TI 白皮书《Iq：何谓 Iq 以及如何使用》

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引言
     器件的静态电流即 IQ 是进行一个低功耗、高效能设计时很重要但却常常被误用的参数。许多电池供电型应用中，轻负载或者无负载待机状态下，电池提供的电流决定了系统的总运行时间。在集成开关转换器中，IQ 仅为该电池电流的一部分。本文将介绍 IQ 的定义，说明其测量方法，介绍何谓 IQ 以及不应使用它的情况，并说明避免常见测量误差的同时如何使用 IQ 的一些设计考虑。本文适用于所有德州仪器（TI）TPS61xxx、TPS62xxx 或者 TPS650xx 器件。
何谓 IQ
        除非说明书中专门说明，否则所有 IQ 的定义都为：无负载、非开关但却有效的状态下由 IC 吸取的电流。“无负载”是指无电流让 IC 输出。一般而言，它是通过降压转换器上SW 引脚，或者通过升压转换器上VOUT 引脚输出的电流。所有IQ 都只通过 IC 内部流向接地。“非开关”是指 IC 中无电源开关为开启状态（关闭）。它包括主开关或者控制开关，如果两者都集成到IC 中，则还包括同步整流器。换句话讲，IC 处于一种高阻抗状态下，其具有一个与输出端彻底断开的功率级（一些无法关闭器件上的集成 MOSFET 体二极管除外）。“有效”是指 IC 通过其 EN 引脚开启，而未处在 UVLO 或者其它关闭状态下。IQ 测量工作电流，而非关机电流，因此器件必须为开启状态。最后，IQ 仅在省电模式下才有意义，因此如果这种模式为特殊器件的某个选项，则其必须有效。如果器件运行在脉宽调制 (PWM) 模式，则功率级输入电流和开关损耗，明显减少电流量，即运行该器件所需的 IQ。

        IQ 根本上而言来自于两种输入：VIN 和 VOUT。说明书规定了 IQ 是否来自于任意一个或者两个引脚。图 1 显示了 TI TPS61220/21/22 说明书规定的 IQ 规范，1TI TPS61220/21/22 均为升压转换器，从 VIN 和 VOUT 拉取其 IQ。一般而言，降压转换器仅从其输入拉取 IQ，而升压转换器或者降压转换器则同时从输入和输出端拉取 IQ。IQ 对操作器件基本功能所需的电流进行测量，其包括为诸如内部精密基准电压、振荡器、热关机或者 UVLO 电路、器件状态机或者其它逻辑门等供电。IQ 并不包括功率级或者栅极驱动器的任何输入电流，因为它是在一种非开关状态测量得到的，这种状态下电流为零。这种状态下测量 IQ 的原因是其只依赖于 IC，而功率级输入电流和栅极驱动电流依赖于所选择的外部组件，其在大多数情况下规定了IC 在其省电模式下开关的频率。因此，IQ 为一种 IC 测量，而包括其它两种电流的测量为一种系统测量。TI 无法控制，也不能保证这种系统测量，但可以控制和规定 IC 测量。实际上，TI 保证 IQ 规范，同时对于那些说明书规定了IQ 最大值的器件而言，TI 进行逐个测试，并对所生产的每个器件进行测试。测试过程包括：激活器件，将其设置到说明书规定的测试条件，然后人为地升高（从外部施加电压）输出电压、FB 引脚电压和所有其它引脚电压，升高至足以让 IC不开关。无负载，并激活省电模式（如果有效的话）以后，IC 的输入电流变为IQ。
被误解的 IQ
        IQ 不是无负载输入电流。如前所述，IQ 只是操作 IC 基本功能所需的“开销”电流。它不包括功率级的输入电流（实际转至输出端的电流），或者操作栅极驱动器所需的电流。即使在无负载状态下，器件仍然进行开关操作，以保持输出稳定。一些损耗始终存在于输出端，例如：用于设置输出电压的分压器所产生的损耗；进入负载或者通过输出电容的漏电流；上拉电阻器等。由于这些损耗会在输出电容引起电压衰减，因此IC 必须频繁地开关，以弥补功率损失。这样，无负载输入电流测量，便违反了IC 必须在非开关状态下，以及无电流让IC 再充电VOUT
的规定。例如，图2 显示了TPS61220 升压转换器的无负载工作情况，其输入电压为1.2 V，输出电压为3.3 V。IC 约1.75 ms 开关一次，以调节输出电压。该间隔时间取决于VIN、VOUT 和外部组件，并影响所拉取平均电流的大小。阶段#1期间，IC 正在开关—高端MOSFET 或者同步整流MOSFET 为开。输入电流由进入功率级的电流主导，其平均约为7 mA（电感峰值电流的一半）。

            图 3 显示了阶段#1 的大图。一旦输出电压降至阈值以下，TPS61220 便通过开启控制 MOSFET 开始一个开关脉冲。SW 引脚变低，引起电感电流斜线上升。之后，它关闭控制 MOSFET，然后开启整流 MOSFET，从而让电流流至输出端。该能量进入输出电容时，输出电压上升。电感电流达到零时，所有能量传输至输出端；这样，整流 MOSFET 关闭，且 IC 转入睡眠模式（阶段#2）。这时，两个 MOSFET 都为关闭（开），因此 SW 引脚处在高阻抗状态下。电感和该引脚的寄生电容振铃，直到它达到其 DC 值，即等于输入电压。阶段 #2 期间，IC 为高阻抗，同时输出电压因输出端漏电下降。由于 IC 没有正在实施开关操作，这一时间段期间 IC 消耗的电流为IQ。通过计算平均输入电流，阶段#1 和#2 定义一个开关时间段。由于开关期间（阶段#1）的高输入电流，这一时间的平均输入电流必须高于 IC 的 IQ。但是，由于阶段 #1 的持续时间非常短，平均输入电流一般稍大于 IQ 引起的输入电流。