對(duì)電池供電應(yīng)用來(lái)說(shuō)，出色的用戶體驗(yàn)有賴(lài)于較長(zhǎng)的電池壽命和高性能的終端設(shè)備。靜態(tài)電流 (IQ) 是優(yōu)化這類(lèi)應(yīng)用時(shí)的重要考量參數(shù)，因?yàn)榈?IQ 即意味著長(zhǎng)電池壽命。

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

電池類(lèi)型

大多數(shù)電池供電應(yīng)用的電池輸出都相對(duì)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(shí)，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(yīng)用通常采用升壓變換器（即 Boost 或 Step-up 變換器 ）來(lái)提升電池的輸出電壓。

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

圖1: 電池類(lèi)型

表 1 顯示了常見(jiàn)的電池類(lèi)型及其典型輸出電壓。

表 1：電池類(lèi)型及其典型 VOUT

通常我們根據(jù)應(yīng)用需求來(lái)選擇電池。但請(qǐng)注意，上述電池中最大 VOUT 為 3.7V，這對(duì)許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能都是不夠的，這也是升壓變換器存在的重要性。

MPS 車(chē)載充電解決方案

電力電子已成為車(chē)載充電器、牽引逆變器和 DC/DC 變換器設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分。

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參考設(shè)計(jì)

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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(diǎn)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(jí)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(shè)備、工業(yè)傳感器和電池供電的手持醫(yī)療儀器。

關(guān)斷電流 (ISD)

當(dāng) IC 關(guān)閉而電池仍連接到系統(tǒng)時(shí)，IC 從電池中汲取的電流就稱(chēng)為 ISD。假設(shè) MP28600 MP28600 的啟用信號(hào)設(shè)置為 0V，將它連接到 VIN 等于 3.3V 的電池上，此時(shí)從輸入端測(cè)得的電流即為 ISD（見(jiàn)圖 2）。

圖2: 測(cè)量 ISD

人們可能很難理解，為什么 IC 關(guān)閉了還會(huì)消耗電流？ 這是因?yàn)槟承﹥?nèi)部電路（例如啟動(dòng)回路）仍然會(huì)向地 (GND) 泄漏少量功率，而這種泄漏會(huì)消耗電池電流（見(jiàn)圖 3）。

圖3: IC 電路中的 ISD

例如在實(shí)際生活中， 當(dāng)您從商店購(gòu)買(mǎi)了一個(gè)電池充電的電子設(shè)備，而這個(gè)設(shè)備已經(jīng)在貨架上放置了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。那么，一開(kāi)始您可能根本無(wú)法打開(kāi)它，直到它充滿電才能用。這是因?yàn)榧词箾](méi)開(kāi)機(jī)，設(shè)備 IC 也持續(xù)從電池消耗一定量的電流。另外，如果電池過(guò)放，而且沒(méi)有保護(hù)功能，則可能會(huì)損壞電池，滿電容量也會(huì)降低。

靜態(tài)電流 (IQ)

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

例如，我們將 MP28600 MP28600 的使能信號(hào)設(shè)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(cè)得 IQ（見(jiàn)圖 4）。

圖4: 測(cè)量 IQ

類(lèi)似的，人們又會(huì)疑惑為什么會(huì)有 ISD。這是因?yàn)?，即使沒(méi)有負(fù)載，并且 IC 大部分時(shí)間沒(méi)有切換，但一些內(nèi)部電路仍需要少量電流以繼續(xù)運(yùn)行并維持設(shè)備的基本功能。圖 5 顯示了一個(gè)消耗電流的控制回路。

圖5: IC 電路中的 IQ

IQ 對(duì)于一些在睡眠狀態(tài)下仍需運(yùn)行的應(yīng)用非常重要。我們以一個(gè)安全傳感器為例進(jìn)行說(shuō)明（見(jiàn)圖 6）。安全傳感器在 99% 的時(shí)間中都不會(huì)檢測(cè)到觸發(fā)警報(bào)的物體或危險(xiǎn)情況，但它不能關(guān)閉。在這種情況下，傳感器可以在睡眠模式下運(yùn)行，并在必要時(shí)喚醒。在睡眠模式下，IC 僅消耗少量的電池電量，這個(gè)電流就是工作 IQ。IQ 越小，電池壽命越長(zhǎng)。

圖6: 安全傳感器功能框圖

結(jié)語(yǔ)

隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備、便攜式應(yīng)用、醫(yī)療儀器和工業(yè)傳感器的不斷進(jìn)步，電子設(shè)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(guān)斷電流之間的差異，設(shè)計(jì)人員可對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以適應(yīng)電池供電應(yīng)用。

審核編輯：彭菁