详解静态电流的三种常见规格

作者：Kevin Chen1

静态电流 (IQ) 通常定义为集成电路 (IC) 在空载和非开关但启用状态下消耗的电流。广义上，静态电流是 IC 在任何超低功耗状态下消耗的输入电流，这一定义更有助于我们理解静态电流的内涵。

对于电池供电的应用来说，这种输入电流由电池提供，因而决定了电池工作多长时间后需要再次充电(锂离子或镍氢电池等可充电电池)或更换电池(碱性电池或锂二氧化锰等原电池)。对于长时间处于待机或休眠模式的电池供电应用，其电池运行时间可能因静态电流的影响产生数年之差。例如，使用 60nA的TPS62840等超低静态电流升压转换器为常开型应用(如图1中的智能电表)供电，其电池运行时间可达 10 年。

静态电流也会影响我们日常设备中的电池的运行时间。比如，您在买到智能手表之后，会在使用之前先充一小时电。又或者，您总是随身携带家中的实体钥匙，以防智能锁(如图 2 所示)的电池电量耗尽。以上两种场景也与静态电流脱不开干系。

在本文中，我将介绍直流/直流转换器数据表中与静态电流相关的三种常见规格——关断电流、非开关静态电流和开关静态电流，并对这些规格如何影响系统功耗进行说明。

关断电流

关断电流是在 IC 关闭或禁用时进行测量的。因此，您可能会认为非开关静态电流应该一直为零。事实上，部分 IC 在该状态下会出现泄漏电流，而其他 IC 实际上具有内部电路，即便在IC禁用的情况下，内部电路也会消耗少量电流以维持内务处理功能。

以摆放在商店货架上的消费类电子产品为例，您的智能手表之所以在购买之后无法立即工作，与其 IC的关断电流规格有关，如图 3 所示。当终端产品在商店货架上摆放或在仓库中长时间存放时(温度可能会升高，导致电池电量更快耗尽)，其中的器件(例如大部分直流/直流转换器)是处于关断状态的。因此，尽管直流/直流转换器处于禁用状态，电池仍在缓慢放电。

图 3：BQ21061 处于运输节电模式时的电池放电电流

部分IC具有多种关断状态，比如 TI的BQ25120电池充电器的2nA运输模式，或者 TPS61094 升压转换器的4nA旁路模式。在这些高级关断状态下，为了仅消耗极少量的静态电流，通常会启用非常有限的器件功能。与静态电流为700nA的 BQ25120 高阻抗(关断)模式和静态电流为200nA 的TPS61094 关断模式相比，运输节电模式和旁路模式可将电池运行时间分别延长 350 倍和 50 倍。

非开关静态电流

非开关静态电流是 IC 已启用、处于开关脉冲之间且没有负载时的电流。这一参数可通过量产自动化测试设备轻松测得，因此可从大部分开关直流/直流转换器的数据表中找到。

虽然可以根据非开关静态电流对不同的 IC 进行同类比较，但这种方式无法对电池运行时间进行最准确的估算，原因有二：非开关静态电流不同于消耗的电池电流，而且许多 IC 同时通过输入电压和输出电压消耗静态电流。但是，既然输出电压及其静态电流从根本上来自输入端的电池，因而需要采取额外转换或测量，以获取输入电源的等效静态电流——不可将两个静态电流值简单相加来得出消耗的电池总电流。例如，TPS61099 升压转换器可从输入电压消耗400nA静态电流，并从输出电压消耗600nA静态电流，但其空载输入电流消耗约为 1.3µA 而非 1µA。

开关静态电流

开关静态电流有许多不同的名称：工作静态电流、待机电流、休眠模式电流、空载输入电流、低压降线性稳压器 (LDO) 的接地电流等。它是IC处于工作状态且不提供任何负载电流时实际测得的输入电流。由于开关静态电流是在实际情况下而非量产线上所测得，因此IC偶尔会进行切换以减少损耗并对输出端的泄漏进行补充。

该参数是对空载状态下所消耗电池电流的最准确估算，可在许多数据表中找到，例如TPS62840的开关静态电流为60nA，如图 4 所示。

图4：60nA静态电流直流/直流转换器

对于大部分时间都保持超低功耗状态的应用来说，使用低静态电流直流/直流转换器对于实现应用所需的电池运行时间至关重要。例如，智能锁在大部分时间内处于超低功耗状态，等待手机发送开锁码。如果开关静态电流过高，则大部分的电池电量都将消耗在等待中，而不是用于开关锁。

审核编辑：汤梓红