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當只有一個電感器就足以設計出更緊湊的電源時

星星科技指導員 ? 來源:ADI ? 作者:Frederik Dostal ? 2023-02-23 15:48 ? 次閱讀

Frederik Dostal

在當今幾乎所有電子電路中,都需要幾種不同的電源電壓。必須針對所需的不同電壓軌設計合適的電源管理架構(gòu)。通常,使用多個根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉(zhuǎn)換器。在這種設計方法中,這些開關(guān)穩(wěn)壓器中的每一個都需要一個電感器。對于最終產(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。

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

為了進一步減小圖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。它有四個通道,只需要少量的外部元件,因為通常相當大的電感器被集成到封裝中。

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圖2.采用 LTM4668 (簡化表示形式)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,并且非常可靠。但是,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,一個電感用作儲能器件,特別是作為電流存儲設備,所有通道共享它。存在許多不同的版本。電感器可以在一個時間點用能量充電,然后能量可以通過不同的 渠道。在另一種實現(xiàn)中,電感被充電,然后完全放電一個通道,然后這個空的能量存儲設備被傳遞到下一個通道,在那里它被充電和放電,然后傳遞到每個后續(xù)通道,直到所有通道都供電。

根據(jù)給定的實現(xiàn),電源具有不同的特性。一般來說,這個概念在相對較低的功耗下效果很好。內(nèi)部 MOSFET 的尺寸和單個外部電感器的設計針對低功耗進行了優(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。通過適當驅(qū)動集成MOSFET,可實現(xiàn)相應的工作模式。

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

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

審核編輯:郭婷

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