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静态电流IQ的意义,怎么从本质上理解
  • 发布时间:2021-07-07 19:00:54
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静态电流IQ的意义,怎么从本质上理解
IQ 在电源人的概念里是静态电流的简称,其中的 I 代表的是电流即 Current,而 Q 则是 Quiescent 的首字母,与代表智商的 IQ 的来历是不太一样的。
举个产品来做例子,RT9073 是一款静态电流消耗只有 1µA 的低压差线性稳压器,它的静态电流消耗在规格书中是这样来表达的:
静态电流IQ
我很抱歉这个表格有这么多行,而我想展示的数据仅仅出现在最后的一行,这都是为了把第一行的内容一起展示出来才不得已而为之的,但由于多出来的那些行所表达的主要是对线性稳压器来说也很重要的参数 Dropout Voltage 即输入、输出间的最小压差,所以对有需要的读者来说还是有意义的。
VCC Consumption Current 这个参数名称说明了 IQ 的测试位置,但这个数据有时候也可以从 GND 端子上取得,所以有的地方也把这项参数称为 Ground Current,因为当 Test Conditions 中的负载电流 ILOAD = 0mA 的时候,这两者其实是相等的,如下图所示:
静态电流IQ
但是这个说法并不完善,因为 RT9073 是个多端元件,从 EN 端流入的电流也会经过 GND 回流,所以我们在 GND 端测量得到 GND 电流数据以后还需要将从 EN 端进入的电流数据排除以后才能得到静态电流消耗的正确数据,而这又反过来让我们意识到从 VCC 端测量 RT9073 静态电流消耗的正确性和合理性。
静态电流 IQ 仅仅是表达了负载为 0 时 IC 本身的消耗,当负载电流增加了以后,IC 的消耗是会增加的,其数据如下图所示:
静态电流IQ
这个图里的电流就是用前面提到的 Ground Current 来表达的。如果我们在负载电流不为 0 时仍然从 VCC 端进行测量,其结果就会同时包含 Ground Current 和负载电流,需要经过一番计算以后才能得到 Ground Current。由于负载电流数据较大,Ground Current 数据较小,测量两者所需的灵敏度和分辨率都有明显的差异,比较起来还是直接测量 Ground Current 要更好些。
Ground Current 会随着负载电流的增大而增大,但由于两者之间的差异太大,大负载下的 Ground Current 对效率的影响并不算大。
对于电流消耗很低的应用来说,静态电流 IQ 要很低是很重要的一项要求,这是因为它很可能对电池的寿命有巨大的影响。
我最近接触到一项名为 DDA (动态加密空间密集覆盖蚁群模式)的无线通讯技术,它能在仅有不到 2µA 的电流消耗下维持长期可靠的工作,也能以时延 1s、功耗 0.23mAH 或时延 10s、功耗 0.026mAH 的超低功耗完成双向实时通讯,而且在 100 平方米的范围内即可布置超过 100 个通讯节点,通信可靠性高达 99.9% 以上,可实现无基站环境下的自组网通信。对于类似这样的应用来说,低静态电流消耗的电源管理器件便显得非常重要了,因为在 2µA 的负载电流下 1µA 的静态电流消耗便意味着其损耗高达 33.3%,这样的损耗是很不合算的,而 DDA 的静态消耗实际上还不到 2µA。
一般而言,开关模式电压转换器的电流消耗会比线性稳压器的损耗大,但是通过精心的设计也可以将开关模式电源转换器的损耗降下来,RT5707/A 便是这样的例子,它们以特别设计的 HCOT 模式工作,既具有滞回式架构的低消耗特性,又具有 COT 架构的快速响应特性,其静态电流消耗只有 360nA,仅为前面提到的低压差线性稳压器 RT9073 的三分之一左右,表现得非常优秀。
静态电流IQ
RT5707/A 的输入电压范围为 2.2V~5.5V,连续负载能力为 600mA/400mA,峰值负载能力为 1A/0.5A,输出电压范围为 1.2V~3.3V 和 0.7V~3.1V,仅需将其电压设定端子 VSEL1/2/3 分别连接到 VIN 或 GND 即可实现其输出电压的设定,使用起来非常方便,不用担心买错了电压值造成库存问题,因为换个项目又可以用了。而其转换效率也特别高,最高可达 94%,完全无惧供电电压和负载电压之间的差异会在线性稳压器上导致的功率损耗,用在像 DDA 这样的应用中是非常合适的。如果你的应用需要低消耗的特性,不妨考虑一下使用 RT5707/A 的可能性,相信它是会让你喜欢的。
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