微型转换器取代电力轨道集群的方法

当今的消费电子领域充斥着微型、电池供电的可穿戴设备、可听设备和其他“设备”。借助处理器、扬声器、麦克风、多个传感器和无线电，这些设备与相反的趋势作斗争：在更低的电压和电流下有更多的电源轨，但保持宝贵的电池寿命对于良好的用户体验也是必不可少的。例如，可穿戴设备可能具有这些电压轨：RF 为 20mA 时为 3V，数字功能为 20mA 时为 1.8V，电机驱动为 75mA 时为 3.2V。智能手机的电压轨范围从 20mA 时的 1.1V 到 300mA 时的 1.8V。鉴于这些电池供电产品所需的微小外形尺寸，独立的负载点电源轨在这些设计中是不可行的。

输入 SIMO 电源。

对于当今的电池供电设备，单电感器、多输出 （SIMO） 电源转换器架构是应对设计挑战的理想选择。在 SIMO 架构中，单个电感器支持多个输出，从而减少了所需电感器的数量，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服务所有输出。即使有多个输出寻求存储在电感器中的能量，情况也是如此。当没有任何监管机构需要服务时，状态机处于低功耗休眠状态。一旦控制器确定稳压器需要维修，它就会对电感器充电，直到达到峰值电流限制。然后，电感能量释放到输出端，直到电流达到零。如果多个输出通道需要同时服务，控制器确保没有输出使用所有的开关周期。

基于 SIMO 架构并具有低静态电流的转换器特别适用于预期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电源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较高，因此它们不利于成本和空间受限的设备，例如可听设备和可穿戴设备。您可以为这些设计选择线性稳压器——它们速度快、结构紧凑、噪声低，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 架构克服了这些折衷。

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

单个电感器可更好地利用 Z 高度（系统允许时）

由于时分复用，SIMO 电感器所需的总电感饱和电流 （ISAT） 低于单独转换器所需的电流（当一个系统关闭而另一个系统开启时，它们可以共享所需的 ISAT）

由于电流使用峰值经常出现在不同的时间，这也可以降低总电感器 ISAT 要求

具有低静态电流的微型 SIMO 转换器

Maxim 推出了市场上第一款独立的 SIMO 升降压转换器，该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、电池供电的电子设备。MAX17270 nanoPower buck-boost转换器取代了电源轨集群，同时延长了电池寿命，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。它通过一个 2.2µH 的小型电感器以高达 85% 的效率调节三个输出。关断电流为 300nA，工作电流为 1.3µA。考虑到低功耗，使用该转换器开发的设计可以防止过热和需要过多的充电周期。与上一代仅 SIMO 解决方案相比，MAX17270 小 50%。因此，在更小的电路板空间中，

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纳米功率器件产品组合的一部分。我们的nanoPower 设备需要小于 1µA 的静态电流，非常适合紧凑型连接电子产品。因此，当您准备着手下一个可听、可穿戴或类似设计时，请记住 SIMO 架构与 nanoPower 技术相结合可为您的应用带来的优势。

审核编辑：郭婷