单电感多输出(SIMO)开关稳压器技术

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。

电感饱和电流

电感饱和电流(I_SAT)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I_SAT
• 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I_SAT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。