COT电源控制芯片控制模式介绍
众所周知，开关电源的控制方式主要包括了传统的电压模式、峰值电流模式、平均电流模式。这些主要流行的控制模式统统归属于 pwm 控制模式。而 pfm 模式基本出现在下列的情况中：
电压滞环控制芯片，如 ti-tps5211， ti-lm3485，on-cs51031， mp-2905。
电流滞环控制芯片，如 microchip-hv9930，ti-lm27212。
在一些电源控制芯片中，轻载工况下，还会切换至 burstmode 以及 pulse skipping mode，这两种模式也归属于 pfm 控制模式，用于提高轻载工况下的效率。也有其他学者指出 pulse skipping mode，另归一类。
谐振控制器基本都是 pfm 控制模式。在之前的推文中，帅锅也介绍过基于 bang-bang control 的 llc 控制芯片，bang-bang 也即是 pfm 控制模式的一种。（vmc 和 cmc 的 llc 控制器仿真对比 第四节 （ti ucc25640x 混合滞回控制））
今天要介绍的 cot 控制模式，即是 constant-on-time mode，恒定导通时间控制，它由滞环控制模式发展而来。顾名思义，其在整个控制过程中会保持开通时间 ton 恒定不变。当然，相应也有 constant-off-time mode，不做过多介绍。
滞环控制
滞环控制如下图，分压电阻得到的反馈电压 vfb 和参考电压 vref 通过一个滞环比较器比较，我们假设滞环比较器的环宽为 h， 一般来说，滞环带宽一般在 15mv~20mv 之间。当 vfb 低于 vref-（1/2）h 时，比较器输出为高，hs 打开，电感电流线性上升，由 esr 带来的输出电压纹波此时也会线性上升，vfb 亦复如是。当 vfb 高于 vref+（1/2）h 时，比较器输出为低，ls 打开，电感电流下降，输出电压和 vfb 纹波下降。
迟滞控制的优势在于其环路极其简单，无需误差放大器，也不需要考虑复杂的补偿问题，因此可以达到非常大的带宽，瞬态响应速度极快。
图 1 滞环控制模式
当 buck 工作在 ccm 模式下，其输出电压纹波可以计算为
可以看出，开关频率和选择的电感、滞环环宽以及电容 esr 都有关系。vin 变化时，以及 esr 会受到温度的影响而变化，比较器的传播延迟等，都会影响到开关频率，这会使得 emi 的处理变得比较困难。
图 2 输出纹波电压细节
而实际上，输出电容还有 esl 存在，esl 带来的纹波会在输出电压纹波上形成一个小尖锋，有可能在开关状态切换的时候，导致反馈电压 vfb 会超出滞环的上限。再考虑耦合到输出纹波上的噪声，可以想象，控制器会变得非常敏感。另一方面，当输出电压较高时，其输出纹波会增大。因此，其商用的 ic 总体来说并不多。
恒定导通时间（cot）
cot 控制模式基于滞环控制模式发展而来。在基本的迟滞控制中增加一个单稳态计时电路（one shot）控制功率管的导通时间，使功率管导通一个恒定的时间。
图 3 cot 控制模式
当反馈电压 vfb 低于参考电压 vref 时，比较器的输出 vcomp_out 会拉高，sr latch 被置位，q 输出也拉高，hs 就被打开，电感电流线性上升，输出电压纹波以及 vfb 上的纹波也会上升，因此，vcomp_out 会立马拉低，形成一个脉冲。而 q 输出拉高同时，也启动了单稳态计时器，直到这个固定开通时间结束。单稳态定时器输出 vone_shot 翻转拉高，复位 sr latch。当结束 hs 开通过程后，电感电流下降，输出电压纹波也下降，直到 vfb 再一次低于 vref，开启新的周期。
可以看出，cot 是一种纹波电压谷底控制方式。如果系统已经开通了一个 ton 的时间，发现 vfb 仍然低于 vref，怎么办呢？从逻辑控制图中可以看出，此时 vcomp_out 会一直高电平，当 ton 结束，q 拉高之后，s 和 q 均为高电平，根据 sr latch 的真值表，此时 sr 处在 invalid 状态，是不允许出现的逻辑错误。因此，可以再 ton 结束后，增加一个最小关断时间 toff_min，强制关断 hs，然后再进行下一次 ton 开通。一方面增加 toff_min 可以保证逻辑正确，另一方面也可以避免 hs 一直导通情况下的电感器的饱和。
cot 的稳定性问题：
