超低IQ器件的精确效率测量

克服输出伏特计的额外负载电流

使用与输入伏特计相同的这三种方法，也可以处理输出伏特计的漏电流问题。第一种方法（断开输出伏特计）的使用完全相同—正常连接伏特计，读取输出电压，然后断开它，并读取输入电流。第二种方法（在-不同位置连接伏特计）对于输出电压稍有不同。使用这种方法时，输出伏特计应在输出电流计之后连接，这样它的电流加上负载电流，便是总输出电流。一旦负载电流是输出伏特计漏电流的约100 倍，则可把伏特计移回其位于S+/S–头的正常位置。第三种方法（对伏特计吸取电流进行补偿）的使用与输入伏特计相同。注意，使用这种方法时，用于绘制效率数据图的负载电流应为负载的电流与输出伏特计漏电流之和。如若不考虑这一点，负载电流轴上的效率曲线图可能会稍有偏差。

当然，消除伏特计漏电流所带来误差的最佳方法是使用漏电流极低的伏特计。例如，TPS62740 产品说明书中的效率数据便是使用安捷伦公司（Agilent）34410A 万用表测量获得，其10-G.输入电阻设置用于电压测量，它产生的漏电流可以忽略不计，不会影响效率计算。

额外输入电容漏电流的最小化

最后，通过选择正确的降压输入电容，输入电容的漏电流问题可得到最大的缓解。X5R或者X7R介电陶瓷电容及其固有的低漏电流特性，适于测量超低功率效率，因为这些电容中使用的陶瓷技术带来最低的漏电流。如果电压对于陶瓷电容过高，则应使用低漏电流聚合物或者钽电容。查看所选电容的产品说明书，以确定其漏电流是否会引起测量误差，这一点很重要。另外，对效率测试中使用的实际电容的漏电流进行测量也很重要。

效率测量装置的测试结果

图3比较了使用TPS62740EVM-186 评估模块的几种不同测试装置的测得效率。我们使用了一个100-μF 陶瓷降压输入电容的正确测试装置，并对进入输入和输出伏特计的漏电流进行补偿。该降压输入电容足以产生准确的结果，正如DC输入电流所证明的那样。如果使用阻抗更大、更长的输入电源连线，则输入电流形状可能会变得更为正弦。这会产生不准确的输入电流读取值，显示需要更多大容量输入电容才能实现准确的测量。



图3还显示了三种错误测试装置的测试结果：未考虑输入伏特计漏电流；未考虑输出伏特计漏电流；使用约5 μA漏电流的附加输入电容。就这三种错误测试装置而言，错误结构相互叠加，它们累加在一起。输入伏特计的错误连接使用正确的输入电容和正确的输出伏特计。输入和输出伏特计的错误连接使用正确的输入电容。使用大漏电流输入电容的装置还把错误的连接用于输入和输出伏特计。正如我们预计的那样，使用这些最为糟糕的测试装置，得到的效率测量结果肯定也不准确。

效率测量的其他考虑事项

理解测量装置对超低IQ器件效率测量产生的影响以后，最后还有两个方面需要考虑：输入电源的遥测线路；外部或者内部反馈电阻器的使用。尽管并不常见，但它们都会影响效率。

具有遥测功能的输入电源有时用于效率测量测试装置，目的是在输入电流计的负载和压降变化时，提供一个经过稳压的输入电压。但是，正如输入伏特计，这些遥测线路会吸取电流。在许多情况下，这种电流相对较大—有时达到数百微安。无需赘言，测试装置吸取如此高的电流肯定会影响效率计算结果，从而得到错误的结果。因此，为了获得最佳结果，应在输入电流计“之前”（而非之后）连接输入电源的遥测线路。

在超低IQ器件效率测量过程中，需要考虑的最后一点是，使用外部还是内部反馈电阻器来设置输出电压。大多数电源都在输出电压（FB引脚）和接地之间使用两个外部电阻器来设置输出电压。这样便赋予用户完全的灵活性，让其可以把输出电压设置在任何希望的点。但是，使用外部电阻器和高敏感外部FB引脚，让其更容易受到噪声的影响。FB引脚处的所有外部噪声都获得了增益，从而带来错误的输出电压。为了避免出现这种情况，一般应有1 μA和10 μA 之间的电流流入这两个反馈电阻器，以保持它们对于外部噪声源的稳健性。由于该电流未流至负载，因此应把它看作是一种带来效率降低的损耗。

为了保持高效率，FB 引脚和两个电阻器应位于电源内部，以让其远离变化、高噪声的外部环境。利用这种方法，一种电流最小的大电阻用于反馈电阻器，所以效率没有明显降低。尽管内部反馈电阻器设置电源内部的输出电压，并防止用户对所有输出电压进行设置，但是如TPS62740 等降压转换器克服了这种局限性。它拥有四个数字输入引脚，让用户能够从最为常见的输出电压范围（1.8V 到3.3V）进行选择。同样，许多其他TI TPS62xxx器件使用内部方式设置输出电压为完全固定（与TPS62091一样），或者可通过I2C稳压（与TPS62360一样）。这些低IQ器件是首选，因为它们不使用外部电阻器，不会降低效率，但仍然允许充分的用户可结构性。