标签: 静态电流

静态电流 （ 1 ） 什么是静态电流？ 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。 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 lT 显著降低（例如 100uA), 则 PD 将为： 在此示例中，静态电流几乎贡献了 50% 的功耗。 您可能会想，“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。 电流限制 （ 1 ）限流结构 （ 2 ）砖墙电流限制 砖墙电流限制中，已定义电流上限， LDO 会逐渐增大供应电流，直至达到电流限制。一旦超过电流限制，输出电压不再进行调节，并由负载电路的电阻 (RLOAD) 和输出电流限制 (ILIMIT) 确定（公式 1 ）： （ 3 ）折返电流限制 防止出现反向电流 （ 1 ） 理论 在大多数低压降稳压器 LDO) 中，电流沿特定方向流动，电流方向错误会产生重大问题！反向电流是指从 VOT 流向 VN 而不是从 VN 流向 VOT 的电流。这种电流通常会穿过 LDO 的体二极管，而不会流过正常的导电通道，有可能引发长期可靠性问题甚至会损坏器件。 （ 2 ） 使用肖特基二极管 （ 3 ） 在 LDO 之前使用二极管 （ 4 ） 额外增加一个 FET 本人学习笔记公众号，将在上面分享学习记录与心得： 公众号名称：硬件之路学习笔记

  今天来说说静态电流的概念，总是说静态电流，但是说归说，还是对于我们来说，必须了解这当中的内涵与实质，看了一下玉龙兄的汽车静态电流的文章，还是比较好的文章。   首先我们先来了解一下这个方面的概念再来说说静态电流比较合适。   静态电流也叫暗电流， 所谓暗电流(之所以叫它暗电流，是因为英文称之为Dark Current，故直译为暗电流)。是指点火开关在ＯＦＦ的位置（汽车无工作状态）时，仍然在流动的电流．正因为这些暗电流的存在，以及电瓶自然的放电，车辆长期停放则电瓶容量不足，从而导致汽车无法启动．   那么，为什么要有暗电流的存在呢？其一，一些电器设备为了保持数据的记忆功能，必须长期供电．这些电器主要指电脑控制单元．比如音响（记忆上次听过的频段，ＣＤ的曲目）；还有空调（记忆风向风速的设定）．其二，一些防盗用传感器需要长期供电，以保证全天候的监视功能．      一般的车暗电流不超为20mA，但越是高级的车，由于电器设备的增多，暗电流也同时增大．随着汽车电器设备的增加，以及电瓶容量的增大，似乎今后汽车的暗电流将会越来越大．   如何防止暗电流引起的电瓶过度放电，就显得尤其重要了。 我们知道汽车电池一般标有12V36AH这样的电压和容量的参数，而且一般在冬天长时间不开的时候，电池电量可能不足引起无法启动的情况。 实际上汽车在停止时，拔出钥匙后，仍然存在着一定的电流，这个就可以作为我们普通的静态电流。 在这里我们给出这样一个定义：在汽车上所有开关都处在断开状态下蓄电池的供出电流，即汽车中所有的子模块中，直接连接在“常火”线上且常闭负载引起的的对蓄电池的不断电的电流需求。 我们可以大致这样划分： 负载漏电流 ------常火电线上所有连接的（包括线束，电子模块）的绝缘漏电流。 蓄电池本身漏电流 ------蓄电池正负极桩间的因空气、水蒸气、尘埃而形成的漏电流。 ------异性电极对空气中异性带电粒子的中和电流。 其中后两项随着电池工艺的提高和内部环境的优化，是可以不断的被提高的。而前一项确实任重而道远的，因为随着汽车电子化程度的提高，越来越多的电子装置被安装在汽车上，这个任务变得越来越艰巨。 我们首先看一下汽车电子线路的 汽车线路一般采用单线制、用电设备并联、负极搭铁、线路有颜色和编号加以区分，并以点火开关为中心将全车电路分成几条主干线 蓄电池火线（BATT或KL30） 从蓄电池正极引出直通熔断器盒（或蓄电池火线接起动机火线接线柱），引出较细的火线。 点火仪表指示灯线（IGN或KL15） 点火开关在ON（工作）和ST（起动）挡才有电的电线。 专用线（ACC或KL15A线） 用于发动机不工作时需要接入的电器，如收放机、点烟器等。点火开关单独设置一挡予以供电，但发动机运行时收音机等仍需接入与点火仪表指示灯等同时工作，所以点火开关触刀与触点的接触结构要作特殊设计。 搭铁线（GND或KL31） 以元件和车架金属部分作为一根公共导线的接线方法称为单线制，将机体与电器相接的部位称为搭铁或接地。为了保证起动时减少线路接触压降，蓄电池极桩夹头、车架与发动机机体都接上大截面积的搭铁线，并将接触部位彻底除锈、去漆、拧紧。 注意：搭铁点分布在汽车全身，由于不同金属相接（如铁、铜与铝、铅与铁），形成电极电位差，有些搭铁部位容易沾染泥水、油污或生锈，有些搭铁部位是很薄的钣金件，都可能引起搭铁不良。 我们在设计模块的时候的，一定要注意负载的分级设计管理： 哪些负载不受钥匙制约？ 哪些负载必须在发动机起动后才可以工作？ 哪些在系统电压偏低时自动退出工作？ 哪些在系统电压偏高时自动退出工作？ 因此对于各个模块要分布负载的各个电源。 对于一些功能的划分大概需要区分： 电子时钟的计时电路，其显示负载可由点火开关控制； 电子防盗的侦测部分，其报警输出负载平时不耗电； 遥控电路的接收部分，其执行电路平时不耗电； 其它的电子模块对于操作的记忆则通常可由芯片存储记忆，失电后不丢失，加电重新调出，数据在保持 在这里首先分析了负载和分电，如果有机会可以调度模块内启动和响应的电流情况。   然而对于当中的模块的静态电流确实需要加以注意设计之中哪些方面是需要注意的地方。 就模块而言，在确定需求后（直接在模块需求书中就有定义），对于我们硬件工程师来说需要做的工作就很多了。首先我们要确定哪些是休眠模式（Sleep current） 确定了休眠模式我们就要找出那些不管是否在这种模式下存在的漏电流，然后分析我们如果检测如何信号来摆脱漏电流的情况，是采用中断还是采样的方式。 因为我们对所有的开关信号提供上拉的情况下，势必存在着比较大的漏电流，因此如果我们不能对这些开关进行关断的话，漏电流的情况足以让我们的参数超标。 一般电流可以分为：电容充电，MCU状态1内部RC状态，MCU2外部晶振状态。 静态电流=常态漏电流+检测期间电流积分×检测时间/总周期。     最后抛出一个概念，那就是对于汽车来说，静态电流有没有标准。用一张图来说明当中的概念。    

