超低靜態(tài)電流LDO穩(wěn)壓器最佳選型詳解

　　下面將更密切地審視數(shù)據(jù)表中的靜態(tài)電流規(guī)格與實(shí)際測(cè)量結(jié)果的比較。在某些情況下，數(shù)據(jù)表中標(biāo)明的數(shù)據(jù)可能會(huì)與實(shí)際測(cè)量值差異極大。我們將確定要查看的某些參數(shù)，從而避免電流消耗超出預(yù)計(jì)。

　　例如，我們可以考慮都帶有自適應(yīng)接地電流配置的兩款極相似的LDO：典型IQ為10 μA的NCP702及典型IQ為11 μA的某LDO競(jìng)爭(zhēng)器件。表2顯示了IOUT為0 μA時(shí)數(shù)據(jù)表靜態(tài)電流值及IOUT為10 μA和50 μA的實(shí)際接地電流消耗測(cè)量值。

　　表2：安森美半導(dǎo)體NCP702及LDO競(jìng)爭(zhēng)測(cè)量值與數(shù)據(jù)表值比較

　　在NCP702的案例中，IOUT為10 μA時(shí)測(cè)得的IGND值與數(shù)據(jù)表中的IQ值極為接近。相比較而言，競(jìng)爭(zhēng)器件在IOUT為10 μA時(shí)的實(shí)際IGND測(cè)量值要比數(shù)據(jù)表中的IQ值高出約49%。

　　靜態(tài)電流的差異對(duì)電池使用時(shí)間到底有多大的影響？這個(gè)問(wèn)題還不能簡(jiǎn)單而論，它跟LDO的具體終端應(yīng)用有關(guān)。安森美半導(dǎo)體以使用LDO將電池電壓向下轉(zhuǎn)換并為負(fù)載提供電流的應(yīng)用為例，基于NCP702和上述LDO競(jìng)爭(zhēng)器件進(jìn)行了測(cè)試比較。結(jié)果顯示，在IOUT為40 μA的輕載條件下，NCP702節(jié)省能耗約20%。但較大負(fù)載時(shí)，由于LED接地電流相對(duì)于從電池吸收的輸出電流較小，就沒(méi)有明顯的節(jié)省能耗優(yōu)勢(shì)了。

　　負(fù)載電流變化對(duì)電池使用時(shí)間的影響

　　LDO輸出電流極少保持恒定，我們可以擴(kuò)展研究范圍，考慮負(fù)載電流變化的情況。通常在這類(lèi)應(yīng)用中，采用LDO穩(wěn)壓器供電的電路會(huì)在休眠模式與工作模式之間轉(zhuǎn)換。例如，圖8顯示了占空比為10%的某應(yīng)用的負(fù)載電流特性。負(fù)載在休眠模式下消耗40 μA電流，工作模式下電流消耗為100 mA。在輸出電流為40 μA時(shí)，NCP702將增加11.1 μA的接地電流，故總電池電流為51.1 μA。相同輸出電流時(shí)，LDO競(jìng)爭(zhēng)器件增加的接地電流為21.4 μA，相應(yīng)消耗的總電池電流為61.4 μA。兩者之間相差20.2%。這表示在休眠模式下NCL704能節(jié)省電池電量消耗。圖9顯示的則是NCP702在不同占空比時(shí)能夠節(jié)省的電池電量。

　　圖8：負(fù)載電流特性示例

　　圖9：不同占空比時(shí)節(jié)省的電池電量
LDO進(jìn)入壓降區(qū)時(shí)的接地電流

　　LDO另一項(xiàng)很重要但又常常被輕視的參數(shù)就是LDO在進(jìn)入壓降條件下的接地電流消耗。在鋰離子電池或鋰聚合物電池供電的產(chǎn)品中，常見(jiàn)使用LDO來(lái)高能效地對(duì)電源穩(wěn)壓，產(chǎn)生3.3 V或3.1 V輸出電壓。然而，隨著電池放電，電池電壓衰減，LDO的輸入電壓VIN可能接近輸出電壓VOUT，到達(dá)LDO穩(wěn)壓器進(jìn)入壓降區(qū)的那個(gè)點(diǎn)。在這種情況下，市場(chǎng)上的大多數(shù)超低IQ LDO將開(kāi)始消耗明顯高得多的接地電流，超出數(shù)據(jù)表中標(biāo)出的值。圖10所示的不同輸入電壓條件下的IGND關(guān)系圖可以說(shuō)明這一點(diǎn)。

　　圖10：IGND vs. VIN示例

　　如圖10所示，在壓降區(qū)，LDO開(kāi)始消耗多達(dá)100 μA電流。為了在功率敏感型應(yīng)用中解決這個(gè)問(wèn)題，建議增加帶可調(diào)節(jié)遲滯特性的極低功率監(jiān)控器，用于在負(fù)載移除后恢復(fù)電池電壓。在某些遲滯特性不充足的情況下，帶閂鎖輸出的其它電壓檢測(cè)器可能更適合。但這將導(dǎo)致需要使用按鈕或來(lái)自電池充電控制器的信息來(lái)清除閂鎖。

　　安森美半導(dǎo)體最新世代的超低IQ LDO整合了集成壓降條件檢測(cè)器，可以防止低輸入電壓條件下接地電流上升。集成了這種理念的器件包括NCP702和NCP4681等。

　　小結(jié)：

　　傳統(tǒng)上，改善LDO穩(wěn)壓器的電流消耗表示要損及動(dòng)態(tài)性能。新的工藝技術(shù)及設(shè)計(jì)技巧帶來(lái)像安森美半導(dǎo)體提供的系列超低靜態(tài)電流LDO穩(wěn)壓器能夠更好地結(jié)合低靜態(tài)電流和動(dòng)態(tài)性能。本文指出了設(shè)計(jì)人員在選擇LDO時(shí)應(yīng)該顧及的一些因素，包括密切注意LDO數(shù)據(jù)表，理解器件的具體工作特性，進(jìn)行根據(jù)應(yīng)用的關(guān)鍵要求選擇適合的方案。

　　表3：安森美半導(dǎo)體超低IQ LDO穩(wěn)壓器產(chǎn)品系列（*表示工作模式可藉AE引腳來(lái)選擇）