淺析單電感多輸出(SIMO)電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)

與傳統(tǒng)的 DC-DC 方案相比，單電感多輸出(SIMO)電源轉(zhuǎn)換器架構(gòu)在節(jié)省空間的同時仍然保持高效率，有效延長電池壽命。通過單電感提供多路輸出，SIMO 架構(gòu)與低靜態(tài)電流穩(wěn)壓器 IC 有效延長空間受限、電池供電產(chǎn)品的電池壽命。

SIMO 架構(gòu)概述

在傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)中，開關(guān)穩(wěn)壓器的每路輸出都需要一個獨(dú)立電感。這些電感體積大、成本高，不利于實(shí)現(xiàn)小尺寸封裝。為減小尺寸，有快速、緊湊和低噪聲特點(diǎn)的線性穩(wěn)壓器成為另一選擇，但損耗較大。還有一種選擇是混合使用多路低壓差穩(wěn)壓器(LDO)和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，但設(shè)計(jì)的體積比單獨(dú)使用 LDO 體積大。

SIMO 架構(gòu)將原本需要多個分立元件的功能集成到較小封裝，為要求延長電池壽命的小尺寸設(shè)備提供了最佳方案。SIMO 架構(gòu)在減少電感數(shù)量的同時仍然保持開關(guān)轉(zhuǎn)換器的效率，為小尺寸、超低功耗設(shè)計(jì)提供更好、更理想的結(jié)構(gòu)。

圖 1. SIMO 架構(gòu)方框圖。

SIMO 優(yōu)勢

電感飽和電流

電感飽和電流(ISAT)是指電感值下降到規(guī)定百分比對應(yīng)的電流，取決于特定磁芯材料和結(jié)構(gòu)的電感磁芯尺寸。將多個電感整合為一個電感，其優(yōu)勢在于便于滿足總電感尺寸的要求。SIMO 優(yōu)勢如下：

• 節(jié)約成本、縮小尺寸
• 容易獲取標(biāo)準(zhǔn)元件
• 分時復(fù)用：如果某個系統(tǒng)關(guān)閉時另一個系統(tǒng)開啟，則可"共享"所要求的"share"所要求的 ISAT
• 平均：即使沒有獨(dú)占時隙，電流峰值往往發(fā)生在不同時間，從而有效降低 ISAT 要求

功耗

Maxim 的 SIMO 轉(zhuǎn)換器通常達(dá)到了占位面積和散熱之間的最佳平衡，其結(jié)構(gòu)既擁有 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢，又具有單個 DC-DC 轉(zhuǎn)換器+多個集成 LDO 架構(gòu)的外形尺寸。此外，通過減少電感，也消除了電感之間的空隙，進(jìn)一步降低總外形尺寸。

圖 2. MAX77650 PMIC 具有低發(fā)熱、小尺寸優(yōu)勢，適用于耳戴式和可穿戴等空間受限的電池供電設(shè)備。

PMIC 中的 SIMO

Maxim 的新型電源管理 IC (PMIC) MAX77650 和 MAX77651，采用微功耗 SIMO 升 / 降壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。集成 150mA LDO 為噪聲敏感電路供電。在 MAX77650/MAX77651 中，SIMO 利用單個電感提供三路獨(dú)立的可編程電壓輸出，形成創(chuàng)新的電源管理方案。與其他分立方案相比，高度集成的 SIMO 架構(gòu)有助于大大降低總方案尺寸。

SIMO 計(jì)算器

作為增值工具，Maxim 提供 SIMO 計(jì)算器幫助用戶平衡 SIMO 相關(guān)參數(shù)。該基于電子表格的計(jì)算器工具，可在頂部的對應(yīng)單元格輸入系統(tǒng)參數(shù)。最相關(guān)的計(jì)算值用黃色突出顯示。如果某個參數(shù)超出正常范圍，相關(guān)單元將以紅色突出顯示。備注部分提供關(guān)于改善設(shè)計(jì)的指南。

精選產(chǎn)品

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