眾所周知，開關電源的控制方式主要包括了傳統的電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式。這些主要流行的控制模式統統歸屬于 PWM 控制模式。而 PFM 模式基本出現在下列的情況中：

電壓滯環控制芯片，如 TI-TPS5211， TI-LM3485，ON-CS51031， MP-2905。

電流滯環控制芯片，如 Microchip-HV9930，TI-LM27212。

在一些電源控制芯片中，輕載工況下，還會切換至 burstmode 以及 pulse skipping mode，這兩種模式也歸屬于 PFM 控制模式，用于提高輕載工況下的效率。也有其他學者指出 Pulse Skipping mode，另歸一類。

諧振控制器基本都是 PFM 控制模式。在之前的推文中，帥鍋也介紹過基于 bang-bang control 的 LLC 控制芯片，bang-bang 也即是 PFM 控制模式的一種。（VMC 和 CMC 的 LLC 控制器仿真對比 第四節 （Ti UCC25640x 混合滯回控制））

今天要介紹的 COT 控制模式，即是 Constant-on-time mode，恒定導通時間控制，它由滯環控制模式發展而來。顧名思義，其在整個控制過程中會保持開通時間 Ton 恒定不變。當然，相應也有 constant-off-time mode，不做過多介紹。

滯環控制

滯環控制如下圖，分壓電阻得到的反饋電壓 vfb 和參考電壓 vref 通過一個滯環比較器比較，我們假設滯環比較器的環寬為 h， 一般來說，滯環帶寬一般在 15mV~20mV 之間。當 Vfb 低于 vref-（1/2）h 時，比較器輸出為高，HS 打開，電感電流線性上升，由 ESR 帶來的輸出電壓紋波此時也會線性上升，vfb 亦復如是。當 vfb 高于 vref+（1/2）h 時，比較器輸出為低，LS 打開，電感電流下降，輸出電壓和 vfb 紋波下降。

遲滯控制的優勢在于其環路極其簡單，無需誤差放大器，也不需要考慮復雜的補償問題，因此可以達到非常大的帶寬，瞬態響應速度極快。

圖 1 滯環控制模式

當 Buck 工作在 CCM 模式下，其輸出電壓紋波可以計算為

可以看出，開關頻率和選擇的電感、滯環環寬以及電容 ESR 都有關系。Vin 變化時，以及 ESR 會受到溫度的影響而變化，比較器的傳播延遲等，都會影響到開關頻率，這會使得 EMI 的處理變得比較困難。

圖 2 輸出紋波電壓細節

而實際上，輸出電容還有 ESL 存在，ESL 帶來的紋波會在輸出電壓紋波上形成一個小尖鋒，有可能在開關狀態切換的時候，導致反饋電壓 vfb 會超出滯環的上限。再考慮耦合到輸出紋波上的噪聲，可以想象，控制器會變得非常敏感。另一方面，當輸出電壓較高時，其輸出紋波會增大。因此，其商用的 IC 總體來說并不多。

恒定導通時間（COT）

COT 控制模式基于滯環控制模式發展而來。在基本的遲滯控制中增加一個單穩態計時電路（One Shot）控制功率管的導通時間，使功率管導通一個恒定的時間。

圖 3 COT 控制模式

當反饋電壓 vfb 低于參考電壓 vref 時，比較器的輸出 vcomp_out 會拉高，SR latch 被置位，Q 輸出也拉高，HS 就被打開，電感電流線性上升，輸出電壓紋波以及 vfb 上的紋波也會上升，因此，vcomp_out 會立馬拉低，形成一個脈沖。而 Q 輸出拉高同時，也啟動了單穩態計時器，直到這個固定開通時間結束。單穩態定時器輸出 vone_shot 翻轉拉高，復位 SR latch。當結束 HS 開通過程后，電感電流下降，輸出電壓紋波也下降，直到 vfb 再一次低于 vref，開啟新的周期。

可以看出，COT 是一種紋波電壓谷底控制方式。如果系統已經開通了一個 Ton 的時間，發現 vfb 仍然低于 vref，怎么辦呢？從邏輯控制圖中可以看出，此時 vcomp_out 會一直高電平，當 Ton 結束，Q 拉高之后，S 和 Q 均為高電平，根據 SR latch 的真值表，此時 SR 處在 invalid 狀態，是不允許出現的邏輯錯誤。因此，可以再 Ton 結束后，增加一個最小關斷時間 Toff_min，強制關斷 HS，然后再進行下一次 Ton 開通。一方面增加 Toff_min 可以保證邏輯正確，另一方面也可以避免 HS 一直導通情況下的電感器的飽和。

COT 的穩定性問題：

從上面的邏輯控制圖中可以發現，COT 的穩定性建立在 vfb 紋波上，也即輸出電壓紋波上。當輸出電壓紋波足夠大時，可以保證足夠的穩定性。因此直觀地看，COT 是一種基于 power stage 大信號的非線性控制。利用環路分析儀掃描伯德圖僅僅適用于電壓模式、電流模式之類線性控制系統，此時對 COT 控制已經不再適用。