一文詳解SIMO DC-DC轉(zhuǎn)換器

一、定義、優(yōu)點(diǎn)：

1.1、SIMO：single inductor multiple outputs

1.2、單電感多輸出（SIMO）降壓-升壓穩(wěn)壓器，它實(shí)現(xiàn)了三個(gè)或多個(gè)輸出軌共享一個(gè)電感的降壓-升壓穩(wěn)壓器。大大減少了解決方案的尺寸，同時(shí)仍然提供高效率。同時(shí)，可編程峰值電流限制允許在工廠或動(dòng)態(tài)中調(diào)整輸出電壓紋波，以滿足敏感音頻放大器的嚴(yán)格系統(tǒng)要求。

1.3、對于在非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）下工作的開關(guān)穩(wěn)壓器，人們普遍認(rèn)為DCM中的大電感電流紋波會(huì)產(chǎn)生較大的輸出電壓紋波，這對噪聲敏感型應(yīng)用不利。幸運(yùn)的是，SIMO的可編程峰值電流限值抑制了電感峰值電流，從而降低了感應(yīng)輸出電壓紋波。結(jié)合低負(fù)載電流在超便攜式應(yīng)用中常見的知識(shí)，SIMO每個(gè)輸出軌的峰值電流限制可以預(yù)先編程或調(diào)整到優(yōu)化值，以實(shí)現(xiàn)更低的輸出電壓紋波，而不會(huì)影響輸出功率。

二、架構(gòu)：

The SIMO architecture provides the best solution for tiny devices that require longer battery life. In a traditional switching-regulator topology, each switching regulator needs a separate inductor for each output. These inductors are large and costly, making them a disadvantage for smaller form factors. Linear regulators are fast, compact, and low noise, but they are lossy. Using a hybrid of multiple low-dropout regulators (LDOs) with DC-DC converters results in a larger design than using LDOs alone.

【譯：SIMO架構(gòu)為需要更長電池壽命的小型設(shè)備提供了最佳解決方案。在傳統(tǒng)的開關(guān)調(diào)節(jié)器拓?fù)渲?，每個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器需要一個(gè)單獨(dú)的電感器用于每個(gè)輸出。這些電感器體積大且成本高，使得它們對于較小的形狀因數(shù)來說是不利的。線性穩(wěn)壓器快速、緊湊、低噪聲，但有損耗。與單獨(dú)使用LDO相比，將多個(gè)低壓差穩(wěn)壓器（LDO）與DC-DC轉(zhuǎn)換器混合使用會(huì)產(chǎn)生更大的設(shè)計(jì)。】

SIMO architecture enables integrated functionality in smaller devices that would otherwise require multiple discrete components. By reducing the number of required inductors while still maintaining switching converter efficiencies, a SIMO architecture represents a nearly ideal topology for smaller, ultra-low-power designs.

【譯：SIMO體系結(jié)構(gòu)支持小型設(shè)備中的集成功能，否則將需要多個(gè)分立組件。通過減少所需電感器的數(shù)量，同時(shí)仍保持開關(guān)轉(zhuǎn)換器的效率，SIMO架構(gòu)為更小、超低功耗的設(shè)計(jì)提供了近乎理想的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?！?/p>

圖一：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

三、SIMO如何運(yùn)作：

圖2顯示了 SIMO 拓?fù)涞暮喕瘓D。SIMO操作的電感電流波形如圖3所示。SIMO采用不連續(xù)電流控制模式。SIMO可工作在降壓或降壓-升壓模式，支持0.8V至5.5V的寬輸出范圍。例如，在降壓-升壓模式下，電感通過以V的速率在M1和M4“ON”下建立電流來啟動(dòng)一個(gè)周期在/L.當(dāng)它達(dá)到為所服務(wù)的輸出軌編程的相應(yīng)峰值電感電流限值時(shí)，電流隨后通過M2和M3.x晶體管輸送到該軌。

圖二、典型功率流圖。

圖三、SIMO 的電流簡化圖。