相較于傳統(tǒng)的DC-DC方案，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(shí)仍然保持高效率，有效延長(zhǎng)電池壽命。傳統(tǒng)的DC-DC方案需要使用多個(gè)電感器件，占用空間較大，且在負(fù)載變化時(shí)需要進(jìn)行頻繁的切換，容易導(dǎo)致效率下降和電路不穩(wěn)定。單電感多輸出(SIMO)電源轉(zhuǎn)換器可以通過單個(gè)電感器件實(shí)現(xiàn)多路輸出，從而減少了電感器件的數(shù)量和占用空間。同時(shí)，由于SIMO架構(gòu)采用了多路輸出，可以更好地適應(yīng)不同的負(fù)載需求，提高了電路的效率和穩(wěn)定性。

SIMO 架構(gòu)概述

如今，幾乎每個(gè)電路都需要使用多個(gè)不同的電源電壓。因此，我們必須設(shè)計(jì)合適的電源管理架構(gòu)，以提供所需的不同電壓軌，而通常做法是使用多個(gè)根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉(zhuǎn)換器。在該設(shè)計(jì)方法中，每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器都需要一個(gè)電感。對(duì)最終產(chǎn)品來說，它所使用的PCB尺寸越小越好，以盡可能降低相關(guān)成本。

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(gè)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。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，常用方法是采用集成路線。將電路集成到芯片中對(duì)以低功耗運(yùn)行的開關(guān)穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器十分有效。有大量高度集成的組合式開關(guān)穩(wěn)壓器IC可供選擇，通常也被稱為電源管理集成電路(PMIC)。下圖為高度集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

要進(jìn)一步減小上圖所示電路的封裝尺寸，可以嘗試將電感集成到封裝中，下圖中采用的解決方案即是如此。它有四個(gè)通道，通常所需的大尺寸電感已集成至封裝中，因此只需要少量的外部元件。

LTM模塊系列提供高功率密度，擁有出色的EMC性能，且非常堅(jiān)固耐用。但是，與采用外部元件的解決方案相比，其成本更高。

此外還有第三種解決方案，它與下圖所示的概念類似，但由單電感多輸出(SIMO)轉(zhuǎn)換器組成。其中，一個(gè)電感被用作儲(chǔ)能器 件，主要是電流儲(chǔ)存器件，為所有通道供電，這種方案包含多種不同的版本。電感可以在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)充電，然后通過不同的通道進(jìn)行部分放電。在另一種實(shí)現(xiàn)方案中，電感充電，對(duì)一個(gè)通道完全放電，然后這一電能耗盡的儲(chǔ)能器件對(duì)下一個(gè)通道執(zhí) 行同樣操作，再次充電和放電，以此類推，直至已為所有通道供電。 

電源具有不同的特性，具體因給定的實(shí)施方案而異。總的來 說，這個(gè)概念在功耗相對(duì)較低的情況下運(yùn)行良好。我們優(yōu)化了內(nèi)部MOSFET的尺寸和單個(gè)外部電感的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)低功耗。

SIMO 架構(gòu)將原本需要多個(gè)分立元件的功能集成到較小封裝，為要求延長(zhǎng)電池壽命的小尺寸設(shè)備提供了[敏感詞]方案。SIMO 架構(gòu)在減少電感數(shù)量的同時(shí)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)。

SIMO 優(yōu)勢(shì)
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(duì)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(gè)電感整合為一個(gè)電感，其優(yōu)勢(shì)在于便于滿足總電感尺寸的要求。SIMO 優(yōu)勢(shì)如下：

• 節(jié)約成本、縮小尺寸

• 容易獲取標(biāo)準(zhǔn)元件

• 分時(shí)復(fù)用：如果某個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)另一個(gè)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(shí)隙，電流峰值往往發(fā)生在不同時(shí)間，從而有效降低 ISAT 要求

功耗

SIMO 轉(zhuǎn)換器通常達(dá)到了占位面積和散熱之間的[敏感詞]平衡，其結(jié)構(gòu)既擁有 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)，又具有單個(gè) DC-DC 轉(zhuǎn)換器+多個(gè)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。

PMIC 具有低發(fā)熱、小尺寸優(yōu)勢(shì)，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。SIMO 利用單個(gè)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，還提供 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(duì)應(yīng)單元格輸入系統(tǒng)參數(shù)。最相關(guān)的計(jì)算值用[敏感詞]突出顯示。如果某個(gè)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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