DC/DC轉(zhuǎn)換器中最令人困惑靜態(tài)電流解密

　　DC/DC轉(zhuǎn)換器中一個(gè)最令人困惑的技術(shù)規(guī)格就是它的靜態(tài)電流，或者說(shuō)IQ。其中一個(gè)原因就是每個(gè)廠商都使用不同的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和定義來(lái)指定同一規(guī)格—這至少對(duì)于那些不熟悉開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器詳細(xì)運(yùn)行的人是這樣的。

　　在這兩部分系列的第一部分，我將重點(diǎn)談一談?shì)斎腚娫此枰?，流入降壓穩(wěn)壓器輸入電壓 （VIN） 引腳的電流。當(dāng)研讀數(shù)據(jù)表時(shí)（你必須始終以數(shù)據(jù)表為指引！），最好關(guān)注輸入電流被采集的條件，而不要被專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)分散你的注意力。我們來(lái)看一看普通用戶將會(huì)感興趣的3個(gè)最重要的電源電流。

　　“關(guān)斷電流”通常是指穩(wěn)壓器關(guān)閉時(shí)測(cè)得的電源電流。在這些情況下，此時(shí)標(biāo)稱輸入電壓出現(xiàn)，不論使能引腳關(guān)斷轉(zhuǎn)換器所需要的電壓是多少，穩(wěn)壓器的輸出均為0V。這看起來(lái)似乎有點(diǎn)兒奇怪，當(dāng)穩(wěn)壓器關(guān)閉時(shí)，它應(yīng)該不需要任何電流，而事實(shí)上，很多轉(zhuǎn)換器在關(guān)閉時(shí)只汲取很少量的泄漏電流。

　　然而，某些穩(wěn)壓器需要在關(guān)斷模式中監(jiān)視輸入電壓或精密使能輸入。這些功能需要有限數(shù)量的偏置電流來(lái)為內(nèi)部電路供電—當(dāng)用電池為穩(wěn)壓器供電時(shí)（比如說(shuō)在汽車(chē)或便攜式應(yīng)用中），這個(gè)參數(shù)就變得很重要。這個(gè)關(guān)斷電流將是從輸入電源汲取的最小電流。

　　更令人感到困惑的一個(gè)術(shù)語(yǔ)就是“非開(kāi)關(guān)式”電流。這是指穩(wěn)壓器被啟用，但是又未產(chǎn)生輸出電壓時(shí)的輸入電源電流。非開(kāi)關(guān)式電流通常在開(kāi)環(huán)路中測(cè)量，此時(shí)反饋引腳上的電壓足夠高，可以阻止穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)，從而不產(chǎn)生輸出電壓。

　　你也許會(huì)問(wèn)“我為什么要關(guān)心穩(wěn)壓器接通，而又不產(chǎn)生一個(gè)有用輸出時(shí)汲取的電流呢？”簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，你不應(yīng)該關(guān)心這個(gè)電流值，因?yàn)榉€(wěn)壓器不會(huì)在這個(gè)情況下被使用。不過(guò)，至少有兩個(gè)充分的理由使這個(gè)技術(shù)規(guī)格出現(xiàn)在數(shù)據(jù)表中。首先，當(dāng)穩(wěn)壓器處于已知狀態(tài)中時(shí)，非開(kāi)關(guān)式電流可以很好地測(cè)量?jī)?nèi)部電路的健康狀態(tài)，并且在集成電路 （IC） 的生產(chǎn)環(huán)境中可以輕松測(cè)得。其次（也是更加重要的一點(diǎn)），這個(gè)電流是穩(wěn)壓器在無(wú)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所使用總體電源電流的一部分。

　　一個(gè)更加有用的電源電流技術(shù)規(guī)格是無(wú)負(fù)載時(shí)所需要的工作電流。在這個(gè)情況下，轉(zhuǎn)換器正在調(diào)節(jié)輸出電壓，不過(guò)負(fù)載電流為零。很多系統(tǒng)需要在待機(jī)狀態(tài)下有一個(gè)經(jīng)穩(wěn)壓電壓，而在這個(gè)情況下，你需要了解輸入電源所需要的電流數(shù)量。目前，大多數(shù)穩(wěn)壓器在數(shù)據(jù)表中指定這個(gè)電流值。然而，請(qǐng)仔細(xì)檢查這些條件，以確保所列出的電流值實(shí)際上是無(wú)負(fù)載工作電流。

