探秘 COT 控制方式对多相电路均流的作用

出处:网络整理时间:2025-05-13
多相电源凭借其高效率、高功率密度、出色的热管理以及快速动态响应等显著优势,在众多行业中得到了广泛应用。例如,高性能计算(HPC)领域对电源的高效性和快速响应要求极高,多相电源能够很好地满足这些需求;通信基站需要稳定可靠的电源供应,多相电源的高功率密度和热管理特性使其成为理想选择;智能驾驶系统对电源的稳定性和可靠性有着严格要求,多相电源可以为其提供有力支持;ASIC 或处理器的内核电源以及服务器存储器应用等也都离不开多相电源。这些应用充分展示了多相电源在现代电力系统中的重要地位,而实现复杂电力系统中每个电源模块的均衡负载,均流对于多相供电系统而言至关重要。均流不仅关系到系统的稳定性和可靠性,还直接影响着电源模块的寿命和效率。
今天我们就来深入探讨如何通过 COT 控制方式来保证多相电路均流。在介绍之前,先来了解一下 COT 控制方式。COT 控制方式需要依靠 FB 引脚上的纹波才能正常工作,其上管导通时间 Ton 是固定的,下管导通时间 Toff 是可变的,因此其开关频率也是可变的。

图 1:COT 控制方法原理
与之相比,电流控制方式的开关周期是固定的,每当上一个 Ton 结束后,需要等到该周期结束后才能进入下一个 Ton。这就导致在负载剧烈变化时,其响应速度相对较慢,输出电压会出现较大的 Vdrop。而 COT 控制方式可以通过减小 Toff 来提高开关频率,从而实现快速的响应速度,同时输出电容损失的电荷量也较少,能够节省输出电容数量。
接下来看看电压 / 电流控制方式的多相电路。由于其 PWM 的开关特性,在轻载切换到重载时,主 Phase 会增加 PWM 的 Ton 来提高瞬态响应能力,此时输出电压得以回升,但这会导致次级 Phase 的 Ton 减小,进而流通更小的电流。

图 2:电压 / 电流控制方式的电流动态变化过程
从图中可以明显看到,在快速的负载切换时,两个 Phase 之间存在很明显的电流差。而 COT 控制方式的多相电路则保持相同的 Ton,通过减小 PWM 的 Toff 来响应快速的负载切换,每个 Phase 都是彼此独立的。从下图可以看到,每个 Phase 的电感电流都以一个小的步进快速增加,周期性彼此交替,这使得它比电压 / 电流控制方式具有更好的动态均流效果。

图 3:COT 控制方式的电流动态变化过程
再给大家介绍一下 DrMOS 电流采样原理。通过电流镜可以从内部的下管转换出一个特定比例的电流,再通过 CS pin 流出到控制器。

图 4:DrMOS 电流采样原理
该 CS 电流与电感电流保持成比例,Cycle - by - Cycle,独立于温度、导通电阻、电感的 DCR、占空比和开关频率变化。传统的依靠外部电感 DCR 的电流采样方式,需要在电感两端外加 RC 采样电路,存在所需外部器件较多、DCR 采样误差较大、采样电路容易干扰以及调试困难等缺点。而 MPS - DrMOS 的内部电流采样方式则具有设计简单、外部器件少、精度高等优点。

图 5:DCR 电流采样 VS MPS Ac cu - Sence 采样方式
在控制器的电流回路中,每相的电流会被检测并根据电流参考值进行计算。当相与相之间 CS 电压即电流不均流时,其对应的 PWM 波的 Ton 会相应地进行调整,此时的 Ton 是可变的,以达到每相的 CS 电压保持一致,进一步实现均流。

图 6:多相控制器电流采样架构
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