分解3個(gè)靜態(tài)電流(Iq)規(guī)格 關(guān)斷電流 非開(kāi)關(guān)IQ 切換IQ

靜態(tài)電流 (I Q ) 的常見(jiàn)定義是集成電路 (IC) 在空載和非開(kāi)關(guān)但啟用條件下消耗的電流。一種更廣泛和更有用的思考方式是，靜態(tài)電流是 IC 在其任意數(shù)量的超低功耗狀態(tài)下消耗的輸入電流。

對(duì)于電池供電的應(yīng)用，此輸入電流來(lái)自電池，因此它決定了電池在需要充電之前運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間（對(duì)于可充電電池，例如鋰離子 (Li-Ion) 或鎳金屬氫化物 (Ni-MH )) 或更換（用于原電池，例如堿性電池或二氧化錳鋰 (Li-MnO 2 )）。對(duì)于大量時(shí)間處于待機(jī)或睡眠模式的電池供電應(yīng)用，IQ會(huì)影響電池的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。例如，使用 60nA TPS62840 之類的超低 I Q降壓轉(zhuǎn)換器為永遠(yuǎn)在線的應(yīng)用程序（例如圖 1 所示的智能電表）供電，可實(shí)現(xiàn) 10 年的電池運(yùn)行時(shí)間。

IQ還會(huì)影響我們每天與之交互的應(yīng)用程序的電池運(yùn)行時(shí)間。也許您購(gòu)買了智能手表，卻發(fā)現(xiàn)需要充電一個(gè)小時(shí)才能使用?；蛘?，您可能總是隨身攜帶一把物理鑰匙，以防您的智能鎖中的電池（如智能鎖）沒(méi)電了。這兩種情況也與 I Q有關(guān)。

在本文中，我將解釋與 I Q相關(guān)的三個(gè)最常用的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表規(guī)范——關(guān)斷電流、非開(kāi)關(guān) I Q和開(kāi)關(guān) I Q——以及這些規(guī)范如何影響系統(tǒng)功耗。

關(guān)斷電流

關(guān)斷電流是在 IC 關(guān)閉或禁用時(shí)測(cè)量的。鑒于此，您可能會(huì)認(rèn)為非開(kāi)關(guān) I Q應(yīng)該始終為零。實(shí)際上，一些 IC 在這種狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)泄漏電流，而另一些 IC 的內(nèi)部電路實(shí)際上會(huì)消耗少量電流以維持內(nèi)務(wù)處理功能，即使在 IC 被禁用時(shí)也是如此。

想想坐在商店貨架上的消費(fèi)電子產(chǎn)品。您的智能手表可能無(wú)法開(kāi)箱即用的原因與其 IC 的每個(gè)關(guān)斷電流規(guī)格有關(guān)，如圖 3 所示。當(dāng)最終產(chǎn)品放在商店貨架上或倉(cāng)庫(kù)中較高的貨架上時(shí)（溫度可能升高，導(dǎo)致電池消耗更快），例如，大多數(shù) DC/DC 轉(zhuǎn)換器處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，即使 DC/DC 轉(zhuǎn)換器被禁用，電池也在緩慢放電。

圖 3： BQ21061 在船模式下的電池放電電流

某些 IC 具有多種關(guān)斷狀態(tài)，例如 TI BQ25120A 電池充電器的 2nA 運(yùn)輸模式或 TPS61094 升壓轉(zhuǎn)換器的 4nA 旁路模式。在這些高級(jí)關(guān)斷狀態(tài)下，通常只有非常有限的器件功能子集保持活動(dòng)狀態(tài)，以獲取最少量的 I Q。與BQ25120A 的高阻抗（關(guān)斷）模式下的 700nA I Q和 TPS61094 關(guān)斷模式下的 200nA I Q相比，運(yùn)輸模式和旁路模式將電池的保質(zhì)期或運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)了 350 倍和 50 倍，分別。

非開(kāi)關(guān) I Q

非開(kāi)關(guān) I Q是當(dāng) IC 啟用時(shí)，在開(kāi)關(guān)脈沖之間，并且沒(méi)有負(fù)載。該參數(shù)可在大多數(shù)開(kāi)關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表中找到，因?yàn)樗梢栽谏a(chǎn)自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備上輕松測(cè)試。

雖然非開(kāi)關(guān) I Q提供了不同 IC 之間的蘋果對(duì)蘋果的比較，但有兩個(gè)缺點(diǎn)使其無(wú)法成為電池運(yùn)行時(shí)間的最佳估計(jì)：非開(kāi)關(guān) I Q與消耗的電池電流不同，而且許多IC從輸入電壓和輸出電壓中提取I Q。然而，由于輸出電壓及其 I Q最終來(lái)自輸入端的電池，因此需要額外的轉(zhuǎn)換或測(cè)量才能從輸入源獲得等效的 I Q - 您不能只將兩個(gè) I Q電流相加到得到總的電池電流。例如，TPS61099 升壓轉(zhuǎn)換器消耗來(lái)自 V的 400nA I QIN和來(lái)自 V OUT的 600nA I Q，但空載輸入電流消耗約為 1.3 μA 而不是 1 μA。

切換 I Q

開(kāi)關(guān) I Q有許多不同的名稱：工作 I Q、待機(jī)電流、睡眠模式電流、空載輸入電流、低壓差線性穩(wěn)壓器 (LDO) 的接地電流等，是實(shí)際測(cè)量的輸入電流當(dāng) IC 在沒(méi)有提供任何負(fù)載電流的情況下運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。由于它是在現(xiàn)實(shí)條件下而不是在生產(chǎn)線上測(cè)量的，因此 IC 偶爾會(huì)切換以克服損耗并補(bǔ)充輸出端的泄漏。

它是空載時(shí)電池電流的最佳估計(jì)值，出現(xiàn)在許多數(shù)據(jù)表中，例如 TPS62840 的 60nA 開(kāi)關(guān) I Q，如圖 4 所示。

圖 4：60nA I Q DC/DC 轉(zhuǎn)換器

對(duì)于大部分時(shí)間處于極低功耗狀態(tài)的應(yīng)用而言，使用低 I Q DC/DC 轉(zhuǎn)換器對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的電池運(yùn)行時(shí)間至關(guān)重要。例如，智能鎖大部分時(shí)間都處于非常低功耗的狀態(tài)，等待手機(jī)發(fā)送密碼來(lái)開(kāi)鎖。如果開(kāi)關(guān) I Q太高，則電池的大部分能量都在等待時(shí)使用，而不是用于打開(kāi)或關(guān)閉鎖。

結(jié)論

本文簡(jiǎn)要介紹了數(shù)據(jù)表中通常如何指定I Q以及它如何影響電池運(yùn)行時(shí)間。有關(guān) I Q的更多詳細(xì)技術(shù)信息，請(qǐng)參閱白皮書“克服低功耗應(yīng)用中的低 I Q挑戰(zhàn)”閱讀我的模擬設(shè)計(jì)期刊文章“ I Q：它是什么，不是什么，以及如何使用它，”或者通過(guò)觀看我們的低智商培訓(xùn)系列來(lái)更深入地研究這個(gè)主題。