全新COT技術，立綺科技ACOT方案完美解決COT缺陷

作為一名技術人員，我更關心的還是技術，所以會特別注意到ACOT技術已經(jīng)被推廣到Multi-Phase的應用中了，這將大大拓展這一優(yōu)秀控制模式的應用空間，使立锜在傳統(tǒng)優(yōu)勢領域具有更多的優(yōu)勢，為應用帶來更多的價值。那么，ACOT是怎么回事呢？它又有什么好處呢？下面的內容將為你介紹這一點。

ACOT是英文Advanced Constant On Time的縮寫，它是從COT(Constant On Time，固定導通時間)技術發(fā)展而來的。COT是解決電源轉換器控制問題的一種很好的方法，如果輸出電容及其ESR足夠大，它就幾乎沒有穩(wěn)定性的問題存在，同時又有極快的瞬態(tài)響應速度，因而得到了普遍的應用。由于導通時間是固定的，由負載的變化和輸入電壓的變化就會導致截止時間的變化，因而COT架構的工作頻率是變化的，這在某些情況下是優(yōu)點，有的情況下就成了缺陷。它的另一個缺陷是由電容技術的變化導致的，因為今天的陶瓷電容容量大、成本低，ESR也低，這就給COT的應用帶來了穩(wěn)定性問題。

上圖是COT架構的Buck電路拓撲，它的輸出電壓反饋到誤差比較器的輸入端與參考電壓進行比較，只要反饋電壓低于參考電壓，內部的單穩(wěn)態(tài)電路就會使上橋Q1導通一個固定的時間段，這個過程將促使輸出電壓提升。當上橋截止并經(jīng)過一個最短截止時間之后，只要反饋電壓低于參考電壓，新的導通過程就會出現(xiàn)，否則就一直處于等待狀態(tài)。由于截止時間可以做得非常短暫，因而可以用最快的速度對負載的快速變化進行響應。在立锜的COT產品中，很多產品的最短截止時間只有100ns，因而在負載變動時最多經(jīng)過100ns就可以開始進行響應，這樣就可以把變動了的輸出電壓快速糾正過來。下圖展示了COT Buck電路中各處信號和開關動作之間的關系：

在COT中，F(xiàn)B端看到的電壓變化實際上是輸出電壓的紋波，而輸出電壓的紋波由兩部份構成，一部分是電流對輸出電容的充放電過程構成的，一部分是此電流在輸出電容ESR上形成的，前者與電容量大小有關，后者與ESR的大小有關。如果想要穩(wěn)定，就存在這樣的需求：

這個條件不滿足的時候，不穩(wěn)定的現(xiàn)象就出現(xiàn)了，開關動作不再穩(wěn)定，輸出紋波急劇加大，輸出品質急劇降低。

立锜解決COT缺陷的方案就是ACOT?，這是一種全新的COT技術，它在原有COT的基礎上加入了新的元素——頻率穩(wěn)定措施和低ESR補償方案，使得ACOT?產品的工作頻率是基本恒定的，同時可以使用低ESR的輸出電容，而COT的優(yōu)勢則全部得到了保留。

COT控制架構的核心是單穩(wěn)態(tài)電路，它的輸出脈沖寬度其實是可以改變的，但其改變的依據(jù)卻可以有不同的來源。僅僅依靠輸入、輸出電壓去改變它并不能得到穩(wěn)定的工作頻率，在輸入變化和負載變化的時候頻率就變化了。ACOT?產品在遇到環(huán)境的變化時也會改變頻率，但它的平均工作頻率不會發(fā)生變化，這是因為它采用了新的頻率控制措施。實際上，ACOT?控制架構采取了測量實際工作頻率的方法，將其結果和目標工作頻率比較就可以知道差異的大小，因而可以利用此信息對單穩(wěn)電路的輸出進行改變，最終得到穩(wěn)定的平均工作頻率。

輸出電容的ESR降低了，反饋回來的紋波電壓就會下降，但我們實際上是知道開關的工作狀態(tài)的，它的狀態(tài)與電流信息緊密對應，因而可以利用它生成一個模擬的信號來代替電流紋波，再將它和實際反饋回來的電壓組合在一起，紋波的成分就得到了加強，因而可以避免實際紋波太低帶來的穩(wěn)定性問題，這就是ACOT?解決與低ESR輸出電容的匹配問題的方法。

下面的這段文字是我?guī)啄昵暗谝淮谓佑|ACOT產品時對一份規(guī)格書中的部分內容的翻譯，它幫助我迅速了解了這類產品的關鍵部分。這段文字的原文是一位美國籍的大師寫的，文筆非常優(yōu)美，但我的翻譯很難達到神似的標準，如果你看到不順的地方，還請多包涵，我的希望只是它能對你有所幫助。如果你想看原文，請點擊文末的閱讀原文，它將把你引導到這段原文所在的規(guī)格書（RT7275/RT7276）所在的地方。

從COT到ACOT?

