MPS | 靜態(tài)電流和關(guān)斷電流

對(duì)于電池應(yīng)用，相信大家并不陌生，這類應(yīng)用中電池壽命的長(zhǎng)短將直接影響用戶體驗(yàn)，如何在保證產(chǎn)品頻繁使用的同時(shí)盡量延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間就成為很關(guān)鍵的問題。電子產(chǎn)品不管是在關(guān)機(jī)或者睡眠的時(shí)候，芯片都會(huì)從電池抽取一部分電流，減少這部分電流的消耗量將會(huì)提高電池的使用時(shí)間和壽命，這里提到的兩個(gè)電流即關(guān)斷態(tài)電流和靜態(tài)電流，這是絕大部分電源管理芯片都很重要的兩個(gè)規(guī)格指標(biāo)。

這篇文章將通過一顆超低靜態(tài)電流升壓轉(zhuǎn)換器(MP28600)作為例子，來闡述:

1、什么是靜態(tài)電流/關(guān)斷電流；

2、這兩種電流是如何產(chǎn)生的；

3、這兩種電流之間的區(qū)別；

4、對(duì)實(shí)際電子產(chǎn)品應(yīng)用過程中的影響；

常見消費(fèi)電子產(chǎn)品電池類型

電池壽命對(duì)于消費(fèi)電子產(chǎn)品尤其關(guān)鍵，這類電池一般功率較小，電池輸出電壓也比較低，例如1.5V(單節(jié)AA電池)。電池后端電路模塊或者芯片一般都需要高于電池輸出的電壓作為工作電壓，為了實(shí)現(xiàn)從低電壓(電池輸出)到高電壓(后級(jí)電路/芯片輸入)的轉(zhuǎn)換，升壓芯片通常會(huì)被采用。

圖片1展示了常見的一些電池類型，包括圓柱型電池，紐扣電池和手機(jī)/平板電池（非標(biāo)）。

圖1: 常見電池類型

表1展示了對(duì)應(yīng)電池類型的典型輸出電壓。

表1: 常見電池類型和典型輸出電壓

電池類型的選擇取決于不同的電壓要求和形狀尺寸，我們可以看到這幾類電池最高的輸出電壓僅僅為3.7V，這對(duì)于很多應(yīng)用是不夠的，因此升壓芯片就顯得至關(guān)重要了。

升壓轉(zhuǎn)換器

MPS提供豐富的同步升壓轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用于各種不同類型的電池應(yīng)用場(chǎng)景。這篇文章將用MP28600, 一顆超低靜態(tài)電流（600nA）同步升壓轉(zhuǎn)換器(SOT563 1.6mmx1.6mm封裝)作為例子，來闡述靜態(tài)電流和關(guān)斷電流之間的區(qū)別以及如何影響實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)斷電流(ISD)

關(guān)斷電流是芯片從電池抽取的電流，這種電流流動(dòng)發(fā)生于當(dāng)芯片處于關(guān)斷狀態(tài)但仍然和電池保持連接的情況下。如下圖，當(dāng)芯片使能為低(0V)，電池輸出電壓為3V， 芯片輸入端測(cè)得的電流即為關(guān)斷電流。

圖2: 測(cè)量關(guān)斷電流

也許你會(huì)感到奇怪，為什么芯片關(guān)掉了之后仍然會(huì)從電池端抽取并消耗電流呢? 這是因?yàn)樾酒承﹥?nèi)部電路例如連接輸入端的啟動(dòng)回路會(huì)出現(xiàn)漏電至接地端，這部分漏電會(huì)繼續(xù)消耗來自電池的電流。

圖3: 芯片內(nèi)部功能模塊-關(guān)斷電流

以現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際應(yīng)用為例，如果我們從網(wǎng)上或者商城買的電子產(chǎn)品，在商家?guī)熘写娣艜r(shí)間過長(zhǎng)，那么消費(fèi)者拿到手中之后可能會(huì)無法開機(jī)，這是因?yàn)楫?dāng)產(chǎn)品關(guān)機(jī)的時(shí)候，（找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城）內(nèi)部芯片實(shí)際上會(huì)繼續(xù)從電池抽取或者消耗一部分電流，如果電池出現(xiàn)過度放電，會(huì)導(dǎo)致電池電極材料溶解，在沒有保護(hù)的情況下，電池會(huì)發(fā)生不可逆的損壞導(dǎo)致產(chǎn)品可能再也無法成功開機(jī)。

靜態(tài)電流(IQ)

靜態(tài)電流是芯片從電池抽取消耗的電流，在芯片使能但沒有進(jìn)入開關(guān)狀態(tài)或者空載的情況下。靜態(tài)電流有時(shí)候又稱為工作靜態(tài)電流，待機(jī)電流，睡眠模式電流等等。

如下圖（圖4）,當(dāng)芯片(MP28600)使能為高(5V)，芯片和電池保持連接，當(dāng)芯片處于非開關(guān)狀態(tài)或者空載的情況下，從輸入端測(cè)得的電流即為靜態(tài)電流。

圖4: 測(cè)量靜態(tài)電流

芯片在上述狀態(tài)下，內(nèi)部部分功能電路會(huì)一直處于工作狀態(tài)來維持一些最基本的內(nèi)務(wù)功能，這個(gè)內(nèi)務(wù)便會(huì)持續(xù)消耗來自電池端的電流，例如圖5所示的控制回路。

圖5: 芯片內(nèi)部功能模塊-靜態(tài)電流

舉個(gè)例子，下圖(圖6)是一個(gè)安防報(bào)警系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的目的是檢測(cè)物體或者災(zāi)害，當(dāng)災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，但是絕大部分的時(shí)間災(zāi)害都不會(huì)發(fā)生，因此這個(gè)系統(tǒng)99%的時(shí)間都會(huì)處于待機(jī)狀態(tài)，不能關(guān)機(jī)，一旦情況發(fā)生，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)立即從待機(jī)模式醒來并且通過蜂鳴器報(bào)警。在待機(jī)狀態(tài)下，芯片內(nèi)部會(huì)需要電流維持基本電路功能，消耗的靜態(tài)電流越小，那么系統(tǒng)可以待機(jī)的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)。

圖6: 安防報(bào)警系統(tǒng)

這篇文章通過MP28600,一顆超低靜態(tài)電流規(guī)格的同步升壓轉(zhuǎn)換器，來描述了靜態(tài)電流和關(guān)斷電流之間的區(qū)別，通過降低這兩種電流，可以提升系統(tǒng)效率的同時(shí)并有效延長(zhǎng)電池的使用壽命。隨著電子產(chǎn)品越來越智能和多樣化并伴隨著物聯(lián)網(wǎng)，5G，新能源，工業(yè)物聯(lián)的興起，更高效的電源管理變得至關(guān)重要。

審核編輯 黃宇