靜態(tài)電流和關斷電流之間的差異

對電池供電應用來說，出色的用戶體驗有賴于較長的電池壽命和高性能的終端設備。靜態(tài)電流 (IQ) 是優(yōu)化這類應用時的重要考量參數，因為低 IQ 即意味著長電池壽命。

本文將介紹升壓變換器中靜態(tài)電流 (IQ) 與關斷電流 (ISD) 的區(qū)別，并深入探討如何在電池供電應用中發(fā)揮這二者的作用。

電池類型

大多數電池供電應用的電池輸出都相對較低，例如單節(jié) AA 電池只有 1.5V 的輸出電壓 (VOUT)；但與此同時，后端 IC 或附屬電路又需要較高的輸入電壓 (VIN)。為了給 IC 或附屬電路提供足夠高的 VIN，這些應用通常采用升壓變換器（即 Boost 或 Step-up 變換器 ）來提升電池的輸出電壓。

圖 1 顯示了幾種不同的電池類型，例如圓柱電池、紐扣電池和手機/平板電腦電池。

圖1: 電池類型

表 1 顯示了常見的電池類型及其典型輸出電壓。

表 1：電池類型及其典型 VOUT

通常我們根據應用需求來選擇電池。但請注意，上述電池中最大 VOUT 為 3.7V，這對許多應用來說可能都是不夠的，這也是升壓變換器存在的重要性。

MPS 車載充電解決方案

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穩(wěn)壓器的種類及工作原理

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MPQ3426 - 預升壓參考設計，解決汽車冷啟動瞬變的簡單解決方案

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升壓變換器

MPS 提供多款 同步升壓（Boost）變換器，可用于升高電池 VOUT，從而為接收系統(tǒng)提供足夠高的 VIN。下文將以 MPS 的超低靜態(tài)電流（IQ）同步升壓變換器 MP28600 MP28600 為例，重點介紹升壓變換器的 ISD 和 IQ 之間的區(qū)別。MP28600 MP28600 是一款具有 nA 級靜態(tài)電流和 SOT563 (1.6mmx1.6mm) 小尺寸封裝的新型 IC 解決方案，非常適合可穿戴設備、工業(yè)傳感器和電池供電的手持醫(yī)療儀器。

關斷電流 (ISD)

當 IC 關閉而電池仍連接到系統(tǒng)時，IC 從電池中汲取的電流就稱為 ISD。假設 MP28600 MP28600 的啟用信號設置為 0V，將它連接到 VIN 等于 3.3V 的電池上，此時從輸入端測得的電流即為 ISD（見圖 2）。

圖2: 測量 ISD

人們可能很難理解，為什么 IC 關閉了還會消耗電流？ 這是因為某些內部電路（例如啟動回路）仍然會向地 (GND) 泄漏少量功率，而這種泄漏會消耗電池電流（見圖 3）。

圖3: IC 電路中的 ISD

例如在實際生活中， 當您從商店購買了一個電池充電的電子設備，而這個設備已經在貨架上放置了相當長的一段時間。那么，一開始您可能根本無法打開它，直到它充滿電才能用。這是因為即使沒開機，設備 IC 也持續(xù)從電池消耗一定量的電流。另外，如果電池過放，而且沒有保護功能，則可能會損壞電池，滿電容量也會降低。

靜態(tài)電流 (IQ)

IQ 是 IC 在啟用（但不切換）或空載時消耗的電流。該電流也可稱為工作靜態(tài)電流、待機電流和睡眠模式電流。

例如，我們將 MP28600 MP28600 的使能信號設置為 5V。并將 IC 連接到電池，VIN 為 3.3V。從 MP28600 MP28600 的輸入電壓引腳即可測得 IQ（見圖 4）。

圖4: 測量 IQ

類似的，人們又會疑惑為什么會有 ISD。這是因為，即使沒有負載，并且 IC 大部分時間沒有切換，但一些內部電路仍需要少量電流以繼續(xù)運行并維持設備的基本功能。圖 5 顯示了一個消耗電流的控制回路。

圖5: IC 電路中的 IQ

IQ 對于一些在睡眠狀態(tài)下仍需運行的應用非常重要。我們以一個安全傳感器為例進行說明（見圖 6）。安全傳感器在 99% 的時間中都不會檢測到觸發(fā)警報的物體或危險情況，但它不能關閉。在這種情況下，傳感器可以在睡眠模式下運行，并在必要時喚醒。在睡眠模式下，IC 僅消耗少量的電池電量，這個電流就是工作 IQ。IQ 越小，電池壽命越長。

圖6: 安全傳感器功能框圖

結語

隨著物聯(lián)網 (IoT) 設備、便攜式應用、醫(yī)療儀器和工業(yè)傳感器的不斷進步，電子設備變得更加智能和多樣化，低功耗和小尺寸的重要性也愈加凸顯。本文以升壓變換器 MP28600 MP28600 為例介紹了靜態(tài)電流和關斷電流之間的差異，設計人員可對其進行優(yōu)化以適應電池供電應用。

審核編輯：彭菁