一、前言 在智能终端高速发展的今天，如何延长电池的使用寿命就成为了电子设计人员的重要课题。目前市面上的MCU等处理器处于休眠模式时，功耗可以达到1uA以内。由于设备大部分时间处于休眠状态，因此线性稳压器LDO的静态工作电流就决定了电池的使用寿命。 上海英联电子推出了UM153XX、UM154XX系列超低静态工作电流的LDO，其典型值仅有1.2uA（Vin=5V）。适用于穿戴式产品、便携式产品以及需要备份电池供电的设备，可以有效延长电池使用寿命。 二、UM153XX、UM154XX的重要参数 英联的UM153XX、154XX系列是超低静态工作电流的电压稳压器(其原理框图见图1),可使用1μF以上的陶瓷电容器作为输出电容。输入电压范围：2.2V～5.5V，输出电压范围为1.3V～5V。 图1：超低静态工作电流LDO的原理框图 UM153XX系列提供两种封装供客户选择，SOT23-3、SOT89-3，与市面同类型芯片兼容。UM154XX系列带有使能管脚，封装为SOT23-5。，其主要参数如表1所示： 表1：特性参数表 1、静态电流Iq 静态电流为输出电流与输如电流的差，LDO的效率与输入、输出电压和静态工作电流有关。效率可由以下公式算出： 效率=(Vo×Io)/((Io+Iq)×Vin)×100% 由公式可看出，当LDO处于轻负载情况下，静态电流就显得尤为重要，Iq值越小，效率越高。图2为UM153XX系列LDO的Iq值在不同输入电压情况下与同类低功耗LDO的对比，由图2可看出，UM153XX在低压供电情况下，有明显的优势。 图2：静态工作电流随输入电压变化图 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 2、动态负载调整（△VOUT） 当输入电压一定时，输出电压随负载电流的变化而产生的变化量。只要负载电流变化缓慢，大多数LDO都能轻松地保持输出电压接近恒定不变。然而，当负载电流快速改变时，输出电压也将随之改变。当负载电流发生变化时，输出电压的改变量决定负载瞬态性能。当负载电流由1mA瞬时变为100mA时，UM153XX系列LDO的输出电压变化量仅为10mV。 图3：负载瞬态响应 3、压差（△VDO） 压差可表示为Vdrop，是指保持电压稳定所需的输入电压与输出电压之间的最小差值。当输入电压下降到一定程度时，输出电压将不能维持在一恒定值。其具体算法如下： 输入电压为VIN = VOUT(s)＋1.0 V时的输出电压值为VOUT3，缓慢降低输入电压（VIN），当输出电压降至为VOUT3的98%时，此时的输入电压（VIN1）与输出电压的差即为输入输出电压差：Vdrop = VIN1－（VOUT3×0.98） 压差应尽可能小，以使功耗最小，效率最高。负载电流和结点温度会影响这个压差。最大压差值应在整个工作温度范围和负载电流条件下加以规定。在非调整区域，Vdrop的值呈线性变化，图4为UM15333的压差随输出电流变化的曲线图。 图4：Vdrop曲线图 4、过载电流保护 UM153XX系列LDO为了保护输出晶体管免受过大的输出电流，以及VOUT管脚—GND管脚之间短路的影响，内置了过载电流保护电路。最大限流300mA，负载电流小于限流时，输出电压即可恢复为正常值。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 三、应用注意事项 1、电容的选择 输出电容及其等效串联电阻ESR，将影响环路稳定性和对负载电流瞬态变化的响应性能。为了确保输出的稳定性，如果使用1μF输出电容，请尽量选用ESR值为0.3Ω或以下的，推荐X7R或X5R陶瓷电容。另外，LDO要求使用输入和输出电容来滤除噪声和控制负载瞬态变化，输入电容器因应用电路的不同所需要的容值也不同。电容值越大，LDO的瞬态响应性能越好，缺点是会延长启动时间。在电源的阻抗偏高的情况下，当IC的输入端未接电容或所接电容值很小时，会发生振荡，请加以注意。 2、封装的选择 SOT23-3的最大额定功率为0.4W，SOT89-3的最大额定功率为1W，SOT23-5的最大额定功率为0.6W。请注意输入、输出电压以及负载电流的使用条件，避免IC内的功耗超过封装的容许功耗。 3、PCB布线 重点要考虑噪声、纹波和散热问题，尽可能将输出电容（CL）接在VOUT-VSS管脚的附近，将输入电容（CIN）接在VIN-VSS管脚的附近，LDO和电容要使用同一铜层铺地，尽量增加地面积。 图5：PCB布线设计 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载