　　很多DC/DC轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)為轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路供電的內(nèi)部低壓降穩(wěn)壓器 （LDO）。在目前的穩(wěn)壓器中，LDO的輸入通常由這個(gè)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)外部引腳提供。它通常被稱為“偏置引腳”，不過(guò)，請(qǐng)先查看數(shù)據(jù)表，以確保轉(zhuǎn)換器上有這個(gè)引腳。當(dāng)這個(gè)輸入被連接至穩(wěn)壓器的輸出上時(shí)，這個(gè)偏置電流作為轉(zhuǎn)換器輸出上的一個(gè)額外負(fù)載。與其它所有負(fù)載一樣，這個(gè)負(fù)載按照輸入電壓與輸出電壓之間的比率向下轉(zhuǎn)換。由于它減少了輸入上的電流，并因此提高了效率，所以一個(gè)首選的連接方式。

　　現(xiàn)在讓我們?cè)倩氐綗o(wú)負(fù)載輸入電流。你有時(shí)在數(shù)據(jù)表中找不到這個(gè)輸入電流，或者它未在你所需要的條件下被指定。在這個(gè)情況下，你可以使用方程式1來(lái)估算出一個(gè)降壓穩(wěn)壓器的無(wú)負(fù)載輸入電流：

　　由于這個(gè)方程式?jīng)]有將轉(zhuǎn)換器中的損耗算在內(nèi)，所以它給出的是一個(gè)最佳情況下的估算值。第一個(gè)被稱為IQ 的數(shù)據(jù)項(xiàng)是我在上一部分中談到的非開(kāi)關(guān)式靜態(tài)電流。下一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，IEN 是進(jìn)入穩(wěn)壓器使能輸入的電流。很多轉(zhuǎn)換器需要一定數(shù)量的偏置電流流入使能輸入。如果使能引腳被連接至輸入電源，以接通穩(wěn)壓器的話，那么你必須將這個(gè)電流考慮在內(nèi)；否則的話，這個(gè)值為零。數(shù)據(jù)項(xiàng)IDIV 是反饋分頻器內(nèi)的電流，使用方程式2，可以很容易地計(jì)算出這個(gè)值：

　　數(shù)據(jù)項(xiàng)IB 代表流入我剛剛談到的偏置輸入的電流。我們以3.5V至36V，3A同步降壓轉(zhuǎn)換器SIMPLE SWITCHER® LM43603為例。這個(gè)數(shù)據(jù)表中有以下這些典型值（表1）。

　　表1：LM43603數(shù)據(jù)表

　　如果你正在將一個(gè)12V輸入轉(zhuǎn)換為一個(gè)3.3V輸出，并且反饋分頻器的總電阻為1M?的話，方程式1和2可給出以下的無(wú)負(fù)載輸入電流值：

　　需要注意的一點(diǎn)是，對(duì)于LM43603來(lái)說(shuō)，如表1中所示，這個(gè)數(shù)據(jù)表中所表示的是一個(gè)典型條件下的無(wú)負(fù)載輸入電流。

　　我計(jì)算出的30µA電流值有點(diǎn)不同，不過(guò)這個(gè)值已經(jīng)十分接近粗略估算值了。

　　這些方程式告訴你無(wú)負(fù)載輸入電流取決于輸入電壓、輸出電壓和其它“靜態(tài)”電流。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，輸入電流會(huì)隨著輸出電壓的增加和輸入電壓的減小而變大。所以，最好的做法就是使用方程式來(lái)估算出無(wú)負(fù)載輸入電流，然后測(cè)量真實(shí)應(yīng)用條件下的實(shí)際值。

　　你還可以使用效率曲線來(lái)計(jì)算DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電流，不過(guò)這個(gè)電流值不是無(wú)負(fù)載情況下的電流值。理論上，無(wú)負(fù)載時(shí)的效率為零，所以，你必須使用我在本文中介紹的方法估算出無(wú)負(fù)載電源電流。在任何其它的負(fù)載條件下，你可以使用數(shù)據(jù)表中的效率曲線，連同方程式3來(lái)完成計(jì)算：

　　在這里，η是所需條件下的效率值。

　　以SIMPLE SWITCHER LM22670 3A降壓穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)表為例，負(fù)載為1.5A，輸入電壓和輸出電壓分別為5.5V和3.3V情況下的效率大約為91%。這使你的輸入電流大約為：

　　使用和估算數(shù)據(jù)表中找到的輸入電流并不難，前提是必須確保你看到的值適用于特定的應(yīng)用條件