浅析单电感多输出(SIMO)电源转换器架构

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。

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编辑：hfy