单电感多输出(SIMO)开关稳压器技术

超小空间提供超低静态电流

与传统的DC-DC方案相比,单电感多输出(SIMO)电源转换器架构在节省空间的同时仍然保持高效率,有效延长电池寿命。通过单电感提供多路输出,SIMO架构与低静态电流稳压器IC有效延长空间受限、电池供电产品的电池寿命。




SIMO架构概述


在传统的开关稳压器结构中,开关稳压器的每路输出都需要一个独立电感。这些电感体积大、成本高,不利于实现小尺寸封装。为减小尺寸,有快速、紧凑和低噪声特点的线性稳压器成为另一选择,但损耗较大。还有一种选择是混合使用多路低压差稳压器(LDO)和DC-DC转换器,但设计的体积比单独使用LDO体积大。

SIMO架构将原本需要多个分立元件的功能集成到较小封装,为要求延长电池寿命的小尺寸设备提供了最佳方案。SIMO架构在减少电感数量的同时仍然保持开关转换器的效率,为小尺寸、超低功耗设计提供更好、更理想的结构。

图1. SIMO架构方框图。


SIMO优势


电感饱和电流

电感饱和电流(ISAT)是指电感值下降到规定百分比对应的电流,取决于特定磁芯材料和结构的电感磁芯尺寸。将多个电感整合为一个电感,其优势在于便于满足总电感尺寸的要求。SIMO优势如下:

  • 节约成本、缩小尺寸
  • 容易获取标准元件
  • 分时复用:如果某个系统关闭时另一个系统开启,则可"共享"所要求的"share"所要求的ISAT
  • 平均:即使没有独占时隙,电流峰值往往发生在不同时间,从而有效降低ISAT要求

功耗

Maxim的SIMO转换器通常达到了占位面积和散热之间的最佳平衡,其结构既拥有DC-DC转换器的优势,又具有单个DC-DC转换器+多个集成LDO架构的外形尺寸。此外,通过减少电感,也消除了电感之间的空隙,进一步降低总外形尺寸。

图2. MAX77650 PMIC具有低发热、小尺寸优势,适用于耳戴式和可穿戴等空间受限的电池供电设备。

PMIC中的SIMO

Maxim的新型电源管理IC (PMIC) MAX77650和MAX77651,采用微功耗SIMO升/降压DC-DC转换器设计。集成150mA LDO为噪声敏感电路供电。在MAX77650/MAX77651中,SIMO利用单个电感提供三路独立的可编程电压输出,形成创新的电源管理方案。与其他分立方案相比,高度集成的SIMO架构有助于大大降低总方案尺寸。

SIMO计算器

作为增值工具,Maxim提供SIMO计算器帮助用户平衡SIMO相关参数。该基于电子表格的计算器工具,可在顶部的对应单元格输入系统参数。最相关的计算值用黄色突出显示。如果某个参数超出正常范围,相关单元将以红色突出显示。备注部分提供关于改善设计的指南。


精选产品



集成3路输出SIMO和充电器的超低功耗PMIC,优化用于小型Li+电池供电设备

MAX77650-MAX77651

高度集成、6.5µA超低工作电流

SIMO Webinar

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