僅使用一個(gè)電感即可設(shè)計(jì)出更緊湊的電源
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(shè)計(jì)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(gè)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(jì)方法中,每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器都需要一個(gè)電感。對(duì)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(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(duì)以低功耗運(yùn)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。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202306/447272.htm
圖1.ADP5014作為DC-DC轉(zhuǎn)換器示例,能夠從一個(gè)輸入電壓生成多達(dá)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(jiān)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所示的概念類似,但由單電感多輸出(SIMO)轉(zhuǎn)換器組成。其中,一個(gè)電感被用作儲(chǔ)能器件,主要是電流儲(chǔ)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(xiàn)方案中,電感充電,對(duì)一個(gè)通道完全放電,然后這一電能耗盡的儲(chǔ)能器件對(duì)下一個(gè)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(shí)施方案而異??偟膩?lái)說(shuō),這個(gè)概念在功耗相對(duì)較低的情況下運(yùn)行良好。我們優(yōu)化了內(nèi)部MOSFET的尺寸和單個(gè)外部電感的設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)低功耗。
圖3.MAX77655 SIMO轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為更高或更低電壓。通過(guò)正確驅(qū)動(dòng)集成MOSFET即可實(shí)現(xiàn)這一工作模式。
通過(guò)圖3所示的SIMO轉(zhuǎn)換器,僅使用一個(gè)儲(chǔ)能電感就能高效生成多個(gè)電壓,從而實(shí)現(xiàn)更緊湊的電源架構(gòu),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(dǎo)體公司,致力于在現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁,以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案,推動(dòng)數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展,應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn),并建立人與世界萬(wàn)物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財(cái)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,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(yàn)的電源管理專家。他曾就讀于德國(guó)埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)并于2001年加入National Semiconductor公司,擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師,幫助客戶在項(xiàng)目中實(shí)施電源管理解決方案,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在此期間,他還在美國(guó)亞利桑那州鳳凰城工作了4年,擔(dān)任應(yīng)用工程師,負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司,先后擔(dān)任多個(gè)產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位,具備廣泛的設(shè)計(jì)和應(yīng)用知識(shí),目前擔(dān)任電源管理專家。Frederik在ADI的德國(guó)慕尼黑分公司工作。
評(píng)論