从上面的逻辑控制图中可以发现，cot 的稳定性建立在 vfb 纹波上，也即输出电压纹波上。当输出电压纹波足够大时，可以保证足够的稳定性。因此直观地看，cot 是一种基于 power stage 大信号的非线性控制。利用环路分析仪扫描伯德图仅仅适用于电压模式、电流模式之类线性控制系统，此时对 cot 控制已经不再适用。
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电流滞环控制芯片，如 microchip-hv9930，ti-lm27212。
在一些电源控制芯片中，轻载工况下，还会切换至 burstmode 以及 pulse skipping mode，这两种模式也归属于 pfm 控制模式，用于提高轻载工况下的效率。也有其他学者指出 pulse skipping mode，另归一类。
谐振控制器基本都是 pfm 控制模式。在之前的推文中，帅锅也介绍过基于 bang-bang control 的 llc 控制芯片，bang-bang 也即是 pfm 控制模式的一种。（vmc 和 cmc 的 llc 控制器仿真对比 第四节 （ti ucc25640x 混合滞回控制））
今天要介绍的 cot 控制模式，即是 constant-on-time mode，恒定导通时间控制，它由滞环控制模式发展而来。顾名思义，其在整个控制过程中会保持开通时间 ton 恒定不变。当然，相应也有 constant-off-time mode，不做过多介绍。
滞环控制
滞环控制如下图，分压电阻得到的反馈电压 vfb 和参考电压 vref 通过一个滞环比较器比较，我们假设滞环比较器的环宽为 h， 一般来说，滞环带宽一般在 15mv~20mv 之间。当 vfb 低于 vref-（1/2）h 时，比较器输出为高，hs 打开，电感电流线性上升，由 esr 带来的输出电压纹波此时也会线性上升，vfb 亦复如是。当 vfb 高于 vref+（1/2）h 时，比较器输出为低，ls 打开，电感电流下降，输出电压和 vfb 纹波下降。
迟滞控制的优势在于其环路极其简单，无需误差放大器，也不需要考虑复杂的补偿问题，因此可以达到非常大的带宽，瞬态响应速度极快。
图 1 滞环控制模式
当 buck 工作在 ccm 模式下，其输出电压纹波可以计算为
可以看出，开关频率和选择的电感、滞环环宽以及电容 esr 都有关系。vin 变化时，以及 esr 会受到温度的影响而变化，比较器的传播延迟等，都会影响到开关频率，这会使得 emi 的处理变得比较困难。
图 2 输出纹波电压细节
而实际上，输出电容还有 esl 存在，esl 带来的纹波会在输出电压纹波上形成一个小尖锋，有可能在开关状态切换的时候，导致反馈电压 vfb 会超出滞环的上限。再考虑耦合到输出纹波上的噪声，可以想象，控制器会变得非常敏感。另一方面，当输出电压较高时，其输出纹波会增大。因此，其商用的 ic 总体来说并不多。
恒定导通时间（cot）
cot 控制模式基于滞环控制模式发展而来。在基本的迟滞控制中增加一个单稳态计时电路（one shot）控制功率管的导通时间，使功率管导通一个恒定的时间。
图 3 cot 控制模式
当反馈电压 vfb 低于参考电压 vref 时，比较器的输出 vcomp_out 会拉高，sr latch 被置位，q 输出也拉高，hs 就被打开，电感电流线性上升，输出电压纹波以及 vfb 上的纹波也会上升，因此，vcomp_out 会立马拉低，形成一个脉冲。而 q 输出拉高同时，也启动了单稳态计时器，直到这个固定开通时间结束。单稳态定时器输出 vone_shot 翻转拉高，复位 sr latch。当结束 hs 开通过程后，电感电流下降，输出电压纹波也下降，直到 vfb 再一次低于 vref，开启新的周期。
可以看出，cot 是一种纹波电压谷底控制方式。如果系统已经开通了一个 ton 的时间，发现 vfb 仍然低于 vref，怎么办呢？从逻辑控制图中可以看出，此时 vcomp_out 会一直高电平，当 ton 结束，q 拉高之后，s 和 q 均为高电平，根据 sr latch 的真值表，此时 sr 处在 invalid 状态，是不允许出现的逻辑错误。因此，可以再 ton 结束后，增加一个最小关断时间 toff_min，强制关断 hs，然后再进行下一次 ton 开通。一方面增加 toff_min 可以保证逻辑正确，另一方面也可以避免 hs 一直导通情况下的电感器的饱和。
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