一种替代小型电子设备中电源轨组的方法

当今的消费电子产品领域点缀着微小的电池供电的可穿戴设备、耳戴式设备和其他“能力”。借助处理器、扬声器、麦克风、多个传感器和无线电，这些设备在相反的趋势中挣扎：在较低的电压和电流下有更多的电源轨，但节省宝贵的电池寿命对于良好的用户体验也至关重要。例如，可穿戴设备可能具有以下电源轨：3V/20mA（用于RF），1.8V/20mA（用于数字功能），3.2V/75mA用于电机驱动。智能手机的电源轨范围从1.1V/20mA到1.8V/300mA。鉴于这些电池供电产品所需的微小外形尺寸，在这些设计中，独立的负载点电源轨是不可行的。

进入 SIMO 电源。

对于当今的电池供电设备，单电感、多输出 （SIMO） 电源转换器架构非常适合应对各种设计挑战。在SIMO架构中，单个电感器支持多个输出，从而减少了所需的电感器数量，从而减小了解决方案尺寸，同时保持了开关转换器的效率。在采用SIMO架构设计的转换器中，专有控制器可确保及时为所有输出提供服务。即使有多个输出寻求存储在电感中的能量，情况也是如此。当没有任何监管机构需要维修时，状态机将处于低功耗待机状态。一旦控制器确定稳压器需要维修，它就会对电感器充电，直到达到其峰值电流限值。然后，电感能量放电到输出端，直到电流达到零。如果多个输出通道需要同时维修，控制器将确保没有输出占用所有开关周期。

智能手表只是小型电池供电电子设备的一个例子，可以从SIMO电源中受益。

基于SIMO架构并具有低静态电流的转换器特别适合预计具有较长电池寿命的微型设备。在电源中，静态电流通常是系统待机功耗的最大贡献者。通过降低静态电流，您可以更好地创建具有高效功率和长电池寿命的设计。相比之下，传统的开关稳压器拓扑结构使得每个开关稳压器的每个输出都需要一个单独的电感器。这很好，但电感器相对较大且成本高昂，因此它们不利于成本和空间受限的设备，如耳戴式设备和可穿戴设备。您可以为这些设计选择线性稳压器 - 它们快速、紧凑且低噪声，但它们也有损耗，这会影响电池寿命。另一种选择是将多个低压差稳压器（LDO）与DC-DC转换器混合使用，但与单独使用LDO相比，这种方法会产生更大的设计。SIMO 架构克服了这些权衡。

除了节省空间和成本以及提供高效率外，与使用单独的 DC-DC 转换器相比，SIMO 架构还具有各种其他优势：

单个电感器可更好地利用 Z 高度（当系统允许时）

由于时间多路复用，SIMO电感所需的总电感饱和电流（ISAT）小于单独转换器所需的电流（当一个系统关闭而另一个系统打开时，它们可以共享所需的ISAT）

由于电流使用峰值通常出现在不同的时间，这也降低了电感器ISAT的总要求。

具有低静态电流的微型SIMO转换器 Maxim推出了市场上首款独立的SIMO降压-升压转换器，具有最低的静态电流和最小的解决方案尺寸，适用于小型、功能丰富的电池供电电子设备。
MAX17270毫微功耗降压-升压转换器可替代电源轨簇，同时延长电池寿命，一个SIMO通道的静态电流仅为850nA，三个SIMO通道的静态电流为1.3μA。它利用单个小型 2.2μH 电感调节三个输出，效率高达 85%。停机电流为 300nA，工作电流为 1.3μA。由于功耗低，使用该转换器开发的设计可以防止过热和需要太多充电周期。与上一代仅支持SIMO的方案相比，MAX17270体积缩小了50%。因此，在更小的电路板空间内，与使用单个降压稳压器和线性稳压器的等效电源解决方案相比，您可以获得更好的总系统效率。

 

MAX17270的典型工作电路

SIMO配置可以利用整个电池电压范围，因为它可以产生高于、低于或等于输入电压的输出电压。为了优化效率、输出纹波、电磁干扰 （EMI）、PCB 设计和负载能力之间的平衡，每个输出的峰值电感电流都是可编程的。MAX17270提供高效的电源管理选项，非常适合各种流线型设计。它是Maxim的SIMO电源解决方案组合的一部分。降压-升压转换器也是我们毫微功耗器件产品组合的一部分。我们的毫微功耗器件需要小于 1μA 的静态电流，非常适合紧凑型互联电子产品。因此，当您准备进行下一个耳戴式、可穿戴或类似设计时，请记住 SIMO 架构与 nanoPower 技术相结合可以为您的应用带来的优势。

审核编辑：郭婷