【短視頻】MPS 電源小課堂第三季第十二話：速度與“激情”——ACOT

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上期回顧：Buck 電感的計算

本期內容

如今 Buck 的控制模式多種多樣，工程師們也挑花了眼，但是選擇的標準從來沒變過，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優(yōu)勢與工作原理。

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

控制模式決定了大部分響應速度，宛如賽車的馬達；

抗干擾措施可以增加電路的穩(wěn)定性，宛如賽車的輪胎決定了抓地力；

保護措施宛如賽車的防撞架；輕載高效措施可以延長電池使用時間；

而EMI 措施可以看作導輪保證各種測試彎道不會飛出。

COT 的誕生

控制模式的革新，帶來了速度的提升，所以我們的賽車在動態(tài)響應上表現效果更為出色。

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的應用環(huán)境下，容易出現輸出不穩(wěn)定的情況。

紋波注入的發(fā)明讓COT這臺賽車有了更好的穩(wěn)定能力，可以應對更多的使用情況，不再被ESR較小問題限制。

ACOT 技術

隨著 5G 時代的到來，COT 也承擔了更大電流的輸出任務，但是對于變頻的控制模式，EMI 和多相并聯成了較大問題。

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

ACOT 技術介紹

為了更方便的說明 ACOT，下面我們先一起看下普通的 COT 模式的架構, 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，此單元又稱為OST (One-shot Timer)，顯然如何將變頻變?yōu)槎l，我們必須從這個控制單元入手。

我們來仔細看看這個單元的內部。

圖1 傳統(tǒng)COT架

傳統(tǒng)的 COT 的 OST 環(huán)節(jié)打開來如圖2所示。

若假設 t₀時刻為上管開通時刻，此時 S₁斷開，I_C開始給 C_TH充電，V_SAW開始上升，當 V_SAW=V_TH的時候比較器 Comp2 輸出電壓反轉，然后上管關閉。

S₁閉合，V_SAW也開始放電，為下次充電做準備。

I_C和 V_TH固定，則 T_on固定。

通過 T_off來調節(jié)占空比，因為占空比的改變則開關頻率有所改變，達到不同輸出的目的。

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產生聯系來改變占空比，再通過一個計時器來固定周期。

所以設計者們使 I_C=aV_in， V_TH=bV_out，此時 T_on與 V_out和 V_in產生關聯。

圖3 ACOT的OST工作原理

接下來我們解釋一下ACOT 為什么定頻的原因。

當 b，a，C_TH不變時，可以實現定頻。

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

因為現在的 T_on時間長短和輸入輸出電壓有關，所以如果可以做到 a 和 b 在動態(tài)時可以隨之變化，動態(tài)響應便可得到優(yōu)化。

下圖中，當 V_FBREF的時候，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。

這種通過調節(jié)比較電壓來調節(jié) T_on的方式被稱為電壓增強型 ACOT。

圖4(a) 電壓增強型OST結構框圖

有電壓增強型 ACOT 必有對應的電流增強型 ACOT。

我們先固定上圖3中 b 不變，讓 a 進行實時變化，也可以達到優(yōu)化瞬態(tài)的目的。

當輸出電壓不足的時候，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時間變長，可以更好的抬升電壓；反之亦然。

圖4(b) 電流增強型OST結構框圖

MPS ACOT 芯片介紹

MPS 公司有很多采用了 ACOT 技術的芯片，這些芯片通過使用獨特的 ACOT 技術可以實現多個芯片的自我并聯，達到更大輸出電流的目的。