分解3個靜態電流(Iq)規格 關斷電流 非開關IQ 切換IQ

靜態電流 (I Q ) 的常見定義是集成電路 (IC) 在空載和非開關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，靜態電流是 IC 在其任意數量的超低功耗狀態下消耗的輸入電流。

對于電池供電的應用，此輸入電流來自電池，因此它決定了電池在需要充電之前運行多長時間（對于可充電電池，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 )）。對于大量時間處于待機或睡眠模式的電池供電應用，IQ會影響電池的運行時間長達數年。例如，使用 60nA TPS62840 之類的超低 I Q降壓轉換器為永遠在線的應用程序（例如圖 1 所示的智能電表）供電，可實現 10 年的電池運行時間。

IQ還會影響我們每天與之交互的應用程序的電池運行時間。也許您購買了智能手表，卻發現需要充電一個小時才能使用?；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）沒電了。這兩種情況也與 I Q有關。

在本文中，我將解釋與 I Q相關的三個最常用的 DC/DC 轉換器數據表規范——關斷電流、非開關 I Q和開關 I Q——以及這些規范如何影響系統功耗。

關斷電流

關斷電流是在 IC 關閉或禁用時測量的。鑒于此，您可能會認為非開關 I Q應該始終為零。實際上，一些 IC 在這種狀態下會出現泄漏電流，而另一些 IC 的內部電路實際上會消耗少量電流以維持內務處理功能，即使在 IC 被禁用時也是如此。

想想坐在商店貨架上的消費電子產品。您的智能手表可能無法開箱即用的原因與其 IC 的每個關斷電流規格有關，如圖 3 所示。當最終產品放在商店貨架上或倉庫中較高的貨架上時（溫度可能升高，導致電池消耗更快），例如，大多數 DC/DC 轉換器處于關閉狀態。因此，即使 DC/DC 轉換器被禁用，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 具有多種關斷狀態，例如 TI BQ25120A 電池充電器的 2nA 運輸模式或 TPS61094 升壓轉換器的 4nA 旁路模式。在這些高級關斷狀態下，通常只有非常有限的器件功能子集保持活動狀態，以獲取最少量的 I Q。與BQ25120A 的高阻抗（關斷）模式下的 700nA I Q和 TPS61094 關斷模式下的 200nA I Q相比，運輸模式和旁路模式將電池的保質期或運行時間延長了 350 倍和 50 倍，分別。

非開關 I Q

非開關 I Q是當 IC 啟用時，在開關脈沖之間，并且沒有負載。該參數可在大多數開關 DC/DC 轉換器數據表中找到，因為它可以在生產自動化測試設備上輕松測試。

雖然非開關 I Q提供了不同 IC 之間的蘋果對蘋果的比較，但有兩個缺點使其無法成為電池運行時間的最佳估計：非開關 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最終來自輸入端的電池，因此需要額外的轉換或測量才能從輸入源獲得等效的 I Q - 您不能只將兩個 I Q電流相加到得到總的電池電流。例如，TPS61099 升壓轉換器消耗來自 V的 400nA I QIN和來自 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

開關 I Q有許多不同的名稱：工作 I Q、待機電流、睡眠模式電流、空載輸入電流、低壓差線性穩壓器 (LDO) 的接地電流等，是實際測量的輸入電流當 IC 在沒有提供任何負載電流的情況下運行時會發生這種情況。由于它是在現實條件下而不是在生產線上測量的，因此 IC 偶爾會切換以克服損耗并補充輸出端的泄漏。

它是空載時電池電流的最佳估計值，出現在許多數據表中，例如 TPS62840 的 60nA 開關 I Q，如圖 4 所示。

圖 4：60nA I Q DC/DC 轉換器

對于大部分時間處于極低功耗狀態的應用而言，使用低 I Q DC/DC 轉換器對于實現所需的電池運行時間至關重要。例如，智能鎖大部分時間都處于非常低功耗的狀態，等待手機發送密碼來開鎖。如果開關 I Q太高，則電池的大部分能量都在等待時使用，而不是用于打開或關閉鎖。

結論

本文簡要介紹了數據表中通常如何指定I Q以及它如何影響電池運行時間。有關 I Q的更多詳細技術信息，請參閱白皮書“克服低功耗應用中的低 I Q挑戰”閱讀我的模擬設計期刊文章“ I Q：它是什么，不是什么，以及如何使用它，”或者通過觀看我們的低智商培訓系列來更深入地研究這個主題。