超低靜態電流LDO穩壓器最佳選型詳解

　　下面將更密切地審視數據表中的靜態電流規格與實際測量結果的比較。在某些情況下，數據表中標明的數據可能會與實際測量值差異極大。我們將確定要查看的某些參數，從而避免電流消耗超出預計。

　　例如，我們可以考慮都帶有自適應接地電流配置的兩款極相似的LDO：典型IQ為10 μA的NCP702及典型IQ為11 μA的某LDO競爭器件。表2顯示了IOUT為0 μA時數據表靜態電流值及IOUT為10 μA和50 μA的實際接地電流消耗測量值。

　　表2：安森美半導體NCP702及LDO競爭測量值與數據表值比較

　　在NCP702的案例中，IOUT為10 μA時測得的IGND值與數據表中的IQ值極為接近。相比較而言，競爭器件在IOUT為10 μA時的實際IGND測量值要比數據表中的IQ值高出約49%。

　　靜態電流的差異對電池使用時間到底有多大的影響？這個問題還不能簡單而論，它跟LDO的具體終端應用有關。安森美半導體以使用LDO將電池電壓向下轉換并為負載提供電流的應用為例，基于NCP702和上述LDO競爭器件進行了測試比較。結果顯示，在IOUT為40 μA的輕載條件下，NCP702節省能耗約20%。但較大負載時，由于LED接地電流相對于從電池吸收的輸出電流較小，就沒有明顯的節省能耗優勢了。

　　負載電流變化對電池使用時間的影響

　　LDO輸出電流極少保持恒定，我們可以擴展研究范圍，考慮負載電流變化的情況。通常在這類應用中，采用LDO穩壓器供電的電路會在休眠模式與工作模式之間轉換。例如，圖8顯示了占空比為10%的某應用的負載電流特性。負載在休眠模式下消耗40 μA電流，工作模式下電流消耗為100 mA。在輸出電流為40 μA時，NCP702將增加11.1 μA的接地電流，故總電池電流為51.1 μA。相同輸出電流時，LDO競爭器件增加的接地電流為21.4 μA，相應消耗的總電池電流為61.4 μA。兩者之間相差20.2%。這表示在休眠模式下NCL704能節省電池電量消耗。圖9顯示的則是NCP702在不同占空比時能夠節省的電池電量。

　　圖8：負載電流特性示例

　　圖9：不同占空比時節省的電池電量
LDO進入壓降區時的接地電流

　　LDO另一項很重要但又常常被輕視的參數就是LDO在進入壓降條件下的接地電流消耗。在鋰離子電池或鋰聚合物電池供電的產品中，常見使用LDO來高能效地對電源穩壓，產生3.3 V或3.1 V輸出電壓。然而，隨著電池放電，電池電壓衰減，LDO的輸入電壓VIN可能接近輸出電壓VOUT，到達LDO穩壓器進入壓降區的那個點。在這種情況下，市場上的大多數超低IQ LDO將開始消耗明顯高得多的接地電流，超出數據表中標出的值。圖10所示的不同輸入電壓條件下的IGND關系圖可以說明這一點。

　　圖10：IGND vs. VIN示例

　　如圖10所示，在壓降區，LDO開始消耗多達100 μA電流。為了在功率敏感型應用中解決這個問題，建議增加帶可調節遲滯特性的極低功率監控器，用于在負載移除后恢復電池電壓。在某些遲滯特性不充足的情況下，帶閂鎖輸出的其它電壓檢測器可能更適合。但這將導致需要使用按鈕或來自電池充電控制器的信息來清除閂鎖。

　　安森美半導體最新世代的超低IQ LDO整合了集成壓降條件檢測器，可以防止低輸入電壓條件下接地電流上升。集成了這種理念的器件包括NCP702和NCP4681等。

　　小結：

　　傳統上，改善LDO穩壓器的電流消耗表示要損及動態性能。新的工藝技術及設計技巧帶來像安森美半導體提供的系列超低靜態電流LDO穩壓器能夠更好地結合低靜態電流和動態性能。本文指出了設計人員在選擇LDO時應該顧及的一些因素，包括密切注意LDO數據表，理解器件的具體工作特性，進行根據應用的關鍵要求選擇適合的方案。

　　表3：安森美半導體超低IQ LDO穩壓器產品系列（*表示工作模式可藉AE引腳來選擇）