怎样选择最优的 Buck 转换器拓扑？

电流模式控制器使用了固定的时钟信号来同步所有的工作过程，我们看到这种做法是有缺陷的，但此方法对于某些存在频率敏感现象的系统是一个很好的选择。在有的情况下，我们可能还需要用外部时钟信号来对Buck的工作过程进行同步，电流模式支持支种做法，条件是你所选用的器件要提供这样的接口。

　　三、 改进的固定导通时间（Advanced Constant-On-Time， ACOTTM）

　　固定导通时间（COT）架构已经存在很久了，也是一种很经典的架构，立锜科技有很多产品采用了这种架构。与电流模式比较慢的响应速度相比， COT架构最大的好处就是它的响应速度极快，可以将负载变化时的输出电压变化降到很低的程度，但它也是有缺陷的。下面的文字翻译自一款采用ACOTTM控制架构的产品规格书，它陈述了COT架构的特性，同时也说明了ACOTTM是怎么回事，可让我们了解各自的不同。在阅读文字以前先看看下图是有利的，这个图是关于ACOTTM的，但忽略掉其中ACOTTM特有的频率锁定环路（Frequency Locked Loop）和虚拟电感电流波形生成电路（PSR）以后的剩余部分就是COT的电路拓扑了。

图七：ACOTTM架构Buck转换器的电路拓扑

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　　COT

　　任何COT架构的核心都是一个固定导通时间的单稳态单元。在这里，所谓的固定导通时间其实是一个由反馈电压比较器所触发的预先定义好的"固定"时间。这种具有很高鲁棒性的安排具有很高的噪声消除能力，是低占空比应用的理想选择。在每一个固定时间的导通状态之后，总是有一个最小关断时间紧随其后，在这段时间里，电压调节器不用做出任何调整决定，这种做法的好处是避免了开关噪声的影响，因为每一次开关动作之后的一段时间里总是跟随着严重的噪声。因为没有固定的时钟对操作进行同步控制，当负载发生突变时，转换电路中的上桥开关几乎可以立即打开让电感电流迅速增加以满足负载上突然出现的需要。

　　传统的电流模式或电压模式的控制架构必须监控反馈电压、电流信号（同时用于电流限制）以及内部的脉动信号和补偿信号来决定何时关闭上桥开关、打开同步续流开关。在进行大电流切换的情形下，开关动作之后的噪声是巨大的，要在这种噪声中准确地获取那么多信号并做出正确的决策是一件非常艰难的事情，这在低占空比应用和板子设计不太理想的情况下就变得尤为严峻。

　　由于不需要在噪声严重的时间段做出开关切换动作的决策，COT架构就成了低占空比应用和高噪声应用中的首选。然而，传统的COT控制架构仍然因为其内在的某些缺点而不能满足某些应用的需要。例如，很多应用需要使开关电源工作在某些特定的频率范围内以避免和其它敏感电路发生相互干扰，而在纯正的COT控制架构中，由于导通时间是固定的，所以它的开关工作频率就是变化的。在降压型开关转换器中，占空比是与输出电压成正比、与输入电压成反比的，因此，当导通时间固定时，关断时间（紧接着是频率）就必然是变化的，这样才能适应输入电压和输出电压的变化。

　　现代的伪固定频率COT架构通过让单稳态电路的导通时间正比于输出电压、反比于输入电压，大大提升了COT的性能。在这种方法中，导通时间被选择在和一个理想的固定频率PWM电路处理类似的输入、输出电压条件下的导通时间相当的状态下，这样的结果是性能被大大地改善了，但开关工作频率仍然会随着输入电压和负载的变化而变化，因为来自开关、电感和其他寄生效应的损耗依然在发生影响。

　　多数COT架构的另外一个问题是他们需要依赖输出电容的较大的ESR来工作，这在遇到体积小、成本低但ESR很低的陶瓷电容时就不再好用了。这些架构需要利用电感电流流过输出电容的ESR时形成的交流电流信息来运作，这有点像是电流模式的控制系统所做的那样，但陶瓷电容能够提供的电感电流信息太微弱了，很难让控制回路能够稳定运作，这就像电流模式的控制系统看不到电流信息一样，它失去了路标，虽然清楚自己要去哪里，但却不知道如何迈步。

　　ACOTTM控制架构

有很多原因可以导致即便将导通时间正比于输出电压、反比于输入电压也不能得到好的固定频率表现的结果。首先，电流流过MOSFET开关和电感形成的电压降会使得实际的输入电压低于测量出来的输入电压、实际的输出电压高于测量出来的输出电压。当负载变化时，负载电流导致的开关上的电压降会导致开关频率的变化。其次，在轻载情况下，假如电感电流出现负值、同步续流开关关闭和上桥开关导通以容许输入电压出现在开关节