COT

任何COT架構的核心都是一個固定導通時間的單穩(wěn)態(tài)單元。在這里，所謂的固定導通時間其實是一個由反饋電壓比較器所觸發(fā)的預先定義好的“固定”時間。這種具有很高魯棒性的安排具有很高的噪聲消除能力，是低占空比應用的理想選擇。在每一個固定時間的導通狀態(tài)之后，總是有一個最小關斷時間緊隨其后，在這段時間里，穩(wěn)壓控制器不用去做出任何的調整決定。這種做法的好處是避免了開關噪聲的影響，因為每一次開關動作之后的一段時間里總是存在著嚴重的開關噪聲。因為沒有固定的時鐘對操作進行同步，當負載發(fā)生突變時，轉換電路中的上橋開關幾乎可以立即打開讓電感電流迅速增加以滿足負載上突然出現(xiàn)的需要。

傳統(tǒng)的電流模式或電壓模式的控制架構必須監(jiān)控電壓、電流反饋信號（同時用于電流限制）以及內部的脈動信號和補償信號來決定何時關閉上橋開關、打開同步續(xù)流開關。在進行大電流開關的情形下，開關動作之后的噪聲是巨大的，要在這種噪聲中準確地獲取那么多信號并做出正確的決策是一件非常艱難的事情，這在低占空比應用和板子設計不太理想的情況下就變得尤為嚴峻。

由于不需要在噪聲嚴重的時間段做出開關動作的決策，COT架構就成了低占空比應用和高噪聲應用中的首選。然而，傳統(tǒng)的COT控制架構仍然因為其內在的某些缺點而不能滿足某些應用的需要。例如，很多應用需要使開關電源工作在某些特定的頻率范圍內以避免和其它敏感電路發(fā)生相互干擾，而在純正的COT控制架構中，由于導通時間是固定的，它的工作頻率就是變化的。在降壓型開關轉換器中，占空比是與輸出電壓成正比、與輸入電壓成反比的，因此，當導通時間固定時，關斷時間（緊接著是頻率）就必然是變化的，這樣才能適應輸入電壓和輸出電壓的變化。

現(xiàn)代的偽固定頻率COT架構通過讓單穩(wěn)態(tài)電路的導通時間正比于輸出電壓、反比于輸入電壓，大大提升了COT的性能。在這種方法中，導通時間被選擇在和一個理想的固定頻率PWM電路處理類似的輸入、輸出電壓條件下的導通時間相當?shù)臓顟B(tài)下，這樣的結果是性能被大大地改善了，但開關工作頻率仍然會隨著輸入電壓和負載的變化而變化，因為來自開關、電感和其他寄生效應的損耗在發(fā)生影響。

多數(shù)COT架構的另外一個問題是它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很低的陶瓷電容的時候就不再好用了。這些架構需要利用電感電流流過輸出電容的ESR時形成的交流電流信息來運作，這有點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流信息太微弱了，很難讓控制回路能夠穩(wěn)定運作。

ACOT? 控制架構

有很多原因可以導致即便將導通時間正比于輸出電壓、反比于輸入電壓也不能得到好的固定頻率表現(xiàn)的結果。首先，電流流過MOSFET開關和電感形成的電壓降會使得實際的輸入電壓低于測量出來的輸入電壓、實際的輸出電壓高于測量出來的輸出電壓。當負載變化時，負載電流導致的開關上的電壓降會導致開關頻率的變化。其次，在輕載情況下，假如電感電流出現(xiàn)負值、同步續(xù)流開關關閉和上橋開關導通以容許輸入電壓出現(xiàn)在開關節(jié)點之間的死區(qū)時間延長，都會使得有效的導通時間增加并導致開關頻率出現(xiàn)明顯的下降。

一種降低這些效應的方法是測量實際的開關工作頻率并和預定的數(shù)據(jù)進行比較，其好處是無需測量實際的輸出電壓，因而省去了一個用于測量輸出電壓的引線端子。ACOT?正是采用這種測量實際的開關頻率并在反饋回路中調整導通時間的方法來將平均開關工作頻率保持在一個預定的范圍之內。

為了能和低ESR的陶瓷電容配合起來穩(wěn)定工作，ACOT? 在IC內部使用了一個虛擬的電感電流脈動信號，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，這個信號和其他內部補償舉措相結合優(yōu)化了和低ESR陶瓷電容配合工作時的表現(xiàn)，達成了穩(wěn)定工作的目的。

ACOT?單穩(wěn)態(tài)電路的運作

ACOT?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信號相加以后與參考電壓進行比較，當前者的幅度低于后者時，一次單穩(wěn)態(tài)導通過程即被觸發(fā)（觸發(fā)信號在經(jīng)過一個與最短截止時間相等的時間以后即被自動復位），上橋開關打開，輸入電壓進入開關節(jié)點加到電感上，電感電流即線性增加；經(jīng)過預設的固定導通時間以后，上橋關閉，續(xù)流開關打開，電感電流從最高點開始線性降低，與此同時，一個最短截止時間單穩(wěn)態(tài)過程被觸發(fā)以防止另一次導通過程在開關噪聲持續(xù)期間立即發(fā)生，并使反饋電壓和電流感應信號可以被正確地獲取。最短截止時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通過程可以在需要時被及時啟動，以便滿足負載的需要。

RT7275的電流負載能力為3A，可在4.5V~18V的輸入電壓下工作。由于不需要考慮補償問題，它的應用電路非常簡單：

這樣的一個電路在負載電流在1A和3A之間跳變時的表現(xiàn)如下圖所示：

輸出電壓在電流增加期間的下墜幅度只有10mV，然后就很快恢復到了穩(wěn)定位置，這個表現(xiàn)是相當優(yōu)秀的。如果我們將同樣的條件施加到另外一款電流模式器件RT7297上，瞬態(tài)響應的表現(xiàn)就會變成如下的樣子：

電壓下墜的幅度將會高達60mV，比前者的表現(xiàn)大了5倍，而且恢復時間長了許多。再來看看電路，電流模式的電路也會復雜一些，因為它必須使用補償元件：

RT7275的規(guī)格書中還給出了12V轉1.05V電路在負載電流從0改變到3A時的瞬態(tài)響應過程，輸出電壓的下墜幅度也只有十幾個mV：

這些信息都充分表明ACOT?器件的特性是非常好的，對于低壓動態(tài)負載具有非常好的匹配特性，可以充分滿足現(xiàn)代高速器件如CPU、GPU、FPGA和ASIC等應用的需要。

轉載自?RichtekTechnology。