超低静态电流LDO稳压器最佳选型详解

　　下面将更密切地审视数据表中的静态电流规格与实际测量结果的比较。在某些情况下，数据表中标明的数据可能会与实际测量值差异极大。我们将确定要查看的某些参数，从而避免电流消耗超出预计。

　　例如，我们可以考虑都带有自适应接地电流配置的两款极相似的LDO：典型IQ为10 μA的NCP702及典型IQ为11 μA的某LDO竞争器件。表2显示了IOUT为0 μA时数据表静态电流值及IOUT为10 μA和50 μA的实际接地电流消耗测量值。

　　表2：安森美半导体NCP702及LDO竞争测量值与数据表值比较

　　在NCP702的案例中，IOUT为10 μA时测得的IGND值与数据表中的IQ值极为接近。相比较而言，竞争器件在IOUT为10 μA时的实际IGND测量值要比数据表中的IQ值高出约49%。

　　静态电流的差异对电池使用时间到底有多大的影响？这个问题还不能简单而论，它跟LDO的具体终端应用有关。安森美半导体以使用LDO将电池电压向下转换并为负载提供电流的应用为例，基于NCP702和上述LDO竞争器件进行了测试比较。结果显示，在IOUT为40 μA的轻载条件下，NCP702节省能耗约20%。但较大负载时，由于LED接地电流相对于从电池吸收的输出电流较小，就没有明显的节省能耗优势了。

　　负载电流变化对电池使用时间的影响

　　LDO输出电流极少保持恒定，我们可以扩展研究范围，考虑负载电流变化的情况。通常在这类应用中，采用LDO稳压器供电的电路会在休眠模式与工作模式之间转换。例如，图8显示了占空比为10%的某应用的负载电流特性。负载在休眠模式下消耗40 μA电流，工作模式下电流消耗为100 mA。在输出电流为40 μA时，NCP702将增加11.1 μA的接地电流，故总电池电流为51.1 μA。相同输出电流时，LDO竞争器件增加的接地电流为21.4 μA，相应消耗的总电池电流为61.4 μA。两者之间相差20.2%。这表示在休眠模式下NCL704能节省电池电量消耗。图9显示的则是NCP702在不同占空比时能够节省的电池电量。

　　图8：负载电流特性示例

　　图9：不同占空比时节省的电池电量
LDO进入压降区时的接地电流

　　LDO另一项很重要但又常常被轻视的参数就是LDO在进入压降条件下的接地电流消耗。在锂离子电池或锂聚合物电池供电的产品中，常见使用LDO来高能效地对电源稳压，产生3.3 V或3.1 V输出电压。然而，随着电池放电，电池电压衰减，LDO的输入电压VIN可能接近输出电压VOUT，到达LDO稳压器进入压降区的那个点。在这种情况下，市场上的大多数超低IQ LDO将开始消耗明显高得多的接地电流，超出数据表中标出的值。图10所示的不同输入电压条件下的IGND关系图可以说明这一点。

　　图10：IGND vs. VIN示例

　　如图10所示，在压降区，LDO开始消耗多达100 μA电流。为了在功率敏感型应用中解决这个问题，建议增加带可调节迟滞特性的极低功率监控器，用于在负载移除后恢复电池电压。在某些迟滞特性不充足的情况下，带闩锁输出的其它电压检测器可能更适合。但这将导致需要使用按钮或来自电池充电控制器的信息来清除闩锁。

　　安森美半导体最新世代的超低IQ LDO整合了集成压降条件检测器，可以防止低输入电压条件下接地电流上升。集成了这种理念的器件包括NCP702和NCP4681等。

　　小结：

　　传统上，改善LDO稳压器的电流消耗表示要损及动态性能。新的工艺技术及设计技巧带来像安森美半导体提供的系列超低静态电流LDO稳压器能够更好地结合低静态电流和动态性能。本文指出了设计人员在选择LDO时应该顾及的一些因素，包括密切注意LDO数据表，理解器件的具体工作特性，进行根据应用的关键要求选择适合的方案。

　　表3：安森美半导体超低IQ LDO稳压器产品系列（*表示工作模式可藉AE引脚来选择）