4nA的静态电流怎么测？6位半的电流表怼上来

第6:00分开始测静态电流

上面的视频中，测静态电流时，妮姐在输出端接入了高于Vin的电压（2.8V），大家猜猜这是为什么呢？

答案

点击下方空缺处得到答案

让电源芯片处在非开关状态下

这就与静态电流的定义有关——在空载时，非开关模式但已启用状态下花费的电流，也是芯片自身的花费电流，称之为静态电流IQ。

Q

为什么要关心静态电流呢？

这就得从终端运用提及了。

随着智能化、便携化的遍及，越来越多的设备采取电池供电。
常日这些设备还有一个共同点：永劫光处于待机或休眠模式。
对付电池供电的运用来说，永劫光的待机或休眠，其电池运行韶光可能因静态电流的影响产生数年之差。
有研究表明，在智能电表中，如果利用60nA的超低静态电流升压转换器，电池的运行韶光可达10年之久。

除此之外，像智好手表的充电、智能门锁的电池电量等等，都和静态电流有关，绝不夸年夜的说影响了日常智能扮装备中电池的运行韶光。

Q

如何测静态电流呢？

就以TI新推出的超低静态电流TPS61094EVM评估板为例。

测静态电流有两个把稳事变：

1）静态电流丈量的是事情电流，而不是关机电流，因此设备必须处于开启状态。

2）静态电流只有在省电模式、或是休眠模式下才故意义，设备事情的时候测就没意义了。

TPS61094是具有超级电容管理功能的 60nA 静态电流升压转换器。
60nA是指在升压模式或降压充电模式下的静态电流大小。
除此之外，在逼迫旁路模式下，静态电流仅只有 4nA。

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无论哪种模式，都须要将TPS61094处在非开关状态，便是开头提到的，在输出侧加上高于输入的电压。

TPS61094有多种事情模式，在评估板上可以通过设计EN和MODE进行选择模式。
在用户手册上有详细的解释：

如果要测试升压模式下的静态电流：

第一步，就须要设置EN、MODE均为1

第二步，Vin给2.5V的输入

第三步，Vout加上2.8V的电压，同时将电流表串入电源中。

这时，电流表的读数便是升压模式下的静态电流大小了。

同样的，要测试旁路模式的静态电流，就须要设置EN、MODE均为0，同时在输入2.5V电压线路中串入电流表，即可得静态电流了。

从测试的结果看，TPS61094数据手册上写的是真的，真的，真的很低。

Boost模式静态电流曲线

旁路模式静态电流曲线

TPS61094的优点还远不止静态电流低，下面的这几点也非常亮眼：

1

宽电压范围和电流范围：

0.7V 至 5.5V 输入电压范围

2

较高的效率和功率容量：

Vin = 3V、Vout = 3.6V 且 Iout = 10A 时效率高达 92.3%

Vin = 3V、Vout = 3.6V 且 Iout = 100mA 时效率高达 96.3%

3

丰富的保护特性：

输出短路保护

热关断保护

4

可编程输入电流限定（ICL）和动态电压调节（DVS），尽可能的提高电池容量和寿命

Q

降落静态电流有什么难的？

降落静态电流有着以下几个方面的难点：

1）瞬态相应

电源精度常日会受到瞬态相应的限定，而低 IQ器件内部寄生电容器须要以相对较小的电流充电至新的事情点，因此相应韶光比较长。

TPS61094 监测输出真个dv/dt 斜率，并在任一给定时刻调度其调节行为以优化瞬态性能。
这样可以快速地检测输出电压降，同时保持低IQ。

另一项技能利用快速启动电路。
通过缩短采样保持基准系统的启动韶光，带隙核心和比例放大器电路的导通韶光显著缩短。
这样提高了开关韶光比，从而将均匀电流降落至纳安级范围内，同时保持噪声和精度水平。

为了改进线路瞬态相应，前馈技能以节能的办法运用于电压调节环路。
利用瞬态检测电路调节偏置电流或使能电路，进一步减小输出电压骤降，并缩短稳定韶光。

2）纹波

另一种实现较低IQ 的方法是根据负载电流进入不同的节电模式。
只管这些模式之间的转换常日是自动发生的，但实现和性能却有很大的差异。
在节电模式之间转换期间的电压纹波和输出电压精度尤其要关注。

由于每种节电模式下的事情条件（例如在偏差放大器中）常日是不同的，因此调度到不同事情点所需的转换韶光会直接导致输出电压产生偏差。
此外，较低偏置电流下的比较器延迟较长，这可能导致电压阈值和零电流检测不准确，进而可能导致更高的输出电压纹波。

降落纹波方法之一是大程度地减小开关周期中发送到输出真个能量包。

3）芯片尺寸和解决方案面积

IQ降落也可能导致更大的无源器件或 IC 封装尺寸所需的电路板面积增加。
在对IQ小于 1A 的芯片拆卸目视检讨时，电阻器和电容器占内部非场效应晶体管 (FET) 芯片面积的 20% 以上。

TI在2021年发布了TPS7A02 晶片级的封装，使得IQ-封装面积-效率FOM做到了LDO行业非常低的水平，小于10 nA-mm2。

上面3个方面的问题，是我们会第一韶光想到的。
然而在降落IQ的过程中，还会有噪声、泄露和亚阈值操作等问题。
在《在低功耗运用中战胜低IQ寻衅》白皮书中，有更多的先容以及办理方案，感兴趣的可以点击阅读：

https://www.ti.com.cn/cn/lit/wp/zhcy154a/zhcy154a.pdf

低静态电流是低功耗 DC/DC 转换器的主要设计参数，也是电源发展趋势之一。
越来越多的项目已经重视静态电流了。
基于TI TPS61094可以做哪些项目呢，下期精彩内容连续。

END

转载自：达尔闻说

文章来源于4nA的静态电流怎么测？6位半的电流表怼上来

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/WVLSLlmR7GtPnQgrs-jTOg