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僅使用一個電感即可設(shè)計出更緊湊的電源

2023-06-14
作者:Frederik Dostal,,首席工程師
來源:ADI
關(guān)鍵詞: ADI ADP5014 LTM4668 MAX77655

  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(shè)計合適的電源管理架構(gòu),,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(guān)穩(wěn)壓器原理工作的電壓轉(zhuǎn)換器,。在該設(shè)計方法中,,每個開關(guān)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(guān)成本。為實現(xiàn)這一目標(biāo),,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(guān)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(guān)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(zhuǎn)換器ADP5014

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  圖1.ADP5014作為DC-DC轉(zhuǎn)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,。

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  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(zhuǎn)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(shè)計,,以實現(xiàn)低功耗。

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  圖3.MAX77655 SIMO轉(zhuǎn)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(guān)可讓單個電感為所有通道供電,也可以將可用電壓轉(zhuǎn)換為更高或更低電壓,。通過正確驅(qū)動集成MOSFET即可實現(xiàn)這一工作模式,。

  通過圖3所示的SIMO轉(zhuǎn)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(gòu),,并降低成本。



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