在本文中,將介紹直流/直流轉換器數據表中與靜態電流相關的三種常見規格——關斷電流、非開關靜態電流和開關靜態電流,并對這些規格如何影響系統功耗進行說明。
關斷電流
關斷電流是在 IC 關閉或禁用時進行測量的。因此,您可能會認為非開關靜態電流應該一直為零。事實上,部分 IC 在該狀態下會出現泄漏電流,而其他 IC 實際上具有內部電路,即便在IC禁用的情況下,內部電路也會消耗少量電流以維持內務處理功能。
以擺放在商店貨架上的消費類電子產品為例,您的智能手表之所以在購買之后無法立即工作,與其 IC的關斷電流規格有關,如圖 1 所示。當終端產品在商店貨架上擺放或在倉庫中長時間存放時(溫度可能會升高,導致電池電量更快耗盡),其中的器件(例如大部分直流/直流轉換器)是處于關斷狀態的。因此,盡管直流/直流轉換器處于禁用狀態,電池仍在緩慢放電。
圖 1:BQ21061 處于運輸節電模式時的電池放電電流
部分IC具有多種關斷狀態,比如 TI的BQ25120電池充電器的2nA運輸模式,或者 TPS61094 升壓轉換器的4nA旁路模式。在這些高級關斷狀態下,為了僅消耗極少量的靜態電流,通常會啟用非常有限的器件功能。與靜態電流為700nA的 BQ25120 高阻抗(關斷)模式和靜態電流為200nA 的TPS61094 關斷模式相比,運輸節電模式和旁路模式可將電池運行時間分別延長 350 倍和 50 倍。
非開關靜態電流
非開關靜態電流是 IC 已啟用、處于開關脈沖之間且沒有負載時的電流。這一參數可通過量產自動化測試設備輕松測得,因此可從大部分開關直流/直流轉換器的數據表中找到。
雖然可以根據非開關靜態電流對不同的 IC 進行同類比較,但這種方式無法對電池運行時間進行最準確的估算,原因有二:非開關靜態電流不同于消耗的電池電流,而且許多 IC 同時通過輸入電壓和輸出電壓消耗靜態電流。但是,既然輸出電壓及其靜態電流從根本上來自輸入端的電池,因而需要采取額外轉換或測量,以獲取輸入電源的等效靜態電流——不可將兩個靜態電流值簡單相加來得出消耗的電池總電流。例如,TPS61099 升壓轉換器可從輸入電壓消耗400nA靜態電流,并從輸出電壓消耗600nA靜態電流,但其空載輸入電流消耗約為 1.3μA 而非 1μA。
開關靜態電流
開關靜態電流有許多不同的名稱:工作靜態電流、待機電流、休眠模式電流、空載輸入電流、低壓降線性穩壓器 (LDO) 的接地電流等。它是IC處于工作狀態且不提供任何負載電流時實際測得的輸入電流。由于開關靜態電流是在實際情況下而非量產線上所測得,因此IC偶爾會進行切換以減少損耗并對輸出端的泄漏進行補充。
該參數是對空載狀態下所消耗電池電流的最準確估算,可在許多數據表中找到,例如TPS62840的開關靜態電流為60nA,如圖 2 所示。
圖2:60nA靜態電流直流/直流轉換器
對于大部分時間都保持超低功耗狀態的應用來說,使用低靜態電流直流/直流轉換器對于實現應用所需的電池運行時間至關重要。例如,智能鎖在大部分時間內處于超低功耗狀態,等待手機發送開鎖碼。如果開關靜態電流過高,則大部分的電池電量都將消耗在等待中,而不是用于開關鎖。
審核編輯:湯梓紅
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