电池供电传感器系统超低功耗设计指南

电池供电的传感器系统（如IoT节点、可穿戴设备）需在微安级功耗下实现数年续航。以下是涵盖 传感器选型、电源管理、通信协议、固件优化 的完整低功耗方案。FI6嘉泰姆

一、系统功耗预算分析

案例需求：FI6嘉泰姆

• 3V CR2032电池（容量225mAh）FI6嘉泰姆

• 目标续航5年（≈50μA平均电流）FI6嘉泰姆

功耗分配建议：FI6嘉泰姆

二、关键器件选型

1. 传感器选型矩阵

2. MCU选型对比

3. 无线通信方案

三、电源管理设计

1. 供电架构优化

[电池] → [DC-DC] → [LDO] → [MCU]  
          ↑            ↑  
       (效率95%)    (超低IQ)

• 推荐组合：FI6嘉泰姆

  • DC-DC：效率95% @10μA负载FI6嘉泰姆

  • LDO：IQ=0.25μAFI6嘉泰姆

2. 动态电压调节

• 根据负载调整MCU电压：FI6嘉泰姆

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  // STM32U5 VOS配置示例
  HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3); // 1.0V

3. 储能电容计算

• 满足无线发射时的峰值电流：FI6嘉泰姆

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  C ≥ (I_peak × t_pulse) / ΔV  
  示例：BLE发射需 100μF (6mA × 3ms / 0.1V)

四、固件优化策略

1. 任务调度算法

void main() {
  while(1) {
    enter_STOP2_mode();  // 0.5μA
    wake_by_RTC(60s);    // 定时唤醒
    if(ADXL362_detect_motion()) { // 运动触发
      read_sensors();
      transmit_data();
    }
  }
}

2. 通信协议优化

• 数据打包策略：FI6嘉泰姆

  • 原始数据：每秒1次，每次100字节 → 年耗电 35mAhFI6嘉泰姆

  • 优化后：门限触发+压缩传输 → 年耗电 4.2mAhFI6嘉泰姆

3. 时钟管理

• 外设时钟门控：FI6嘉泰姆

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  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();  // 禁用未用外设时钟

五、实测案例：智能农业传感器

配置：FI6嘉泰姆

• 传感器：SHT40 + ADXL362FI6嘉泰姆

• MCU：EFM32PG22FI6嘉泰姆

• 通信：LoRaWAN（每日发送1次）FI6嘉泰姆

功耗实测：FI6嘉泰姆

续航计算：FI6嘉泰姆
2×AA电池(3000mAh) / 8.4μA ≈ 40年 （实际受自放电限制约10年）FI6嘉泰姆

六、进阶技巧

1. PCB漏电流控制：FI6嘉泰姆

   • 使用Guard Ring隔离高压走线FI6嘉泰姆

   • 选择FR4板材表面阻抗>10^12ΩFI6嘉泰姆

2. 温度补偿：FI6嘉泰姆

   • 电池容量随温度变化曲线：FI6嘉泰姆

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     -20℃: 50%容量  
     +25℃: 100%  
     +60℃: 85%  

3. OTA更新优化：FI6嘉泰姆

   • 差分升级包（减少传输数据量）FI6嘉泰姆

   • 双Bank设计（防止升级失败变砖）FI6嘉泰姆

七、工具推荐

1. 功耗分析仪：FI6嘉泰姆

   • Nordic Power Profiler Kit IIFI6嘉泰姆

   • Joulescope JS220FI6嘉泰姆

2. 仿真软件：FI6嘉泰姆

   • STM32CubeMonitor-PowerFI6嘉泰姆

   • EnergyTrace（TI CCS）FI6嘉泰姆

3. 电池建模：FI6嘉泰姆

   • MATLAB Battery Equivalent CircuitFI6嘉泰姆

通过 器件选型×电源优化×固件策略 三重设计，可实现：FI6嘉泰姆
✅ CR2032电池10年续航FI6嘉泰姆
✅ AA电池20年以上寿命FI6嘉泰姆
✅ -40℃~85℃全温域可靠运行FI6嘉泰姆

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