簡介

如今，幾乎每個電路都需要使用多個不同的電源電壓。因此，我們必須設計合適的電源管理架構，以提供所需的不同電壓軌，而通常做法是使用多個根據(jù)開關穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉換器。在該設計方法中，每個開關穩(wěn)壓器都需要一個電感。對最終產(chǎn)品來說，它所使用的PCB尺寸越小越好，以盡可能降低相關成本。為實現(xiàn)這一目標，常用方法是采用集成路線。將電路集成到芯片中對以低功耗運行的開關穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器十分有效。有大量高度集成的組合式開關穩(wěn)壓器IC可供選擇，通常也被稱為電源管理集成電路(PMIC)。圖1為高度集成的DC-DC轉換器ADP5014。

圖1.ADP5014作為DC-DC轉換器示例，能夠從一個輸入電壓生成多達四個輸出電壓（簡化表示）。

要進一步減小圖1所示電路的封裝尺寸，可以嘗試將電感集成到封裝中，圖2中采用LTM4668的解決方案即是如此。它有四個通道，通常所需的大尺寸電感已集成至封裝中，因此只需要少量的外部元件。

LTM模塊系列提供高功率密度，擁有出色的EMC性能，且非常堅固耐用。但是，與采用外部元件的解決方案相比，其成本更高。 

圖2.使用LTM4668的集成電感的緊湊型解決方案（簡化表示）。

此外還有第三種解決方案，它與圖1所示的概念類似，但由單電感多輸出(SIMO)轉換器組成。其中，一個電感被用作儲能器件，主要是電流儲存器件，為所有通道供電，這種方案包含多種不同的版本。電感可以在一個時間點充電，然后通過不同的通道進行部分放電。在另一種實現(xiàn)方案中，電感充電，對一個通道完全放電，然后這一電能耗盡的儲能器件對下一個通道執(zhí)行同樣操作，再次充電和放電，以此類推，直至已為所有通道供電。

電源具有不同的特性，具體因給定的實施方案而異?？偟膩碚f，這個概念在功耗相對較低的情況下運行良好。我們優(yōu)化了內(nèi)部MOSFET的尺寸和單個外部電感的設計，以實現(xiàn)低功耗。 

圖3.MAX77655 SIMO轉換器，通過一個IC和一個電感生成四個電壓（簡化表示）。

MAX77655中的集成開關可讓單個電感為所有通道供電，也可以將可用電壓轉換為更高或更低電壓。通過正確驅動集成MOSFET即可實現(xiàn)這一工作模式。

通過圖3所示的SIMO轉換器，僅使用一個儲能電感就能高效生成多個電壓，從而實現(xiàn)更緊湊的電源架構，并降低成本。

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關于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結合模擬、數(shù)字和軟件技術的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領域的持續(xù)發(fā)展，應對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。

關于作者

Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業(yè)并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現(xiàn)場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，積累了豐富的經(jīng)驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關模式電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產(chǎn)品線和歐洲技術支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。