簡(jiǎn)介

如今，幾乎每個(gè)電路都需要使用多個(gè)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(gè)根據開(kāi)關(guān)穩壓器原理工作的電壓轉換器。在該設計方法中，每個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器都需要一個(gè)電感。對最終產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，它所使用的PCB尺寸越小越好，以盡可能降低相關(guān)成本。為實(shí)現這一目標，常用方法是采用集成路線(xiàn)。將電路集成到芯片中對以低功耗運行的開(kāi)關(guān)穩壓器和線(xiàn)性穩壓器十分有效。有大量高度集成的組合式開(kāi)關(guān)穩壓器IC可供選擇，通常也被稱(chēng)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(gè)輸入電壓生成多達四個(gè)輸出電壓（簡(jiǎn)化表示）。

要進(jìn)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(gè)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(jiǎn)化表示）。

此外還有第三種解決方案，它與圖1所示的概念類(lèi)似，但由單電感多輸出(SIMO)轉換器組成。其中，一個(gè)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(gè)時(shí)間點(diǎn)充電，然后通過(guò)不同的通道進(jìn)行部分放電。在另一種實(shí)現方案中，電感充電，對一個(gè)通道完全放電，然后這一電能耗盡的儲能器件對下一個(gè)通道執行同樣操作，再次充電和放電，以此類(lèi)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(shí)施方案而異?？偟膩?lái)說(shuō)，這個(gè)概念在功耗相對較低的情況下運行良好。我們優(yōu)化了內部MOSFET的尺寸和單個(gè)外部電感的設計，以實(shí)現低功耗。 

圖3.MAX77655 SIMO轉換器，通過(guò)一個(gè)IC和一個(gè)電感生成四個(gè)電壓（簡(jiǎn)化表示）。

MAX77655中的集成開(kāi)關(guān)可讓單個(gè)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(guò)正確驅動(dòng)集成MOSFET即可實(shí)現這一工作模式。

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

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關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導體公司，致力于在現實(shí)世界與數字世界之間架起橋梁，以實(shí)現智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng )新。ADI提供結合模擬、數字和軟件技術(shù)的解決方案，推動(dòng)數字化工廠(chǎng)、汽車(chē)和數字醫療等領(lǐng)域的持續發(fā)展，應對氣候變化挑戰，并建立人與世界萬(wàn)物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過(guò)120億美元，全球員工2.4萬(wàn)余人。攜手全球12.5萬(wàn)家客戶(hù)，ADI助力創(chuàng )新者不斷超越一切可能。

關(guān)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(zhuān)家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場(chǎng)應用工程師，幫助客戶(hù)在項目中實(shí)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(kāi)關(guān)模式電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)和歐洲技術(shù)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(zhuān)家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。