【短视频】MPS 电源小课堂第三季第十二话：速度与“激情”——ACOT

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上期回顾：Buck 电感的计算

 

 本期内容  

如今 Buck 的控制模式多种多样，工程师们也挑花了眼，但是选择的标准从来没变过，都是“速度”与“稳定”。

今天，MPS的工程师就为大家介绍一种“速度兼备稳定”的控制模式——ACOT，带你深入了解其技术优势与工作原理。

 

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视频文字部分  

 

随着科技的发展，对 Buck 提出的要求也越来越多。如果把 Buck 比作一台赛车，那么：

 

控制模式决定了大部分响应速度，宛如赛车的马达；

抗干扰措施可以增加电路的稳定性，宛如赛车的轮胎决定了抓地力；

保护措施宛如赛车的防撞架；轻载高效措施可以延长电池使用时间；

而 EMI 措施可以看作导轮保证各种测试弯道不会飞出。

 

 

 

COT 的诞生

 

控制模式的革新，带来了速度的提升，所以我们的赛车在动态响应上表现效果更为出色。

如果希望了解 COT 控制模式的具体原理可以观看我们之前的电源小课堂。

 

COT 纹波注入

 

但是由于 COT 本身限制，在低ESR的应用环境下，容易出现输出不稳定的情况。

纹波注入的发明让COT这台赛车有了更好的稳定能力，可以应对更多的使用情况，不再被ESR较小问题限制。

 

ACOT 技术

 

随着 5G 时代的到来，COT 也承担了更大电流的输出任务，但是对于变频的控制模式，EMI 和多相并联成了较大问题。

那么我们今天的主角 ACOT隆重登场，救车于水火，让我们的赛车下水道过弯，成功在提速的同时也保持了稳定。

ACOT 技术介绍

为了更方便的说明 ACOT，下面我们先一起看下普通的 COT 模式的架构, 它的控制环路里最突出的部分就是比较器和T_on的控制单元，此单元又称为OST (One-shot Timer)，显然如何将变频变为定频，我们必须从这个控制单元入手。

我们来仔细看看这个单元的内部。

图1  传统COT架

传统的 COT 的 OST 环节打开来如图2所示。

 

若假设 t₀ 时刻为上管开通时刻，此时 S₁ 断开，I_C 开始给 C_TH 充电，V_SAW 开始上升，当 V_SAW=V_TH 的时候比较器 Comp2 输出电压反转，然后上管关闭。

S₁ 闭合，V_SAW 也开始放电，为下次充电做准备。

I_C 和 V_TH 固定，则 T_on 固定。

通过 T_off 来调节占空比，因为占空比的改变则开关频率有所改变，达到不同输出的目的。

 

图2  传统COT的OST工作原理

但是如果对于定频而言，T_on 不能再为固定，所以，如果想要做成定频的，则需要使 OST 与 V_in 和 V_out 产生联系来改变占空比，再通过一个计时器来固定周期。

 

所以设计者们使 I_C=aV_in， V_TH=bV_out，此时 T_on 与 V_out 和 V_in 产生关联。

 

图3  ACOT的OST工作原理

接下来我们解释一下 ACOT 为什么定频的原因。

 

当 b，a，C_TH 不变时，可以实现定频。

 

不仅如此，我们优秀的芯片设计者优化 ACOT 技术，也让它拥有了更好的瞬态响应，现在让我们看看他们是怎么做到的。

 

因为现在的 T_on 时间长短和输入输出电压有关，所以如果可以做到 a 和 b 在动态时可以随之变化，动态响应便可得到优化。

下图中，当 V_FBREF 的时候，V_C 上升，V₁ 上升，则 V_on 增大，在充电电流不变的前提下，T_on 变大。反之亦然。

 

这种通过调节比较电压来调节 T_on 的方式被称为电压增强型 ACOT。

图4(a)  电压增强型OST结构框图

有电压增强型 ACOT 必有对应的电流增强型 ACOT。

 

我们先固定上图3中 b 不变，让 a 进行实时变化，也可以达到优化瞬态的目的。

当输出电压不足的时候，I_ea 增大，则 I_saw 变小，充电电压不变的情况，充电电流减小，T_on 时间变长，可以更好的抬升电压；反之亦然。

 

图4(b)  电流增强型OST结构框图

MPS ACOT 芯片介绍

MPS 公司有很多采用了 ACOT 技术的芯片，这些芯片通过使用独特的 ACOT 技术可以实现多个芯片的自我并联，达到更大输出电流的目的。