DC-DC轉(zhuǎn)換器中經(jīng)常會(huì)看到COT，你知道COT是什么意思？
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摘要 : 縱觀市場(chǎng)上的DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)許多產(chǎn)品的簡(jiǎn)介中提到COT這個(gè)詞，有時(shí)還會(huì)加上一些其它的修飾如AdapTIve、Current Mode等。那么COT是什么意思，又有什么優(yōu)點(diǎn)呢？本文會(huì)向您解釋這些問(wèn)題。
縱觀市場(chǎng)上的DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)許多產(chǎn)品的簡(jiǎn)介中提到COT這個(gè)詞，有時(shí)還會(huì)加上一些其它的修飾如AdapTIve、Current Mode等。那么COT是什么意思，又有什么優(yōu)點(diǎn)呢？本文會(huì)向您解釋這些問(wèn)題。
首先我們看一個(gè)BUCK DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)，如下圖：
將高側(cè)開關(guān)M1導(dǎo)通、電感充電的這段時(shí)間定義為導(dǎo)通時(shí)間TON，對(duì)于傳統(tǒng)的固定頻率電壓模或者電流模DC-DC，開關(guān)周期時(shí)間不隨工作環(huán)境如輸入電壓、負(fù)載電流的變化而變化，固定頻率的控制方式主要通過(guò)改變TON來(lái)調(diào)整輸出電壓，而COT的不同之處就是對(duì)TON的控制方式上。
COT是恒定導(dǎo)通時(shí)間（constant on TIme）的縮寫，對(duì)于升壓產(chǎn)品而言就是恒定關(guān)斷時(shí)間（constant off TIme）了。顧名思義，它是指DC-DC工作時(shí)用一個(gè)固定時(shí)長(zhǎng)的計(jì)時(shí)模塊來(lái)控制開關(guān)管的導(dǎo)通（關(guān)斷）時(shí)間?？梢詤⒖枷旅娴目驁D。
輸出電壓經(jīng)過(guò)分壓電阻反饋到比較器反向輸入端跟VREF進(jìn)行比較，比較器輸出跟最小關(guān)斷時(shí)間消隱信號(hào)進(jìn)行“與”運(yùn)算后控制RS觸發(fā)器，當(dāng)VFB低于VREF時(shí)，會(huì)置位RS觸發(fā)器，此時(shí)可以認(rèn)為一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)到暫穩(wěn)態(tài)，低側(cè)開關(guān)關(guān)斷后高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通并保持恒定的時(shí)間段，這段時(shí)間會(huì)促使輸出電壓上升，恒定導(dǎo)通時(shí)間模塊計(jì)時(shí)結(jié)束后會(huì)復(fù)位RS觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，高側(cè)開關(guān)關(guān)斷后低側(cè)開關(guān)導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)最小關(guān)斷消隱時(shí)間后，直到下一次VFB低于VREF才會(huì)觸發(fā)新的開關(guān)周期。可以看到COT控制架構(gòu)不需要外部固定頻率時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，整體來(lái)看，它是將單穩(wěn)態(tài)電路和BUCK電路整合成一個(gè)閉環(huán)振蕩電路。下圖是COT BUCK各個(gè)信號(hào)的工作波形。
COT架構(gòu)跟傳統(tǒng)的固定頻率控制方式相比具有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，在低占空比應(yīng)用時(shí)這種優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯。下圖是負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的波形，當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，輸出電壓下降，當(dāng)?shù)陀趨⒖茧妷簳r(shí)會(huì)立即打開高側(cè)開關(guān)，而不像固定頻率控制中必須接收外部時(shí)鐘信號(hào)的觸發(fā)才開啟高側(cè)開關(guān)，在TON階段電感電流上升，如果反饋電壓仍低于參考電壓，會(huì)在一個(gè)最小關(guān)斷時(shí)間后再次啟動(dòng)新的TON，高側(cè)開關(guān)會(huì)重復(fù)這種連續(xù)開啟直到輸出電壓和電感電流都達(dá)到預(yù)期值，這也是COT快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的來(lái)源，它是通過(guò)改變開關(guān)頻率來(lái)影響占空比并達(dá)到穩(wěn)定輸出的效果。
COT是一種優(yōu)秀的電源轉(zhuǎn)換器控制方式，不過(guò)實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題。COT控制中TON時(shí)間是固定的，當(dāng)輸入或者輸出電壓變化時(shí)，占空比也會(huì)改變而TON不變，這會(huì)導(dǎo)致開關(guān)頻率較大變化，對(duì)于一些EMI敏感的系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。除此之外，傳統(tǒng)的COT控制方式單純依靠輸出紋波的負(fù)反饋來(lái)調(diào)整輸出電壓，每次高側(cè)開關(guān)的開啟都是在反饋電壓低于參考電壓時(shí)發(fā)生，如果輸出紋波較小，高側(cè)開關(guān)經(jīng)過(guò)一次恒定導(dǎo)通時(shí)間的開啟后反饋電壓無(wú)法抬升至參考電壓以上，會(huì)導(dǎo)致高側(cè)開關(guān)在一個(gè)最小關(guān)斷時(shí)間后連續(xù)開啟，輸出電壓上產(chǎn)生較大幅度的振蕩紋波。因此COT控制需要最小輸出紋波來(lái)保證穩(wěn)定工作，輸出紋波的主要成分是電感電流流過(guò)輸出電容ESR產(chǎn)生的，而目前主流的MLCC有體積小、高容值、低ESR等優(yōu)點(diǎn)，這就給COT的應(yīng)用帶來(lái)穩(wěn)定性的問(wèn)題。
