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          DC/DC轉(zhuǎn)換器中最令人困惑靜態(tài)電流解密

          作者: 時間:2017-10-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            DC/DC中一個最令人困惑的技術(shù)規(guī)格就是它的,或者說IQ。其中一個原因就是每個廠商都使用不同的專業(yè)術(shù)語和定義來指定同一規(guī)格—這至少對于那些不熟悉詳細(xì)運行的人是這樣的。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/366422.htm

            在這兩部分系列的第一部分,我將重點談一談輸入電源所需要的,流入降壓穩(wěn)壓器輸入電壓 (VIN) 引腳的電流。當(dāng)研讀數(shù)據(jù)表時(你必須始終以數(shù)據(jù)表為指引?。?,最好關(guān)注輸入電流被采集的條件,而不要被專業(yè)術(shù)語分散你的注意力。我們來看一看普通用戶將會感興趣的3個最重要的電源電流。

            “關(guān)斷電流”通常是指穩(wěn)壓器關(guān)閉時測得的電源電流。在這些情況下,此時標(biāo)稱輸入電壓出現(xiàn),不論使能引腳關(guān)斷所需要的電壓是多少,穩(wěn)壓器的輸出均為0V。這看起來似乎有點兒奇怪,當(dāng)穩(wěn)壓器關(guān)閉時,它應(yīng)該不需要任何電流,而事實上,很多在關(guān)閉時只汲取很少量的泄漏電流。

            然而,某些穩(wěn)壓器需要在關(guān)斷模式中監(jiān)視輸入電壓或精密使能輸入。這些功能需要有限數(shù)量的偏置電流來為內(nèi)部電路供電—當(dāng)用電池為穩(wěn)壓器供電時(比如說在汽車或便攜式應(yīng)用中),這個參數(shù)就變得很重要。這個關(guān)斷電流將是從輸入電源汲取的最小電流。

            更令人感到困惑的一個術(shù)語就是“非開關(guān)式”電流。這是指穩(wěn)壓器被啟用,但是又未產(chǎn)生輸出電壓時的輸入電源電流。非開關(guān)式電流通常在開環(huán)路中測量,此時反饋引腳上的電壓足夠高,可以阻止穩(wěn)壓器開關(guān),從而不產(chǎn)生輸出電壓。

            你也許會問“我為什么要關(guān)心穩(wěn)壓器接通,而又不產(chǎn)生一個有用輸出時汲取的電流呢?”簡單說來,你不應(yīng)該關(guān)心這個電流值,因為穩(wěn)壓器不會在這個情況下被使用。不過,至少有兩個充分的理由使這個技術(shù)規(guī)格出現(xiàn)在數(shù)據(jù)表中。首先,當(dāng)穩(wěn)壓器處于已知狀態(tài)中時,非開關(guān)式電流可以很好地測量內(nèi)部電路的健康狀態(tài),并且在集成電路 (IC) 的生產(chǎn)環(huán)境中可以輕松測得。其次(也是更加重要的一點),這個電流是穩(wěn)壓器在無負(fù)載運轉(zhuǎn)時所使用總體電源電流的一部分。

            一個更加有用的電源電流技術(shù)規(guī)格是無負(fù)載時所需要的工作電流。在這個情況下,轉(zhuǎn)換器正在調(diào)節(jié)輸出電壓,不過負(fù)載電流為零。很多系統(tǒng)需要在待機狀態(tài)下有一個經(jīng)穩(wěn)壓電壓,而在這個情況下,你需要了解輸入電源所需要的電流數(shù)量。目前,大多數(shù)穩(wěn)壓器在數(shù)據(jù)表中指定這個電流值。然而,請仔細(xì)檢查這些條件,以確保所列出的電流值實際上是無負(fù)載工作電流。

            很多DC/DC轉(zhuǎn)換器具有一個為轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路供電的內(nèi)部低壓降穩(wěn)壓器 (LDO)。在目前的穩(wěn)壓器中,LDO的輸入通常由這個轉(zhuǎn)換器的一個外部引腳提供。它通常被稱為“偏置引腳”,不過,請先查看數(shù)據(jù)表,以確保轉(zhuǎn)換器上有這個引腳。當(dāng)這個輸入被連接至穩(wěn)壓器的輸出上時,這個偏置電流作為轉(zhuǎn)換器輸出上的一個額外負(fù)載。與其它所有負(fù)載一樣,這個負(fù)載按照輸入電壓與輸出電壓之間的比率向下轉(zhuǎn)換。由于它減少了輸入上的電流,并因此提高了效率,所以一個首選的連接方式。

            現(xiàn)在讓我們再回到無負(fù)載輸入電流。你有時在數(shù)據(jù)表中找不到這個輸入電流,或者它未在你所需要的條件下被指定。在這個情況下,你可以使用方程式1來估算出一個降壓穩(wěn)壓器的無負(fù)載輸入電流:

            

            由于這個方程式?jīng)]有將轉(zhuǎn)換器中的損耗算在內(nèi),所以它給出的是一個最佳情況下的估算值。第一個被稱為IQ 的數(shù)據(jù)項是我在上一部分中談到的非開關(guān)式。下一個數(shù)據(jù)項,IEN 是進入穩(wěn)壓器使能輸入的電流。很多轉(zhuǎn)換器需要一定數(shù)量的偏置電流流入使能輸入。如果使能引腳被連接至輸入電源,以接通穩(wěn)壓器的話,那么你必須將這個電流考慮在內(nèi);否則的話,這個值為零。數(shù)據(jù)項IDIV 是反饋分頻器內(nèi)的電流,使用方程式2,可以很容易地計算出這個值:

            

            數(shù)據(jù)項IB 代表流入我剛剛談到的偏置輸入的電流。我們以3.5V至36V,3A同步降壓轉(zhuǎn)換器SIMPLE SWITCHER® 為例。這個數(shù)據(jù)表中有以下這些典型值(表1)。

            

            表1:數(shù)據(jù)表

            如果你正在將一個12V輸入轉(zhuǎn)換為一個3.3V輸出,并且反饋分頻器的總電阻為1M?的話,方程式1和2可給出以下的無負(fù)載輸入電流值:

            

            需要注意的一點是,對于來說,如表1中所示,這個數(shù)據(jù)表中所表示的是一個典型條件下的無負(fù)載輸入電流。

            我計算出的30µA電流值有點不同,不過這個值已經(jīng)十分接近粗略估算值了。

            這些方程式告訴你無負(fù)載輸入電流取決于輸入電壓、輸出電壓和其它“靜態(tài)”電流。你會發(fā)現(xiàn),輸入電流會隨著輸出電壓的增加和輸入電壓的減小而變大。所以,最好的做法就是使用方程式來估算出無負(fù)載輸入電流,然后測量真實應(yīng)用條件下的實際值。

            你還可以使用效率曲線來計算DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電流,不過這個電流值不是無負(fù)載情況下的電流值。理論上,無負(fù)載時的效率為零,所以,你必須使用我在本文中介紹的方法估算出無負(fù)載電源電流。在任何其它的負(fù)載條件下,你可以使用數(shù)據(jù)表中的效率曲線,連同方程式3來完成計算:

            

            在這里,η是所需條件下的效率值。

            以SIMPLE SWITCHER LM22670 3A降壓穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)表為例,負(fù)載為1.5A,輸入電壓和輸出電壓分別為5.5V和3.3V情況下的效率大約為91%。這使你的輸入電流大約為:

            

            使用和估算數(shù)據(jù)表中找到的輸入電流并不難,前提是必須確保你看到的值適用于特定的應(yīng)用條件



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