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【短視頻】MPS 電源小課堂第三季第十二話:速度與“激情”——ACOT

MPS芯源系統 ? 來源:未知 ? 2022-11-16 12:30 ? 次閱讀
點擊標題下「MPS芯源系統」可快速關注

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“穩定”。

今天,MPS的工程師就為大家介紹一種“速度兼備穩定”的控制模式——ACOT,帶你深入了解其技術優勢與工作原理

觀看視頻

視頻文字部分 b415f9cc-6566-11ed-8abf-dac502259ad0.png

隨著科技的發展,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;

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。

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COT 紋波注入

但是由于 COT 本身限制,在低ESR的應用環境下,容易出現輸出不穩定的情況。

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

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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定。

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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, 它的控制環路里最突出的部分就是比較器和Ton的控制單元,此單元又稱為OST (One-shot Timer),顯然如何將變頻變為定頻,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。

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圖1 傳統COT架

傳統的 COT 的 OST 環節打開來如圖2所示。

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

S1閉合,VSAW也開始放電,為下次充電做準備。

IC和 VTH固定,則 Ton固定。

通過 Toff來調節占空比,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。

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圖2 傳統COT的OST工作原理

但是如果對于定頻而言,Ton不能再為固定所以,如果想要做成定頻的,則需要使 OST 與 Vin和 Vout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 IC=aVin, VTH=bVout,此時 Ton與 Vout和 Vin產生關聯。

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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。

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當 b,a,CTH不變時,可以實現定頻。

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

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

下圖中,當 VFBREF的時候,VC上升,V1上升,則 Von增大,在充電電流不變的前提下,Ton變大。反之亦然。

這種通過調節比較電壓來調節 Ton的方式被稱為電壓增強型 ACOT

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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,也可以達到優化瞬態的目的。

當輸出電壓不足的時候,Iea增大,則 Isaw變小,充電電壓不變的情況,充電電流減小,Ton時間變長,可以更好的抬升電壓;反之亦然。

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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。

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原文標題:【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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