適合您手掌的電子產品 - 有足夠的空間 - 執行一系列相當復雜的功能。從持續監測生命體征的腕戴式健身手環到進行現場語言翻譯的耳戴式設備，這些復雜的設備在以下方面有一些嚴格的設計考慮：

印刷電路板面積

散熱

電池壽命

噪聲

由于新功能而增加電源軌

上市時間

與傳統的大型電源解決方案相比，使用單電感多輸出（SIMO）降壓-升壓架構有助于解決當今許多智能互聯設備所面臨的普遍挑戰。

我們想要小尺寸的解決方案。我們必須很好地管理熱量，因為現在我們的耳道或眼睛附近的設備。我們不喜歡過于頻繁地為設備充電，所以如果我們能增加充電周期之間的時間，這就是我正在使用的產品想要的。然后是噪音，所以當我進行噪聲檢測時，這些是我們從身體獲得的非常小的信號，所以我們必須確保電源解決方案不會產生任何額外的噪音。

SIMO 架構帶來更高的效率、更小的尺寸
便攜式連接設備通常具有以下組件：Li+ 充電器、5V 近場通信 （NFC）/傳感器、1.85V 藍牙和音頻（低噪聲）和1.2V微處理器。這些負載是物聯網 （IoT） 設備的典型負載。這些電源軌的輸出電壓通常在1.2V至5V之間，對于某些器件甚至更寬。高系統效率、小解決方案尺寸和低靜態電流是必須的。Mital展示了一款采用SIMO架構的電源管理IC（PMIC），以滿足這些要求。特別是具有線性充電器、3x 電流吸收、電源排序、150mA 低壓差穩壓器 （LDO） 和 I 的三輸出 SIMO 降壓-升壓穩壓器2C 可用作可跨多個平臺擴展的完整系統解決方案。“當你有一個解決方案為整個[系統]供電時，你不必擔心表征其他部分，”他說。

傳統的開關穩壓器拓撲要求每個開關穩壓器為每個輸出配備一個單獨的電感器。電感器體積大且成本高昂，因此不太適合小型設計。相比之下，在降壓-升壓SIMO架構中，單個電感可在寬輸出電壓范圍內調節多達三個輸出電壓。當輸出低于某個閾值時，這會觸發電感為該輸出提供服務。由于輸出具有不同的電壓和負載，因此此服務過程不是順序的;相反，它按需發生，米塔爾解釋說。此體系結構減小了解決方案大小，同時保持了效率。

為了突出效率優勢，Mital展示了一個帶有一個電感器的傳統功率樹。在這種情況下，90.2%的效率僅反映單個穩壓器的效率，而不是整個系統的效率。電池電流為 49mA 和 VBATT 最小值為3.4V 由于采用3.3V LDO，因此整體系統效率為69.5%。然后，Mital將這種情況與具有單個電感器的SIMO電源樹進行了比較。在這種情況下，電池電流為43.4mA（相比之下，節省5.6mA），而V。巴特由于PMIC工作范圍（允許更多放電），最小值為2.7V。SIMO解決方案的系統效率為78.4%，比傳統電源樹效率高8.9%。

始終開啟、低功耗和更好的性能
在會議期間，Mital 重點介紹了一些用例，以展示使用基于 SIMO 架構的始終在線、低功耗 PMIC 進行設計的優勢。例如，對于噪聲敏感型耳機放大器，電源中的SIMO技術支持一些降低輸出電壓紋波的技術：

降壓-升壓輸出與集成LDO串聯可以顯著降低噪聲。由于該解決方案是集成的，因此無需擔心必須添加其他組件。

降低電感器的電流限值可優化輸出電壓紋波。

為噪聲敏感軌增加一個額外的電容器可降低這些電源軌上的噪聲。

在耳機放大器應用的測試設置（如圖2所示）中，Mital比較了VDD和DVDD由LDO供電的設置，以及VDD和DVDD由MAX77650超低功耗PMIC提供，帶有SIMO和電源路徑充電器的設置。MAX2采用75.2mm x 15.0mm x 7.77650mm晶圓級封裝（WLP），工作電流為5.6μA，關斷電流為0.3μA，具有I電流。2C 兼容接口。測試用例表明，使用 SIMO PMIC 為音頻編解碼器供電可延長電池壽命，而不會影響音頻質量。測試的帶內頻譜輸入信號包括：無信號、-60dBFS和標稱負載為3Ω的-32dBFS。帶內頻譜快速傅里葉變換 （FFT） 顯示分立 LDO 提供的 VDD 和 DVDD 與 SIMO PMIC 提供的 VDD 和 DVDD 幾乎相同的噪聲和頻率成分。本底噪聲和諧波成分不受 SIMO 驅動耳機放大器上的 VDD 和 DVDD 電源的影響。

圖2.左邊是測試設置 1，VDD 和 DVDD 由 LDO 提供。右邊是測試裝置2，VDD和DVDD由MAX77650 SIMO PMIC提供。

Mital 介紹了其他幾個用例，以展示高度集成的 SIMO PMIC 如何降低功耗并延長小型便攜式電子產品的電池壽命。智能耳塞提供了一種具有多個導軌的真正無線解決方案，如圖 3 所示。由于左耳塞和右耳塞需要相同的功能，MAX77650可以同時用于兩者。Mital指出，Maxim試圖在其不同的SIMO PMIC系列中保持一致的寄存器映射，以便用戶可以輕松地將固件從一個平臺移植到另一個平臺。

圖3.智能耳塞是一種真正的無線解決方案，可以利用兩側的 SIMO PMIC 為多個電源軌提供服務。

除了耳戴式設備和可穿戴設備之外，還有更大的應用可以利用SIMO技術。頭飾外形的助眠器需要大量的處理能力來處理多個傳感器收集的數據量。該應用的主系統可采用MAX77714完整系統PMIC，具有13個穩壓器、8個GPIO、實時時鐘和靈活的電源排序功能，適用于多核應用。該設計的子系統可以利用 SIMO PMIC 為加速度計、音頻和接近傳感器的電源軌提供服務。Mital說，兩種PMIC都可以在這個高性能解決方案中推動更多的處理。

審核編輯：郭婷