R2和C3）都必須分別設(shè)計(jì)，這項(xiàng)工作既繁瑣又耗時(shí)。而且除了穩(wěn)定性問題之外，通常還存在瞬態(tài)響應(yīng)問題。

當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，誤差放大器的RC網(wǎng)絡(luò)會(huì)延遲輸出電壓的變化，然后再對(duì)控制電路做出反應(yīng)，因此降低了響應(yīng)速度。即使控制電路收到有關(guān)輸出電壓變化的反饋，它也不會(huì)立即響應(yīng)。相反，它根據(jù)設(shè)定的時(shí)鐘頻率給出響應(yīng)，這更是拖慢了瞬態(tài)響應(yīng)（見圖3）。

為了提高瞬態(tài)性能，可能又需要重新設(shè)計(jì)誤差放大器和RC網(wǎng)絡(luò)（C1、R1、C2、R2和C3）的參數(shù)。這意味著工程師必須思考如何在穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)之間做出平衡。

為了解決這些問題，我們用比較器替換誤差放大器，這樣就消除了補(bǔ)償?shù)谋匾?，從而消除了RC的延遲。同時(shí)，可以用具有電壓控制導(dǎo)通時(shí)間發(fā)生器的時(shí)鐘控制PWM發(fā)生器代替時(shí)鐘，從而消除時(shí)鐘延遲（參見圖4）。這種解決方案即采用了恒定導(dǎo)通時(shí)間（COT）控制。

圖4顯示了恒定導(dǎo)通時(shí)間（COT）控制最基本的示例。其基本原理為：當(dāng)FB電壓低于參考電壓（VREF）時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)COT脈沖來(lái)控制上管MOSFET的開啟（見圖5）。

但是，如果每個(gè)COT脈沖的輸入電壓不同，則可能會(huì)改變開關(guān)頻率。為解決這個(gè)問題，恒定導(dǎo)通時(shí)間控制需檢測(cè)輸入電壓，并在輸入電壓變化時(shí)實(shí)現(xiàn)恒定的開關(guān)頻率。同樣，當(dāng)輸出電壓達(dá)到不同的輸出電壓時(shí)，COT控制會(huì)檢測(cè)恒定的開關(guān)頻率。圖6顯示了常用的COT控制原理圖。

但是，如果在使用陶瓷輸出電容器（MLCC）的情況下應(yīng)用COT控制，則會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況（請(qǐng)參見圖7）。

這種不穩(wěn)定的產(chǎn)生是由于COT控制需要FB電壓隨電感電流產(chǎn)生相間紋波。由于聚合物或電解電容器的等效串聯(lián)電阻（ESR）相對(duì)較大，因而會(huì)出現(xiàn)此相位紋波，并使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。但是，陶瓷電容器的ESR則不足以保證FB上的紋波電壓和電感電流同相。

MPS通過(guò)在FB上添加RC補(bǔ)償電路從而產(chǎn)生與電感同相的紋波來(lái)解決此問題（參見圖8）。

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