简介
对电池供电应用来说，出色的用户体验有赖于较长的电池寿命和高性能的终端设备。静态电流 (IQ) 是优化这类应用时的重要考量参数，因为低 IQ 即意味着长电池寿命。
本文将介绍升压变换器中静态电流 (IQ) 与关断电流 (ISD) 的区别，并深入探讨如何在电池供电应用中发挥这二者的作用。
电池类型
大多数电池供电应用的电池输出都相对较低，例如单节 AA 电池只有 1.5V 的输出电压 (VOUT)；但与此同时，后端 IC 或附属电路又需要较高的输入电压 (VIN)。为了给 IC 或附属电路提供足够高的 VIN，这些应用通常采用升压变换器（即 Boost 或 Step-up 变换器 ）来提升电池的输出电压。
图 1 显示了几种不同的电池类型，例如圆柱电池、纽扣电池和手机/平板电脑电池。
图1: 电池类型
表 1 显示了常见的电池类型及其典型输出电压。
表 1：电池类型及其典型 VOUT
通常我们根据应用需求来选择电池。但请注意，上述电池中最大 VOUT 为 3.7V，这对许多应用来说可能都是不够的，这也是升压变换器存在的重要性。
升压变换器
MPS 提供多款 同步升压（Boost）变换器，可用于升高电池 VOUT，从而为接收系统提供足够高的 VIN。下文将以 MPS 的超低静态电流（IQ）同步升压变换器 MP28600 为例，重点介绍升压变换器的 ISD 和 IQ 之间的区别。MP28600 是一款具有 nA 级静态电流和 SOT563 (1.6mmx1.6mm) 小尺寸封装的新型 IC 解决方案，非常适合可穿戴设备、工业传感器和电池供电的手持医疗仪器。
关断电流 (ISD)
当 IC 关闭而电池仍连接到系统时，IC 从电池中汲取的电流就称为 ISD。假设 MP28600 的启用信号设置为 0V，将它连接到 VIN 等于 3.3V 的电池上，此时从输入端测得的电流即为 ISD（见图 2）。
图2: 测量 ISD
人们可能很难理解，为什么 IC 关闭了还会消耗电流？ 这是因为某些内部电路（例如启动回路）仍然会向地 (GND) 泄漏少量功率，而这种泄漏会消耗电池电流（见图 3）。
图3: IC 电路中的 ISD
例如在实际生活中， 当您从商店购买了一个电池充电的电子设备，而这个设备已经在货架上放置了相当长的一段时间。那么，一开始您可能根本无法打开它，直到它充满电才能用。这是因为即使没开机，设备 IC 也持续从电池消耗一定量的电流。另外，如果电池过放，而且没有保护功能，则可能会损坏电池，满电容量也会降低。
静态电流 (IQ)
IQ 是 IC 在启用（但不切换）或空载时消耗的电流。该电流也可称为工作静态电流、待机电流和睡眠模式电流。
例如，我们将 MP28600 的使能信号设置为 5V。并将 IC 连接到电池，VIN 为 3.3V。从 MP28600 的输入电压引脚即可测得 IQ（见图 4）。
图4: 测量 IQ
类似的，人们又会疑惑为什么会有 ISD。这是因为，即使没有负载，并且 IC 大部分时间没有切换，但一些内部电路仍需要少量电流以继续运行并维持设备的基本功能。图 5 显示了一个消耗电流的控制回路。
图5: IC 电路中的 IQ
IQ 对于一些在睡眠状态下仍需运行的应用非常重要。我们以一个安全传感器为例进行说明（见图 6）。安全传感器在 99% 的时间中都不会检测到触发警报的物体或危险情况，但它不能关闭。在这种情况下，传感器可以在睡眠模式下运行，并在必要时唤醒。在睡眠模式下，IC 仅消耗少量的电池电量，这个电流就是工作 IQ。IQ 越小，电池寿命越长。
图6: 安全传感器功能框图
结语
随着物联网 (IoT) 设备、便携式应用、医疗仪器和工业传感器的不断进步，电子设备变得更加智能和多样化，低功耗和小尺寸的重要性也愈加凸显。本文以升压变换器 MP28600 为例介绍了静态电流和关断电流之间的差异，设计人员可对其进行优化以适应电池供电应用。
MPS 提供强大的变换器产品系列，可满足各种应用需求。
查看更多技术资源可访问： Resource Center (monolithicpower.cn)