从便携式电子产品中挤出更多

适合您手掌的电子产品 - 有足够的空间 - 执行一系列相当复杂的功能。从持续监测生命体征的腕戴式健身手环到进行现场语言翻译的耳戴式设备，这些复杂的设备在以下方面有一些严格的设计考虑：

印刷电路板面积

散热

电池寿命

噪声

由于新功能而增加电源轨

上市时间

与传统的大型电源解决方案相比，使用单电感多输出（SIMO）降压-升压架构有助于解决当今许多智能互联设备所面临的普遍挑战。

我们想要小尺寸的解决方案。我们必须很好地管理热量，因为现在我们的耳道或眼睛附近的设备。我们不喜欢过于频繁地为设备充电，所以如果我们能增加充电周期之间的时间，这就是我正在使用的产品想要的。然后是噪音，所以当我进行噪声检测时，这些是我们从身体获得的非常小的信号，所以我们必须确保电源解决方案不会产生任何额外的噪音。

SIMO 架构带来更高的效率、更小的尺寸
便携式连接设备通常具有以下组件：Li+ 充电器、5V 近场通信 （NFC）/传感器、1.85V 蓝牙和音频（低噪声）和1.2V微处理器。这些负载是物联网 （IoT） 设备的典型负载。这些电源轨的输出电压通常在1.2V至5V之间，对于某些器件甚至更宽。高系统效率、小解决方案尺寸和低静态电流是必须的。Mital展示了一款采用SIMO架构的电源管理IC（PMIC），以满足这些要求。特别是具有线性充电器、3x 电流吸收、电源排序、150mA 低压差稳压器 （LDO） 和 I 的三输出 SIMO 降压-升压稳压器2C 可用作可跨多个平台扩展的完整系统解决方案。“当你有一个解决方案为整个[系统]供电时，你不必担心表征其他部分，”他说。

传统的开关稳压器拓扑要求每个开关稳压器为每个输出配备一个单独的电感器。电感器体积大且成本高昂，因此不太适合小型设计。相比之下，在降压-升压SIMO架构中，单个电感可在宽输出电压范围内调节多达三个输出电压。当输出低于某个阈值时，这会触发电感为该输出提供服务。由于输出具有不同的电压和负载，因此此服务过程不是顺序的;相反，它按需发生，米塔尔解释说。此体系结构减小了解决方案大小，同时保持了效率。

为了突出效率优势，Mital展示了一个带有一个电感器的传统功率树。在这种情况下，90.2%的效率仅反映单个稳压器的效率，而不是整个系统的效率。电池电流为 49mA 和 VBATT 最小值为3.4V 由于采用3.3V LDO，因此整体系统效率为69.5%。然后，Mital将这种情况与具有单个电感器的SIMO电源树进行了比较。在这种情况下，电池电流为43.4mA（相比之下，节省5.6mA），而V。巴特由于PMIC工作范围（允许更多放电），最小值为2.7V。SIMO解决方案的系统效率为78.4%，比传统电源树效率高8.9%。

始终开启、低功耗和更好的性能
在会议期间，Mital 重点介绍了一些用例，以展示使用基于 SIMO 架构的始终在线、低功耗 PMIC 进行设计的优势。例如，对于噪声敏感型耳机放大器，电源中的SIMO技术支持一些降低输出电压纹波的技术：

降压-升压输出与集成LDO串联可以显著降低噪声。由于该解决方案是集成的，因此无需担心必须添加其他组件。

降低电感器的电流限值可优化输出电压纹波。

为噪声敏感轨增加一个额外的电容器可降低这些电源轨上的噪声。

在耳机放大器应用的测试设置（如图2所示）中，Mital比较了VDD和DVDD由LDO供电的设置，以及VDD和DVDD由MAX77650超低功耗PMIC提供，带有SIMO和电源路径充电器的设置。MAX2采用75.2mm x 15.0mm x 7.77650mm晶圆级封装（WLP），工作电流为5.6μA，关断电流为0.3μA，具有I电流。2C 兼容接口。测试用例表明，使用 SIMO PMIC 为音频编解码器供电可延长电池寿命，而不会影响音频质量。测试的带内频谱输入信号包括：无信号、-60dBFS和标称负载为3Ω的-32dBFS。带内频谱快速傅里叶变换 （FFT） 显示分立 LDO 提供的 VDD 和 DVDD 与 SIMO PMIC 提供的 VDD 和 DVDD 几乎相同的噪声和频率成分。本底噪声和谐波成分不受 SIMO 驱动耳机放大器上的 VDD 和 DVDD 电源的影响。

图2.左边是测试设置 1，VDD 和 DVDD 由 LDO 提供。右边是测试装置2，VDD和DVDD由MAX77650 SIMO PMIC提供。

Mital 介绍了其他几个用例，以展示高度集成的 SIMO PMIC 如何降低功耗并延长小型便携式电子产品的电池寿命。智能耳塞提供了一种具有多个导轨的真正无线解决方案，如图 3 所示。由于左耳塞和右耳塞需要相同的功能，MAX77650可以同时用于两者。Mital指出，Maxim试图在其不同的SIMO PMIC系列中保持一致的寄存器映射，以便用户可以轻松地将固件从一个平台移植到另一个平台。

图3.智能耳塞是一种真正的无线解决方案，可以利用两侧的 SIMO PMIC 为多个电源轨提供服务。

除了耳戴式设备和可穿戴设备之外，还有更大的应用可以利用SIMO技术。头饰外形的助眠器需要大量的处理能力来处理多个传感器收集的数据量。该应用的主系统可采用MAX77714完整系统PMIC，具有13个稳压器、8个GPIO、实时时钟和灵活的电源排序功能，适用于多核应用。该设计的子系统可以利用 SIMO PMIC 为加速度计、音频和接近传感器的电源轨提供服务。Mital说，两种PMIC都可以在这个高性能解决方案中推动更多的处理。

审核编辑：郭婷