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2018年05月26日 | 工程师忽略了LDO的“QC”参数，有何影响？
2018-05-26 来源：周立功单片机
某公司自主研发的智能水表刚上市半年，随后此产品陆续接到用户投诉没电的情况，公司售后不得不花大量人力到用户现场更换电池，处理异常，导致公司损失惨重。但是该产品说明书中标称电池可以工作三年，为何半年左右电池就耗尽? 最终发现问题就出在选用的电源芯片上。粗心的工程师忽略了LDO的“QC”参数--“Quiescent Current--静态电流”，在关闭功能电路后，仍有电流消耗在电源芯片上，电池很快耗尽。
电源电路是产品的核心，不管是开关电源芯片，还是线性稳压LDO，芯片除了向外部供电外，自身也要消耗电流，芯片手册中一般会使用“Quiescent Current--静态电流”或者“Ground Pin Current--对地电流”来表示芯片的损耗，范围在几微安到几十毫安不等，此参数也是LDO电源芯片性能的反映。
接下来我们对上述的实际案例进行详细分析，让大家了解“Quiescent Current--静态电流”或者“Ground Pin Current--对地电流”参数的重要性：
上述公司研发的智能水表属于低功耗产品，低功耗产品对每一个电路的功耗都有严格的要求，上述产品读卡电路的功耗就是问题点所在，正常情况下读卡模块电路工作时电流不会超过15uA，但是实际电路测试到的电流居然达到了70uA，整整超出了55 uA，功耗严重超标。
通过查阅LDO手册和反复测试验证，发现超出的电流值就是LDO电源芯片自身的损耗值，如表1所示，工程师所用的LDO电源芯片手册中对“Ground Pin Current--对地电流”参数描述是这样的，没有负载电流的情况下，LDO自身损耗最大就能达到75uA，如果负载电流达到500mA情况下，LDO自身损耗典型值是85uA，由此可见读卡模块电路的最大功耗源头就是LDO，解决方法寻找一个封装兼容，管脚兼容并且静态电流小的LDO型号。
表1 LDO电源芯片参数
通过上述的分析，相信大家会对“Quiescent Current--静态电流”或者“Ground Pin Current--对地电流”这个参数有一定的了解，不过我们还需要考虑一个问题，为什么工程师设计电路时会忽略此类参数呢，如果在研发时就发现并解决这个问题，公司的损失会更小。
之所以有些工程师会忽略LDO静态电流，很大可能是因为他们平常研发时考虑更多的是输入输出电压、输出电流等参数，忽略了LDO芯片自身的损耗，自然就对此参数了解不多，还有普通产品研发时对电源电路没有特别严格的功耗要求，基本上使用电源模块或者适配器，平常使用的LDO电源芯片静态电流一般都是mA级，比如最常用LDO芯片-1117系列，如表2所示，LDO的“Quiescent Current--静态电流”最大值是10mA，基本和7805是同一个水平，属于损耗较大的类型，但是这样的LDO静态电流值和产品整体功耗对比显得还是较小，所以这也是工程师不会太在意这个参数的原因。
表2 1117系列LDO芯片参数
从实例中还可知低功耗产品对电路功耗要求的严格程度，有些模块电路功耗被规定在uA级上，因为如果功能电路功耗过高，也会导致产品达不到功耗标准，而且电池供电产品就容易出现电量不足的情况，毕竟电池的容量是有限的，频繁的更换电池或充电必然会带来很差的用户体验，甚至存在一定安全问题。
综上所述，如果低功耗产品在LDO电源芯片的选型时忽略“QC”静态电流的存在，产品的性能就会收到影响，事物是相对的，为了产品的性能我们需要更低静态电流的LDO芯片，而静态电流越小对芯片制造商的工艺挑战就越大，相应的制造成本也会上涨，所以工程师选型时需要综合考虑芯片性能和成本问题。
给大家推荐一款安森美制造的极低静态电流的LDO – NCP551，其参数如表3所示，它具有输入电压范围0-20V，输出电流最大能到150mA等性能，是低功耗产品电源芯片的不错选择。为了给工程师更多的选择，如表4所示，表格中是安森美公司制造的低静态电流LDO芯片选型表。
表3 NCP551芯片参数
表4 低静态电流LDO芯片选型表
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史海拾趣
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