LDO基础4-理解静态电流

电子森林 2020-03-03 00:00

当我们拿起几乎没用过或者很长时间没有用的电子设备，却发现电池电量几乎或完全耗尽时，是否会觉得困惑？如果设备只是处于待机或休眠状态，出现这种情况可能是因为存在很小但很重要的一种参数：静态电流。

什么是静态电流？

静态的定义为“ 非活动或休眠的状态或阶段”。因此，静态电流 IQ 是系统处于待机模式且在轻载或空载条件下所消耗的电流。 静态电流通常会与 关断电流相混淆，关断电流是指设备处于关闭状态但系统仍与电池相连的情况下所消耗的电流。不过，这两种参数在任何电池电流消耗低的设计中都很重要。很多半导体器件数据手册中会提到两种Iq，也就是指这两种情况。静态电流适用于大多数集成电路 (IC) 设计，其中放大器、升降压转换器和低压降稳压器 (LDO) 都会影响消耗的静态电流量。当 LDO 完全运行时，可采用公式 1 计算其功耗：

例如，如果需要使用静态电流为 0.05mA 的 LDO，在输出电流为 200mA 的情况下将 4.2V 电压降至 1.8V，在公式 1 中输入上述数字所得的功耗 (PD) 为：

当应用切换至待机模式或进入轻载状态时，静态电流对功耗的影响将显著增大。继续之前的示例，如果 IOUT 显著降低（例如100μA），则 PD 将为：

在此示例中，静态电流几乎贡献了 50% 的功耗。

大家可能会想，“这并没有浪费太多电量”。但对于大部分时间都处于待机或关机模式的应用，情况会怎么样呢？智能手表、健身追踪器、甚至手机中的一些模块常常会处于上述一种状态。对于健身追踪器而言，若显示屏未一直处于运行状态，则意味着其系统始终处于待机模式，等待被唤醒。这表示用于稳压的 LDO 的静态电流将对电池寿命产生重大影响。

空间限制和电池寿命

随着消费趋势继续向小型和轻型消费产品的方向发展，工程师面临着在保持或延长电池寿命的同时减小电池尺寸的挑战。大多数情况下，电池是设计中最大且最重的部件；但是，大家并不希望缩小电池的物理尺寸，因为这可能会减少电池容量、缩减电池寿命。因此，所有其他板载器件都必须尽可能采用小尺寸。

如果希望延长电池寿命，配备使能或关断引脚是另一个简单的解决方案。智能手表、健身追踪器、手机甚至无人机都可以采用此解决方案延长电池寿命。在此处提及的所有消费类电子产品中，无人机处于待机模式的时间非常短，因为它们通常只会在飞行前后处于空闲状态。通过关闭与飞行所不需要的模块相连的 LDO，也可以延长电池寿命。这类模块的示例包括互补金属氧化物半导体 (CMOS) 图像传感器和常平架（如图 1 所示）等，因为只有当用户要录制视频或拍摄图片时才会使用这些模块。然后，电池上将消耗 LDO 的关断电流（通常为几百纳安），此电流甚至低于 LDO 的静态电流。最终，将为用户延长无人机的飞行时间。

LDO 还特别适用于 CMOS 图像传感器和常平架，因为这两个模块都对噪声非常敏感。到达图像传感器和常平架的任何噪声都将影响无人机拍摄的视频或图片的质量、分辨率和稳定性。此理念同样适用于手机的摄像头，此模块通常也不会经常开启，但仍需要干净的无噪声电压轨以保持图像质量。

尽管电池寿命极大程度上取决于运行时的负载条件，但静态电流低的 LDO 是一种简单的解决方案，能够延长任何受电池驱动的设备的运行时间。这种小型器件不仅仅会影响消费类电子产品；它们在建筑和工厂自动化等工业应用中同样会产生重大影响。因此，虽然设计师有时会忽略静态电流和关断电流，但它们最终可能会对运行了数秒、数分钟、数小时或甚至数天的应用产生重大影响。

现在，大家已了解了静态电流的重要性，请确保在计算功耗时始终将其纳入考量范围。

登录阅读全文



免责声明：该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系： nick.zong@aspencore.com！

电子森林讲述电子工程师需要掌握的重要技能： PCB设计、FPGA应用、模拟信号链路、电源管理等等；不断刷新的行业新技术 - 树莓派、ESP32、Arduino等开源系统；随时代演进的热点应用 - 物联网、无人驾驶、人工智能....

进入专栏

文章：763篇粉丝：18人

 私信

LDO基础4-理解静态电流

最近文章

热门文章

推荐

最新资讯