本期专题
怎样选择最优的 Buck 转换器拓扑？
立锜科技的DC/DC产品目录中有多种不同类型的Buck转换器，它们分别使用了不同的控制架构：传统的电流模式（Current Mode, CM）、电流模式固定导通时间（Current Mode Constant-On-Time, CMCOT）和改进的固定导通时间（Advanced Constant-On-Time, ACOT®）。不同的控制架构具有不同的特性，其优势和限制是各自不同的。怎样在设计时针对自己应用的需要选择合适的架构呢？本期特别报道就来谈谈这个问题。
不同控制架构的实现方法与特性
电流模式
（Current Mode, CM）
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电流模式固定导通时间
（Current Mode COT, CMCOT）
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改进的固定导通时间
（Advanced COT, ACOT®）
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电流模式Buck转换器通过对MOSFET功率开关的导通时间进行控制以实现对输出电压的调节，有一个内部时钟控制着开关的节奏，导通时间的决策依据来源于电感峰值电流检测信号和输出误差放大器的比较结果。
这种架构的控制回路的带宽是由误差放大器进行设定的，一般被限定在远小于开关切换工作频率的水平上。
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电流模式固定导通时间Buck转换器的功率开关拥有固定的导通时间，并通过对功率开关关断时间的控制实现输出电压的调整。这种架构中也包含了误差放大器和电流检测电路，但对关断时间的控制依据是来源于电感谷值电流的检测信号和输出误差放大器的比较结果。
与电流模式相比，这种模式的转换器具有更宽的带宽，响应速度更快
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改进后的固定导通时间（ACOT®）Buck 转换器的功率开关导通时间也是固定的，也通过对功率开关关断时间进行控制以实现输出电压的调节，但它们却不使用电流检测电路和误差放大器，取而代之的是直接将检测到的输出电压和参考电压进行比较以决定何时需要唤醒一次导通过程。
ACOT®的内部植入了一个虚拟的电流纹波发生器代替实际的信号，因而不再依赖输出电容的ESR形成纹波信号，可以和低ESR的MLCC一起配合稳定工作。
依靠高速比较器的速度效益和对误差放大器的弃用，ACOT®控制架构具有极快的响应速度。
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实测结果比较
我们选择三款不同架构的低压 Buck 转换器（指工作电压最高为5.5V的器件）来完成从5V 到1.2V/1A的任务，看看它们在面临负载瞬间跳变时的表现以了解各自的性能状况。对于CPU内核和DDR存储器之类的负载来说，它们造成的超高dI/dt是最考验电源性能的，这样的测试能让我们了解DC/DC在这个时候的响应特性。
快速负载阶跃响应测试
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控制架构 |
电流模式
CM |
电流模式固定导通时间
CMCOT |
改进的固定导通时间
ACOT |
| 相应产品型号 |
RT8059 1.5MHz / 1A |
RT8096A 1.5MHz / 1A |
RT5784A 1.5MHz / 2A |
| 负载发生500mA跳变时的输出电压变化状况 |
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| Vout 下跌幅度 |
65mV，5% |
49mV，4% |
24mV，2% |
| 瞬态响应特性 |
稳健的 |
快速的 |
极快的 |
相关产品说明：
RT8059是一款1A/5.5V、1.5MHz的电流模式 Buck 转换器，封装为TSOT-23-5。
RT8096A是一款1A/5.5V、1.5MHz 电流模式固定导通时间（CMCOT）Buck 转换器，具有PGOOD信号，封装是T/SOT-23-5/6。
RT5784A是一款即将发布的新产品，规格为2A/5.5V、1.5MHz的 ACOT® 架构 Buck 转换器，具有PGOOD信号，使用 2mm x 1.5mm的UDFN封装。
RT8095 也可供参照，它是2A/5.5V、2.7MHz、静态电流30μA的 ACOT® 架构 Buck 转换器，具有PGOOD信号，采用WDFN 2mm x 2mm封装。
三种架构的关键特性比较表
| 控制架构
|
CM
|
CMCOT
|
ACOT
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| 负载阶跃响应特性 |
稳健的 |
快速的 |
极快的 |
| 电流检测 |
通过高端电流
检测确定导通时间 |
通过低端电流
检测确定断开时间 |
不需要 |
| 最小导通时间 |
比较长，
对低占空比应用有限制 |
比较短，
容许低占空比应用 |
比较短，
容许低占空比应用 |
| 频率 |
固定频率 |
稳定的平均频率 |
稳定的平均频率 |
使用MLCC
稳定工作 |
容许 |
容许 |
容许 |
| 斜率补偿 |
需要 |
不需要 |
不需要 |
| 外部时钟同步 |
容许 |
不容许 |
不容许 |
你的应用最适合哪种 Buck 架构呢？
输入电压、输出电压和负载的自然特性在大多数情况下是决定选择哪种控制架构最合适的关键因素。
具有稳定负载的系统可选择电流模式Buck转换器；为了躲开某些频率敏感的频带，一些电流模式Buck转换器可提供外部时钟同步的接口。
那些存在极快速负载变化的系统（例如CPU内核和DDR存储器这样的应用）就应该选择ACOT® 架构的Buck转换器来供电，需要引起注意的是这种架构在负载发生变化时的响应过程中开关切换工作频率是有明显变化的。
电流模式固定导通时间（CMCOT）Buck转换器的性能介于电流模式（CM）和 ACOT® 之间，因而适用于需要具有相对稳健的负载响应特性的应用中，那些需要较短的最小导通时间的应用（指较高工作频率结合较大降压比的状况）也是它们发挥作用的时候。在负载发生瞬态变化的时候，这种架构的器件在响应过程中的频率变化相对ACOT® 架构来说是比较低的。
新产品
RT9067是 14V、200mA、Iq = 2μA的带有使能控制功能的低压差、低耗电线性稳压器。由于低达2μA的静态耗电，未使能状态下耗电为零，RT9067是电池供电产品的理想选择。
登陆立锜科技官方网站的ACOT® 专题页面可以了解更多
RT8128是采用SOP-8封装的、输出电压为0.6V~5V的 Buck 控制器，它采用 Mach Response™ 控制方法，对瞬态负载变化提供100ns的及时响应能力，可与MLCC配合稳定工作，是CPU内核、大型芯片组、DRAM或其它低压大电流负载的理想电源供应器。
你知道吗...?
立锜科技与宜特（iST）于近日共同宣布双方合作开发的第二代微机电重力传感器（MEMS G-Sensor）分析除错解决方案研发成功，并已成功利用该技术在设计阶段澄清了立锜科技重力传感器产品的失效因素，相关技术获得国际品质电子研讨会的认可。