淺析單電感多輸出(SIMO)電源轉換器架構

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，不利于實現小尺寸封裝。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)是指電感值下降到規定百分比對應的電流，取決于特定磁芯材料和結構的電感磁芯尺寸。將多個電感整合為一個電感，其優勢在于便于滿足總電感尺寸的要求。SIMO 優勢如下：

• 節約成本、縮小尺寸
• 容易獲取標準元件
• 分時復用：如果某個系統關閉時另一個系統開啟，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面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，適用于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 架構有助于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 相關參數。該基于電子表格的計算器工具，可在頂部的對應單元格輸入系統參數。最相關的計算值用黃色突出顯示。如果某個參數超出正常范圍，相關單元將以紅色突出顯示。備注部分提供關于改善設計的指南。

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編輯：hfy