上一篇讲述了开关电源的峰值电流控制模式，这一篇继续总结一下另外一种固定导通时间（COT）控制模式的内容。传统的峰值电流模式在小占空比的应用中，受到最小占空比的限制，动特性做不到最优，而COT固定开通时间的控制方式，关断时间长，有充足的时间来检测“谷点电流”，对于小占空比的应用，具有天然的独特的优势，这些年来，得到一些芯片原厂的青睐，推出了许多相应的产品，从而广泛的应用到一些低电大电流以及需要好的动特性的系统中。下面就聊聊它的工作原理、优缺点和适用场景等。
如图1所示，是采用COT控制模式的BUCK电路原理图，如果仅关注控制部分，则它由误差放大器、补偿网络、比较器、电流采样电路等部分构成。误差放大器的同相端连接参考电压VREF，反向端连接feedback电压，输出端COMP电压为Vc。误差放大器的输出连接到PWM比较器的同相端，反向端输入信号为下管电流采样信号，它由输出电流采样电路转化得到。因此，COT模式也是双闭环控制系统，反馈有二个环路：电压外环和电流内环。
图1.COT模式控制电路
图2. 稳态下控制电路波形图
图2所示为稳态条件下COT控制模式的关键节点波形图，iL是电感电流信号，iVS是下MOS管的电流采样信号,VQ是PWM驱动信号。
它的工作原理如下：
（1）若初始的状态是高端的主开关管开通，电感激磁，电流线性上升，高端开关管导通一段固定的时间，此时间由内部的定时器设定。
（2）当高端开关管关断后，低端开关管导通，此时电感开始去磁，电感电流线性下降，同样，低端开关管的电流随着时间线性下降，电流检测电阻为低端开关管的导通电阻，所以电流检测信号的电压信号也线性下降，由于此时Vc低于Vs，电流比较器输出为低电平。高端开关管维持关断，而低端开关管维持导通。
（3）当电流检测电阻的电压信号继续下降，直到Vc等于Vs时，电流比较器的输出翻转，从低高电平翻转为高电压，逻辑控制电路工作，关断低端的续流开关管的驱动信号，高端的主开关管开通，同时送出触发信号给定时器，启动定时器工作。高端开关管导通后，电感开始激磁，电流线性上升，进入下一个周期，如此反复。
其瞬态调节原理如下：
（1）当输出负载增大时，输出电压降低，因此，Vc增大，线性降低的电感电流在较高的值就和Vc相等，使电流比较器翻转，因而，续流二极管导通较短的时间，而高端的主开关管导通的时间不变，也就是开关周期变短，开关频率增大，输入功率增加，因此输出电压增加，当输出电压增加到调节的范围内时，系统保持平衡。
（2）当输出负载减小时，输出电压增大，因此，Vc降低，线性降低的电感电流只有在更低的值才能和Vc相等，使电流比较器翻转，因而，续流二极管导通较长的时间，而高端的主开关管导通的时间不变，也就是开关周期变长，开关频率降低，输入功率降低，因此输出电压降低，当输出电压降低到调节的范围内时，系统保持平衡。
注意到：这个基本控制逻辑是不完整的，SW变高Ton时间之后，如果输出不足够高，导致反馈电压仍然低于基准电压怎么办？所以需要引入一个额外的逻辑：当上边开关管关断时（SW变高ton时间之后），如果反馈电压仍然低于基准电压，则上边功率管关断Toffmin时间之后重新打开。事实上这个额外的逻辑并不这样做，而是：当SW变高Ton时间之后，上边开关管强制关断Toffmin时间，Toffmin时间之后，如果反馈电压仍然低于基准电压，则上边开关管重新打开。
COT控制下的Buck不存在输出电压会飘得很高，或者直接拉低的不稳定（不会出现正反馈的情况）。COT控制下的Buck主要会存在次谐波振荡（subharmonic oscillation）的不稳定情况。
但如果输出的电压纹波是电容纹波占主导时，显然不能让电路工作于很好的状态：此时输出电容的上的纹波相位与电感上电流的相位相差几乎是 90°，这时 COT 控制电路会进入不稳定工作状态，会出现一种叫 Multi-Pulse[Maximum Frequency for Hysteretic Control COT Buck Converters]的工作状态。如下图3和图4所示：
图3. ESR主导波形图（左）容性主导波形图（右）
图4. Multi-pulse波形图
可以想象到，在一个 TON 结束后，由于输出纹波相位的延迟，纹波还迟迟不能上升到大于 Vref 的数值，所以在紧接一个 Toff_min 后再次进入 TON 状态。 Multi-Pulse 不仅会使输出纹波加大，而且电感电流也可能会冲到会让电感饱和的高值。正常工作的 COT 电路是不允许出现这种情况的
COT模式的优点：
（1）可以工作在宽的输入电压范围。
（2）可以工作在极低占空比条件。
（3）易于检测电流。
（4）快速负载响应，从下图5可以看到，谷点电流模式在当前的周期就可以响应负载的变化，而峰值电流模式只能在下一个开关周期才能响应负载的变化。
图5. COT&峰值电流动态响应对比
COT模式的缺点：
（1）在占空比小于50%时需要斜坡补偿。
（2）变频工作时电感不易优化设计。
（3）在变频方式工作时，当输入和输出电压变化时，高端MOSFET的导通时间均恒定固定不变化，那么系统将工作在较宽的频率范围，不利于电感的优化工作。
因此，通常在控制器内部需要一个前馈电路，使高端MOSFET的导通时间随输入电压成反比的变化，随输出电压成正比的变化，从而维持在输入电压变化和负载变化时，变换器近似的工作于定频方式。
综上所述，COT 稳压器不需要环路补偿，但是他能提供优异的瞬态性能。COT可以使用常规定频 DC-DC 系统 1/2 甚至 1/4 的小电感，实现输出电压 Ripple 控制。非常适合应用在服务器、AI、通信基础设备领域，给一些低压大电流，高负载变化率的ASIC芯片或CPU、FPGA等核心芯片供电。
VISHAY最近推出的SIC45x系列POL IC采用的就是上述COT控制模式，外围器件非常少，既节省了占板面积又简化了电路设计复杂度，同时内部集成了RAMP产生电路，可以避免次谐波振荡问题，其应用电路和内部控制架构如图6所示，详细资料可通过官网查看（vishay.com）。
图6. VISHAY SIC45x POL 应用电路和控制架构