最小化靜態(tài)電流（ IQ ） 是當(dāng)今降低功耗和管理電池壽命的強(qiáng)制性要求，尤其是在低功耗應(yīng)用中。這個(gè)關(guān)鍵因素與電池供電的設(shè)備特別相關(guān)，例如物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)。這些系統(tǒng)的大部分工作時(shí)間（99% 或更多）都處于待機(jī)或睡眠模式，而 I Q往往是延長(zhǎng)電池壽命的限制因素。精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化超低 I Q電源管理設(shè)備可以將電池壽命延長(zhǎng)數(shù)年，從而實(shí)現(xiàn)更多功能、延長(zhǎng)壽命并降低整體系統(tǒng)成本。

I Q也稱為空載靜態(tài)電流，代表了始終開啟的低功耗系統(tǒng)需要克服的最重要問題。然而，待機(jī) I Q長(zhǎng)期以來一直是一個(gè)問題，因?yàn)?I Q 的降低會(huì)在瞬態(tài)噪聲性能、芯片封裝面積和輸出功率范圍方面進(jìn)行權(quán)衡。這就是為什么 I Q降低被認(rèn)為是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)的原因，需要仔細(xì)重新檢查硅技術(shù)和電路技術(shù)。優(yōu)化 I Q需要解決一系列相互競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)計(jì)問題：在將 I Q降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須滿足瞬態(tài)響應(yīng)、噪聲和精度方面的所有重要性能要求。

超低-IQ設(shè)備

電子設(shè)計(jì)和技術(shù)的最新進(jìn)展降低了大多數(shù)相關(guān)電源管理構(gòu)建塊的IQ，例如 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、電源開關(guān)、低壓降穩(wěn)壓器和監(jiān)控器，從而使這些設(shè)備在關(guān)鍵設(shè)備中得到廣泛使用，例如工業(yè)儀表應(yīng)用、汽車傳感器和可穿戴設(shè)備。為了在電源中實(shí)現(xiàn)超低 I Q，德州儀器 （TI） 幾十年來一直在投資開發(fā)省時(shí)且經(jīng)濟(jì)高效的創(chuàng)新解決方案。

“我們幫助工程師應(yīng)對(duì)電源設(shè)計(jì)中的低 I Q挑戰(zhàn)的方法有三方面，”TI 升壓和多通道 DC/DC 副總裁兼總經(jīng)理 Cecelia Smith 在新聞發(fā)布會(huì)上說。“首先，我們通過工藝技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)低功耗和始終開啟，該工藝通過非常創(chuàng)新的控制 IP 拓?fù)溽槍?duì)超低泄漏進(jìn)行了優(yōu)化。接下來，通過創(chuàng)新的快速喚醒比較器和零 I Q反饋控制，我們可以在不影響低功耗的情況下實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。最后，對(duì)于空間最受限的應(yīng)用，我們?cè)诳s小的外形尺寸內(nèi)完成所有這些事情。”

TI 最近推出了三款新的行業(yè)低IQ產(chǎn)品，針對(duì)工業(yè)、汽車和任何低IQ應(yīng)用。第一款產(chǎn)品是 TPS61094，這是一款雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。據(jù) TI 稱，它實(shí)現(xiàn)了低至 60 nA 的靜態(tài)電流并集成了超級(jí)電容器充電功能，為工程師提供了支持備用電源應(yīng)用的能力，例如智能電表（見圖 1）。考慮到該器件的高集成度，整個(gè)解決方案的尺寸非常小。

據(jù) TI 稱，憑借60nA 的低 I Q，TPS61094 將幫助工程師將電池壽命延長(zhǎng)多達(dá) 20%。例如，設(shè)計(jì)工程師可以使用該轉(zhuǎn)換器來運(yùn)行由單個(gè)電池供電的智能電表 10 年或更長(zhǎng)時(shí)間。此外，這在降低運(yùn)營(yíng)成本方面提供了非常大的節(jié)省，因?yàn)樵摲?wù)不必經(jīng)常到現(xiàn)場(chǎng)更換電池。除了低 I Q 之外，TPS61094 還實(shí)現(xiàn)了 96% 的非常高的效率。TPS61094 還可以在升壓操作中支持更高的輸出電流，從而支持不同的無線電標(biāo)準(zhǔn)，例如窄帶物聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙和更新的無線協(xié)議。

“通過將降壓充電器和升壓轉(zhuǎn)換器集成到一個(gè)具有雙向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共享一個(gè)電感器和一個(gè)輸入/輸出電容的 IC 中，組件數(shù)量最多可減少 50%，從而釋放電路板空間并實(shí)現(xiàn)緊湊的設(shè)計(jì)，”說史密斯。

第二款新型低 I Q產(chǎn)品是 LMR43620，這是一款 36V、2A 同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有業(yè)界最佳尺寸和 I Q，適用于非常廣泛的低功耗、寬輸入電壓工業(yè)和汽車應(yīng)用。 該器件是業(yè)界第一款寬-V IN降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)有小于3μAI Q在150?CT J最大。

“如果我不得不對(duì)這款設(shè)備說一件事，那就是在 150?C 結(jié)溫下將空載工作電流保持在 3 mA 以下是我們團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重大成就，因此我們?yōu)檫@款設(shè)備感到非常自豪，”Troy 說Coleman，TI 電源開關(guān)、接口和照明副總裁兼總經(jīng)理。

LMR43620 采用 2 × 2mm 低電磁干擾 （EMI） HotRod 封裝，是此類降壓轉(zhuǎn)換器中最小的封裝。該封裝帶有可潤(rùn)濕側(cè)翼和用于汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)部補(bǔ)償，例如觸控式信息娛樂系統(tǒng)（見圖 2）。盡管尺寸非常小，但它仍然可以在非常高的環(huán)境溫度環(huán)境下運(yùn)行，并具有穩(wěn)定的熱性能。

LMR43620 與 LMR43610（36 V、1 A）、LMR36506（65 V、600 mA）和 LMR36503（65 V、300 mA）引腳兼容，可幫助客戶簡(jiǎn)化各種應(yīng)用的設(shè)計(jì)。所有器件均具有工業(yè)和汽車認(rèn)證版本。

除了 HotRod 封裝外，LMR43620 還支持多項(xiàng)用于實(shí)現(xiàn)低 EMI 性能的附加功能，包括擴(kuò)頻、引腳可選、強(qiáng)制 PWM 模式和頻率同步。由于其超低 I Q，該器件可以在 1 mA 時(shí)實(shí)現(xiàn)超過 85% 的效率。

TI 推出的第三款新產(chǎn)品是理想二極管控制器系列。今天，進(jìn)入汽車的電子產(chǎn)品（LED 照明、信息娛樂集群、USB 集線器以及遠(yuǎn)程進(jìn)入等永遠(yuǎn)在線功能）的數(shù)量正在急劇增加。所有這些新的電子產(chǎn)品都需要一個(gè)足夠小、高效且足夠快的保護(hù)系統(tǒng)。

“我們?nèi)碌?LM74720 系列理想二極管控制器使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)最低的功耗、最快的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間以實(shí)現(xiàn)反向電池保護(hù)，以及最小的解決方案尺寸，而不會(huì)影響所需的系統(tǒng)級(jí)保護(hù)汽車應(yīng)用，”科爾曼說。