COT控制模式的前世今生

恒定导通时间(COT)控制作为电源界的新宠，广泛应用于计算领域核心IC的供电。随着人工智能的发展，COT的应用必将更为广阔。

在介绍COT控制之前，我们首先来看下电源界之前常用的两种控制方式，电压控制和电流控制。

从图上可以看到，不论是电压还是电流控制，都要用到EA（误差放大器）。那我们就来看一下误差放大器长什么样子：

实际上就是带RC补偿网络的运放。

为了让威廉希尔官方网站 工作稳定，通常我们需要合理设计其中的每一个参数(C1,R1,C2,R2,C3)，这是一件让工程师们非常抓狂的事情。

除了以上介绍的稳定性问题，还有瞬态响应问题。

如果输出电压发生变化，误差放大器的RC网络会把输出电压的变化延迟一段时间再反应到控制威廉希尔官方网站 ，这样会降低响应速度。而且，即使控制威廉希尔官方网站 收到输出电压变化的反馈，也不会立马就响应，它需要按设定的时钟频率响应，这样加剧了瞬态响应变慢。

为了改善瞬态性能，可能又需要重新去设计误差放大器的参数(C1, R1, C2, R2, C3)。怎么平衡稳定性和瞬态响应，这又是一个困扰工程师的问题。

那么有没有一种控制方式，可以解决以上问题呢？

于是，我们把误差放大器换成比较器，这样不用做RC补偿，也没有RC延时。同时我们把时钟控制的PWM发生器换成电压控制的ON time发生器，这样也消除时钟的延时。

这个就是最基本的COT控制。它的基本原理就是FB电压低于参考电压Vref就产生一个恒定导通时间(COT)的脉冲来控制上管MOS的开通。

但细心的朋友可能会发现，如果输入电压不一样，每次都产生一个恒定时间脉冲的话，那开关频率岂不是会变化了？为了解决这个问题，COT控制会检测输入电压，实现输入电压变化时，开关频率恒定。同样，COT控制也会检测输出电压实现不同输出电压时开关频率恒定。

到这里才是一个常用的COT控制。

讲到这里，是不是觉得COT控制是工程师的福音呢?

我要给大家泼冷水了。上帝在给你开扇窗的同时，又给你关上了一道门。在使用COT控制的时候，如果输出全是瓷片电容(MLCC)，你可能还是会遇到不稳定的情况。

这个又是什么原因呢？

实际上COT控制需要FB电压存在一个和电感电流同相位的纹波，对于ESR比较大的高分子电容或者电解电容，这个同相位的纹波是存在的，稳定没有问题。但是对于瓷片电容，ESR太小了，没有办法保证FB上的纹波电压和电感电流同相位。所以就没办法保证稳定了。

为了解决这个问题，我们MPS的做法是在FB上加上如图所示的RC补偿威廉希尔官方网站 ，就可以产生一个和电感同相位的纹波。

这样就可以保证瓷片电容的情况下也稳定输出了。

MPS公司的NB638这颗芯片就是采用这种方式来稳定的。

有朋友又要问了，我用过你们的NB679，输出都是瓷片电容，也没有加RC补偿威廉希尔官方网站 ，怎么也是稳定的呢？那是因为NB679内部在FB电压上产生了一个额外的斜坡补偿。

好了，除了瓷片电容的稳定性问题外，用过COT的朋友们应该还会遇到另外一个问题，那就是输出电压调整率问题。

从COT的控制方式我们了解到，FB电压上纹波导致实际的输出电压是比由Vref设定的目标输出电容要高的，而且不同的纹波电压导致输出电压也不同，这样就有了调整率的问题。为了解决这个问题，COT控制也会引入一个速度很慢的EA， 这个EA的作用就是用来消除FB纹波引起的输出电压偏高问题，保证实际的输出电压和设定的电压一致。

另外，这个EA非常缓慢，所以并不会影响快速变化的瞬态响应。

COT控制由于快速的瞬态响应和简单的环路补偿，特别适合core power的供电。

随着工艺的发展，core处理的数据越来越多，导致所需要的电流也越来越大。相应的COT控制也逐渐经历单相控制到单相多路并联，再到多相多环路控制的发展历程。

MPS数字控制COT不仅能实现多相，多环路控制，而且可以支持相数自行配置，自动环路补偿等，极大的简化设计，提高产品设计效率，已经广泛用应于主流core芯片的供电。