一文详解SIMO DC-DC转换器

一、定义、优点：

1.1、SIMO：single inductor multiple outputs

1.2、单电感多输出（SIMO）降压-升压稳压器，它实现了三个或多个输出轨共享一个电感的降压-升压稳压器。大大减少了解决方案的尺寸，同时仍然提供高效率。同时，可编程峰值电流限制允许在工厂或动态中调整输出电压纹波，以满足敏感音频放大器的严格系统要求。

1.3、对于在非连续导通模式（DCM）下工作的开关稳压器，人们普遍认为DCM中的大电感电流纹波会产生较大的输出电压纹波，这对噪声敏感型应用不利。幸运的是，SIMO的可编程峰值电流限值抑制了电感峰值电流，从而降低了感应输出电压纹波。结合低负载电流在超便携式应用中常见的知识，SIMO每个输出轨的峰值电流限制可以预先编程或调整到优化值，以实现更低的输出电压纹波，而不会影响输出功率。

二、架构：

The SIMO architecture provides the best solution for tiny devices that require longer battery life. In a traditional switching-regulator topology, each switching regulator needs a separate inductor for each output. These inductors are large and costly, making them a disadvantage for smaller form factors. Linear regulators are fast, compact, and low noise, but they are lossy. Using a hybrid of multiple low-dropout regulators (LDOs) with DC-DC converters results in a larger design than using LDOs alone.

【译：SIMO架构为需要更长电池寿命的小型设备提供了最佳解决方案。在传统的开关调节器拓扑中，每个开关调节器需要一个单独的电感器用于每个输出。这些电感器体积大且成本高，使得它们对于较小的形状因数来说是不利的。线性稳压器快速、紧凑、低噪声，但有损耗。与单独使用LDO相比，将多个低压差稳压器（LDO）与DC-DC转换器混合使用会产生更大的设计。】

SIMO architecture enables integrated functionality in smaller devices that would otherwise require multiple discrete components. By reducing the number of required inductors while still maintaining switching converter efficiencies, a SIMO architecture represents a nearly ideal topology for smaller, ultra-low-power designs.

【译：SIMO体系结构支持小型设备中的集成功能，否则将需要多个分立组件。通过减少所需电感器的数量，同时仍保持开关转换器的效率，SIMO架构为更小、超低功耗的设计提供了近乎理想的拓扑结构。】

图一：拓扑结构

三、SIMO如何运作：

图2显示了 SIMO 拓扑的简化图。SIMO操作的电感电流波形如图3所示。SIMO采用不连续电流控制模式。SIMO可工作在降压或降压-升压模式，支持0.8V至5.5V的宽输出范围。例如，在降压-升压模式下，电感通过以V的速率在M1和M4“ON”下建立电流来启动一个周期在/L.当它达到为所服务的输出轨编程的相应峰值电感电流限值时，电流随后通过M2和M3.x晶体管输送到该轨。

图二、典型功率流图。

图三、SIMO 的电流简化图。