了解 3 個靜態(tài)電流 (Iq) 規(guī)格

1.前言

靜態(tài)電流 (I Q )的常見定義是集成電路 (IC) 在無負(fù)載和非開關(guān)但啟用的情況下汲取的電流。一種更廣泛、更有用的思考方式是，靜態(tài)電流是 IC 在任意數(shù)量的超低功耗狀態(tài)下消耗的輸入電流。

對于電池供電的應(yīng)用，此輸入電流來自電池，因此它決定了電池在需要充電（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（對于原電池，例如堿性或鋰二氧化錳 (Li-MnO 2 )）。對于在待機或睡眠模式下花費大量時間的電池供電應(yīng)用，IQ會影響電池的運行時間數(shù)年。例如，使用60nA TPS62840 等超低 I Q降壓轉(zhuǎn)換器為始終在線的應(yīng)用（例如圖 1 所示的智能電表）供電，可實現(xiàn) 10 年的電池運行時間。

圖 1：智能電表

I Q還會影響我們每天與之交互的應(yīng)用程序的電池運行時間。也許你買了一塊智能手表，卻發(fā)現(xiàn)需要充電一個小時才能使用。或者，您可能總是隨身攜帶一把房子的實體鑰匙，以防您的智能鎖中的電池（如圖 2 所示）沒電了。這兩種情況也與 I Q 相關(guān)。

圖 2：智能鎖應(yīng)用

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

2.關(guān)斷電流

關(guān)斷電流是在 IC 關(guān)閉或禁用時測量的。鑒于此，您可能認(rèn)為非開關(guān) I Q應(yīng)該始終為零。實際上，某些 IC 在此狀態(tài)下會出現(xiàn)漏電流，而其他 IC 實際上具有消耗少量電流的內(nèi)部電路，即使在 IC 禁用時也能維持內(nèi)務(wù)處理功能。

想想坐在貨架上的消費電子產(chǎn)品。您的智能手表可能無法開箱即用的原因與其每個 IC 的關(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庫中更高的貨架上時（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)換器都處于關(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 在運輸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 BQ25120 電池充電器的 2-nA 運輸模式或 TPS61094 升壓轉(zhuǎn)換器的 4-nA 旁路模式。在這些高級關(guān)斷狀態(tài)下，通常設(shè)備功能的一個非常有限的子集保持活動狀態(tài)，以獲取最小數(shù)量的 I Q。相較于700-NA我Q在BQ25120的高阻抗（關(guān)斷）模式和200-NA我Q在TPS61094的關(guān)機模式，休眠模式和旁路模式350個50倍，分別延長電池運行時間。

3.非開關(guān) I Q

非開關(guān) I Q是當(dāng) IC 啟用時，在開關(guān)脈沖之間，并且沒有負(fù)載。該參數(shù)可在大多數(shù)開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表中找到，因為它可以在生產(chǎn)自動化測試設(shè)備上輕松測試。

雖然非開關(guān) I Q提供了不同 IC 之間的全面比較，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(guān) I Q與汲取的電池電流不同，許多IC從輸入電壓和輸出電壓中獲取它們的 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(zhuǎn)換或測量才能從輸入源獲得等效的 I Q – 您不能將兩個 I Q電流添加到獲取總電池電流。例如，TPS61099升壓轉(zhuǎn)換器消耗400 nA的我Q從VIN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。

4.切換Iq

開關(guān) 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(wěn)壓器 (LDO) 的接地電流等，是真實的、測量的輸入電流當(dāng) IC 沒有提供任何負(fù)載電流時就會發(fā)生這種情況。由于它是在現(xiàn)實條件下而不是在生產(chǎn)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。

它是對空載時消耗的電池電流的最佳估計，出現(xiàn)在許多數(shù)據(jù)表中，例如TPS62840 的 60nA開關(guān) I Q，如圖 4 所示。

圖 4：一個 60nA I Q DC/DC 轉(zhuǎn)換器

對于大部分時間處于極低功耗狀態(tài)的應(yīng)用，使用低 I Q DC/DC 轉(zhuǎn)換器對于實現(xiàn)所需的電池運行時間至關(guān)重要。例如，智能鎖大部分時間都處于極低功耗狀態(tài)，等待手機發(fā)送開鎖密碼。如果開關(guān) I Q太高，電池的大部分能量會在等待時使用，而不是用于打開或關(guān)閉鎖。

5結(jié)論

本文簡要介紹了數(shù)據(jù)表中通常如何指定I Q以及它如何影響電池運行時間。