當(dāng)只有一個(gè)電感器就足以設(shè)計(jì)出更緊湊的電源時(shí)

Frederik Dostal

在當(dāng)今幾乎所有電子電路中，都需要幾種不同的電源電壓。必須針對(duì)所需的不同電壓軌設(shè)計(jì)合適的電源管理架構(gòu)。通常，使用多個(gè)根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉(zhuǎn)換器。在這種設(shè)計(jì)方法中，這些開關(guān)穩(wěn)壓器中的每一個(gè)都需要一個(gè)電感器。對(duì)于最終產(chǎn)品，使用盡可能少的PCB空間并盡可能降低相關(guān)成本通常很重要。實(shí)現(xiàn)此目的的一種流行方法是采用集成路線。將電路集成到硅片中適用于低功耗開關(guān)穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器。有大量組合、高度集成的開關(guān)穩(wěn)壓器IC（通常也稱為電源管理集成電路（PMIC））可供選擇。圖1顯示了高度集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器ADP5014。

圖1.以ADP5014為例，作為DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于從一個(gè)輸入電壓產(chǎn)生多達(dá)<>個(gè)輸出電壓（簡(jiǎn)化表示）。

為了進(jìn)一步減小圖1所示電路的封裝尺寸，可以將電感集成到封裝中。這是在圖2所示的解決方案中采用LTM4668完成的。它有四個(gè)通道，只需要少量的外部元件，因?yàn)橥ǔＯ喈?dāng)大的電感器被集成到封裝中。

圖2.采用 LTM4668 （簡(jiǎn)化表示形式）的集成電感器的緊湊型解決方案。

LTM 模塊系列提供高功率密度，具有出色的 EMC 性能，并且非?？煽俊５?，與具有外部組件的解決方案相比，它可能更昂貴。

還有第三種解決方案，類似于圖1所示的概念，但由單電感多輸出（SIMO）轉(zhuǎn)換器組成。在這里，一個(gè)電感用作儲(chǔ)能器件，特別是作為電流存儲(chǔ)設(shè)備，所有通道共享它。存在許多不同的版本。電感器可以在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)用能量充電，然后能量可以通過不同的 渠道。在另一種實(shí)現(xiàn)中，電感被充電，然后完全放電一個(gè)通道，然后這個(gè)空的能量存儲(chǔ)設(shè)備被傳遞到下一個(gè)通道，在那里它被充電和放電，然后傳遞到每個(gè)后續(xù)通道，直到所有通道都供電。

根據(jù)給定的實(shí)現(xiàn)，電源具有不同的特性。一般來說，這個(gè)概念在相對(duì)較低的功耗下效果很好。內(nèi)部 MOSFET 的尺寸和單個(gè)外部電感器的設(shè)計(jì)針對(duì)低功耗進(jìn)行了優(yōu)化。

MAX77655中的集成開關(guān)允許單電感用于所有通道，也允許將可用電壓轉(zhuǎn)換為更高或更低的電壓。通過適當(dāng)驅(qū)動(dòng)集成MOSFET，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工作模式。

使用圖3所示的SIMO轉(zhuǎn)換器，只需一個(gè)儲(chǔ)能電感即可高效產(chǎn)生多個(gè)電壓。這提供了更緊湊的電源架構(gòu)，并可以降低成本。

圖3.MAX77655 SIMO轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生<>個(gè)電壓，只需<>個(gè)IC和一個(gè)電感（簡(jiǎn)化表示）。

審核編輯：郭婷