單電感多輸出(SIMO)開關穩壓器技術
發布時間:2020-08-21 責任編輯:lina
【導讀】與傳統的 DC-DC 方案相比,單電感多輸出(SIMO)電源轉換器架構在節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 架構與低靜態電流穩壓器 IC 有效延長空間受限、電池供電產品的電池壽命。
與傳統的 DC-DC 方案相比,單電感多輸出(SIMO)電源轉換器架構在節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 架構與低靜態電流穩壓器 IC 有效延長空間受限、電池供電產品的電池壽命。
SIMO 架構概述
在傳統的開關穩壓器結構中,開關穩壓器的每路輸出都需要一個獨立電感。這些電感體積大、成本高,不利於實現小尺寸封裝。為減小尺寸,有快速、緊湊和低噪聲特點的線性穩壓器成為另一選擇,但損耗較大。還有一種選擇是混合使用多路低壓差穩壓器(LDO)和 DC-DC 轉換器,但設計的體積比單獨使用 LDO 體積大。
SIMO 架構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備提供了最佳方案。SIMO 架構在減少電感數量的同時仍然保持開關轉換器的效率,為小尺寸、超低功耗設計提供更好、更理想的結構。

圖 1. SIMO 架構方框圖。
SIMO 優勢
電感飽和電流
電感飽和電流(ISAT)是shi指zhi電dian感gan值zhi下xia降jiang到dao規gui定ding百bai分fen比bi對dui應ying的de電dian流liu,取qu決jue於yu特te定ding磁ci芯xin材cai料liao和he結jie構gou的de電dian感gan磁ci芯xin尺chi寸cun。將jiang多duo個ge電dian感gan整zheng合he為wei一yi個ge電dian感gan,其qi優you勢shi在zai於yu便bian於yu滿man足zu總zong電dian感gan尺chi寸cun的de要yao求qiu。SIMO 優勢如下:
節約成本、縮小尺寸
容易獲取標準元件
分時複用:如果某個係統關閉時另一個係統開啟,則可"共享"所要求的"share"所要求的 ISAT
平均:即使沒有獨占時隙,電流峰值往往發生在不同時間,從而有效降低 ISAT 要求
功耗
Maxim 的 SIMO 轉換器通常達到了占位麵積和散熱之間的最佳平衡,其結構既擁有 DC-DC 轉換器的優勢,又具有單個 DC-DC 轉換器+多個集成 LDO 架構的外形尺寸。此外,通過減少電感,也消除了電感之間的空隙,進一步降低總外形尺寸。

圖 2. MAX77650 PMIC 具有低發熱、小尺寸優勢,適用於耳戴式和可穿戴等空間受限的電池供電設備。
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 轉換器設計。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立的可編程電壓輸出,形成創新的電源管理方案。與其他分立方案相比,高度集成的 SIMO 架構有助於大大降低總方案尺寸。
SIMO 計算器
作為增值工具,Maxim 提供 SIMO 計算器幫助用戶平衡 SIMO 相xiang關guan參can數shu。該gai基ji於yu電dian子zi表biao格ge的de計ji算suan器qi工gong具ju,可ke在zai頂ding部bu的de對dui應ying單dan元yuan格ge輸shu入ru係xi統tong參can數shu。最zui相xiang關guan的de計ji算suan值zhi用yong黃huang色se突tu出chu顯xian示shi。如ru果guo某mou個ge參can數shu超chao出chu正zheng常chang範fan圍wei,相xiang關guan單dan元yuan將jiang以yi紅hong色se突tu出chu顯xian示shi。備bei注zhu部bu分fen提ti供gong關guan於yu改gai善shan設she計ji的de指zhi南nan。
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