在低压差线性稳压器LDO设计选型中,功耗优化是硬件工程师关注的重点,而Quiescent Current静态电流和Standby Current待机电流作为LDO的核心参数,直接影响电源的效率和电池寿命(采用电池供电时)。接下来就详细讲解这两种电流的定义、特性、影响因素以及选型关注点。
Quiescent Current静态电流,也称为地电流,是LDO输入电流Ii与输出电流Io之间的差值,公式为:
静态电流这个概念基本上所有芯片都有,毕竟芯片有工作的时候就有不工作的时候,工作的时候功耗高,不工作了自然希望它功耗也能跟着降低下来,符合目前的绿色环保大趋势。
Quiescent Current有什么用呢?
这一电流主要用于支持LDO内部电路的偏置,包括带隙参考电压、采样电阻和误差放大器的电流,以及串联调整元件的门极驱动电流。这些电流不直接贡献于输出功率,因此是LDO功耗的重要组成部分。
Quiescent Current有哪些影响因素呢?
对于双极晶体管(如PNP或NPN型LDO),静态电流随输出电流成正比增加,因为BJT是一种电流驱动器件。此外,在Dropout区域(输入输出电压差小于Dropout Voltage 时),静态电流可能因基极与发射极之间的寄生电流路径而进一步增加。对于MOS晶体管(PMOS或NMOS型LDO),静态电流几乎与负载电流无关,保持近似恒定,因为MOS是一种电压驱动器件。静态电流主要由带隙参考、采样电阻和误差放大器的偏置电流决定。
另外环境温度会影响静态电流,特别是在高温下,内部电路的漏电流可能略有增加。
低静态电流是提升LDO效率的关键。例如,在电池供电设备中,降低Iq可延长待机时间。MOS型LDO因其恒定且较低的Iq更适用低功耗应用。所以呢天气热了,抛开电池本身不谈,相当于环境温度高了,芯片的待机功耗也高了,耗电是会更高的。
说完了静态电流我们再说说待机电流Standby Current吧。
Standby Current待机电流是LDO在输出电压被关闭时的输入电流(EN脚拉低)。此时,参考电压和误差放大器不再加载,LDO进入低功耗模式。此时待机电流主要由内部控制电路的最小维持电流组成。待机电流典型值通常远低于静态电流,具体取决于LDO的设计,一般在微安级甚至纳安级。
总结来说静态电流是在正常调节输出电压时的电流,而待机电流仅在LDO输出禁用模式下有效。静态电流包括调整元件的驱动电流,而待机电流主要由内部偏置电路的最低维持电流决定。
那还有一个问题需要思考,LDO什么时候需要禁用?什么时候又不需要禁用呢?他们的适用场景是什么样的呢?
个人总结的是如果你的LDO是用来给MCU供电的,MCU休眠之后如果要保持给MCU一个供电,那LDO就不能工作在shutdown模式下,也就是LDO的输出电流很小,但是不能为0,此时就需要关注静态电流了!