DC/DC轉(zhuǎn)換器中最令人困惑靜態(tài)電流解密

　　DC/DC轉(zhuǎn)換器中一個最令人困惑的技術(shù)規(guī)格就是它的靜態(tài)電流，或者說IQ。其中一個原因就是每個廠商都使用不同的專業(yè)術(shù)語和定義來指定同一規(guī)格—這至少對于那些不熟悉開關(guān)穩(wěn)壓器詳細(xì)運行的人是這樣的。

　　在這兩部分系列的第一部分，我將重點談一談輸入電源所需要的，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（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，而不要被專業(yè)術(shù)語分散你的注意力。我們來看一看普通用戶將會感興趣的3個最重要的電源電流。

　　“關(guān)斷電流”通常是指穩(wěn)壓器關(guān)閉時測得的電源電流。在這些情況下，此時標(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。這看起來似乎有點兒奇怪，當(dāng)穩(wěn)壓器關(guān)閉時，它應(yīng)該不需要任何電流，而事實上，很多轉(zhuǎn)換器在關(guān)閉時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)量的偏置電流來為內(nèi)部電路供電—當(dāng)用電池為穩(wěn)壓器供電時（比如說在汽車或便攜式應(yīng)用中），這個參數(shù)就變得很重要。這個關(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術(shù)語就是“非開關(guān)式”電流。這是指穩(wěn)壓器被啟用，但是又未產(chǎn)生輸出電壓時的輸入電源電流。非開關(guān)式電流通常在開環(huán)路中測量，此時反饋引腳上的電壓足夠高，可以阻止穩(wěn)壓器開關(guān)，從而不產(chǎn)生輸出電壓。

　　你也許會問“我為什么要關(guān)心穩(wěn)壓器接通，而又不產(chǎn)生一個有用輸出時汲取的電流呢？”簡單說來，你不應(yīng)該關(guān)心這個電流值，因為穩(wěn)壓器不會在這個情況下被使用。不過，至少有兩個充分的理由使這個技術(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，非開關(guān)式電流可以很好地測量內(nèi)部電路的健康狀態(tài)，并且在集成電路 （IC） 的生產(chǎn)環(huán)境中可以輕松測得。其次（也是更加重要的一點），這個電流是穩(wěn)壓器在無負(fù)載運轉(zhuǎn)時所使用總體電源電流的一部分。

　　一個更加有用的電源電流技術(shù)規(guī)格是無負(fù)載時所需要的工作電流。在這個情況下，轉(zhuǎn)換器正在調(diào)節(jié)輸出電壓，不過負(fù)載電流為零。很多系統(tǒng)需要在待機狀態(tài)下有一個經(jīng)穩(wěn)壓電壓，而在這個情況下，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)表中指定這個電流值。然而，請仔細(xì)檢查這些條件，以確保所列出的電流值實際上是無負(fù)載工作電流。

　　很多DC/DC轉(zhuǎn)換器具有一個為轉(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的輸入通常由這個轉(zhuǎn)換器的一個外部引腳提供。它通常被稱為“偏置引腳”，不過，請先查看數(shù)據(jù)表，以確保轉(zhuǎn)換器上有這個引腳。當(dāng)這個輸入被連接至穩(wěn)壓器的輸出上時，這個偏置電流作為轉(zhuǎn)換器輸出上的一個額外負(fù)載。與其它所有負(fù)載一樣，這個負(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，所以一個首選的連接方式。

　　現(xiàn)在讓我們再回到無負(fù)載輸入電流。你有時在數(shù)據(jù)表中找不到這個輸入電流，或者它未在你所需要的條件下被指定。在這個情況下，你可以使用方程式1來估算出一個降壓穩(wěn)壓器的無負(fù)載輸入電流：

　　由于這個方程式?jīng)]有將轉(zhuǎn)換器中的損耗算在內(nèi)，所以它給出的是一個最佳情況下的估算值。第一個被稱為IQ 的數(shù)據(jù)項是我在上一部分中談到的非開關(guān)式靜態(tài)電流。下一個數(shù)據(jù)項，IEN 是進入穩(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，那么你必須將這個電流考慮在內(nèi)；否則的話，這個值為零。數(shù)據(jù)項IDIV 是反饋分頻器內(nèi)的電流，使用方程式2，可以很容易地計算出這個值：

　　數(shù)據(jù)項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12V輸入轉(zhuǎn)換為一個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可給出以下的無負(fù)載輸入電流值：

　　需要注意的一點是，對于LM43603來說，如表1中所示，這個數(shù)據(jù)表中所表示的是一個典型條件下的無負(fù)載輸入電流。

　　我計算出的30µA電流值有點不同，不過這個值已經(jīng)十分接近粗略估算值了。

　　這些方程式告訴你無負(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。你會發(fā)現(xiàn)，輸入電流會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估算出無負(fù)載輸入電流，然后測量真實應(yīng)用條件下的實際值。

　　你還可以使用效率曲線來計算DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電流，不過這個電流值不是無負(fù)載情況下的電流值。理論上，無負(fù)載時的效率為零，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來完成計算：

　　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