电流估算与功耗预算：电池能撑多久

我第一次做带电池的项目，是个温湿度计。挂在阳台，ESP32 加个传感器，接了一节 2000mAh 的锂电。想着这么点东西，怎么也能撑一个月吧。结果第二天早上一看，黑屏了。

不是接错线，也不是电池坏了。是我从头到尾没算过一笔账：这东西到底每小时吃多少电。ESP32 一直开着 WiFi，平均电流 100 多 mA，2000mAh 的电池十几个小时就榨干了。

电池项目跟插电项目最大的区别，就是你必须提前把这笔账算清楚。算法不难，三步就够。

三步估功耗

先把设备里每个吃电的部件列出来，查它工作时的电流。两个来源：

• 查 datasheet：芯片手册里都有 "supply current" 或 "operating current" 这一项，单位是 mA 或 μA。
• 实测：手册值往往是理想条件，实际接上外设会偏大，能测就测（后面讲怎么测）。

给几个常见值打底：

• ESP32 正常工作：约 80～160mA
• WiFi 发射的瞬间峰值：能冲到 200～300mA，比平时高一截
• 一般 I2C 传感器（温湿度、气压那类）：几 mA
• ESP32 深度睡眠：只有约 10μA，也就是 0.01mA

注意最后这个数。睡眠电流比工作电流小了一万倍，这就是续航的胜负手。

算平均电流（占空比是关键）

很多人列完电流就直接拿工作电流去算续航，得出"撑不了一天"的结论，然后放弃。错就错在：电池设备大部分时间是在睡觉的，不是一直满负荷跑。

真正要算的是平均电流：

平均电流 = 工作电流 × 工作时间占比 + 睡眠电流 × 睡眠时间占比

那个"时间占比"就是占空比。举个具体的：温湿度计每 5 分钟醒来一次，测一下、发个数据，5 秒钟干完，然后接着睡。

• 一个周期 = 300 秒，其中工作 5 秒、睡眠 295 秒
• 工作占比 = 5 / 300 ≈ 1.7%，睡眠占比 ≈ 98.3%
• 工作电流按 120mA，睡眠按 0.01mA

平均电流 = 120 × 1.7% + 0.01 × 98.3%
        ≈ 2.04 + 0.01
        ≈ 2.05mA

从 120mA 干到 2mA，靠的不是换电池，是让它多睡觉。

算续航（公式 + 算例）

平均电流有了，续航就一步：

续航(小时) = 电池容量(mAh) ÷ 平均电流(mA)

接着上面的例子，2000mAh 电池配 2.05mA 平均电流：

2000 ÷ 2.05 ≈ 976 小时 ≈ 40 天

再看个更极端的：如果占空比压得更狠，平均电流做到 1mA：

2000 ÷ 1 = 2000 小时 ≈ 83 天

同一节电池，从一天没电到撑快三个月，差别全在平均电流。

峰值和平均是两笔账，别混

上面算续航一直用平均电流，这是对的——续航看的就是长时间平均下来吃多少。但功耗预算不止续航这一笔，还有一笔容易漏：给设备供电的电源、稳压芯片，得按峰值电流选，不是平均。

道理很直白。你那 2mA 的平均电流，是把 120mA 的工作瞬间和几乎为零的睡眠时间摊平算出来的。可 WiFi 一发射，瞬间峰值能冲到 200～300mA，这个电流是真实要流过 LDO 的。要是你按平均 2mA 去选个只能扛 100mA 的 LDO，峰值一来就带不动——轻则电压被拉垮、芯片复位重启，重则联网时反复掉线你还查不出原因。

所以做功耗预算，两笔账分开记：

• 续航账，用平均电流算，决定电池选多大、能撑几天。
• 供电账，用峰值电流算，决定 LDO/DC-DC 的输出能力要留多少余量。稳压芯片额定电流至少留峰值的 1.5 倍余量，别卡着峰值选。

把每个模块的峰值列一遍，同时可能一起吃电的加起来（比如 WiFi 发射叠加传感器采样），就是你电源要扛的峰值。稳压怎么按这个数选，看 稳压电路怎么选。

电池容量与打折

容量单位是 mAh（毫安时），意思是"能以 1mA 放电多少小时"。2000mAh 理论上就是 1mA 放 2000 小时。

但理论归理论，标称容量你拿不满。实际要打个折：

• 放电效率、电压随电量下降、低温环境——都在偷电
• 工程上习惯乘 0.7～0.8 再算

所以上面那个 40 天，落到实处大概是 28～32 天。算续航时养成习惯：估出来的数先打八折，再跟目标比。

怎么把续航做长

如果一算发现撑不到目标，往这几个方向砍平均电流：

• 深度睡眠：杀手锏。能睡就睡，唤醒间隔拉长，工作占比越低越好（看 深度睡眠实操）
• 少连 WiFi：联网是大电老虎，连接握手那几秒峰值最高。攒几次数据一起发，比每次都发省得多
• 降频：用不到满血主频就降下来，CPU 跑得慢一点电流也小一点
• 关掉不用的外设：传感器、屏幕、LED，不用的时候断电，别让它们空耗

这几招哪个最狠、怎么配着用，降功耗的门道 里讲得更细。

别漏了"看不见的常耗"

算平均电流时，新手常只盯着 MCU 和传感器，漏掉一批一直在偷电的"隐形负载"：

• 稳压芯片的静态电流（Iq）：LDO/DC-DC 自己就要耗一点电，普通 LDO 的 Iq 几十 µA 到几百 µA，深睡时它可能比你的 MCU 还费电。做低功耗设备要专挑低 Iq 的稳压芯片。
• 分压电阻、上拉电阻：测电池电压的分压支路、各种上拉，只要挂在电源上就一直漏电（见 分压电路 里那笔漏电账），睡眠时也不停。
• 电源指示灯：一颗常亮 LED 轻松吃掉几 mA，比你辛苦优化出来的睡眠电流大几百倍——电池设备要么去掉，要么用 MCU 控制它按需亮。

这些常耗在工作时被大电流盖住、看不出来，一进深睡就成了续航的主要杀手。优化睡眠电流时，先把这些隐形负载一个个揪出来。

怎么选电池

反过来用公式，按目标续航倒推容量：

需要的容量(mAh) = 平均电流(mA) × 目标续航(小时) ÷ 0.75

想让平均 2mA 的设备撑 60 天（1440 小时）：

2 × 1440 ÷ 0.75 ≈ 3840mAh

那就选 4000mAh 往上的电池。容量、放电倍率、循环寿命这些具体怎么权衡，电池选型与续航 里有更细的取舍。选锂电还要顾安全，充放保护、过流过放这些别省，具体看 锂电池安全。设备要能反复充，充电管理芯片怎么配，看 充电电路原理。供电怎么稳压到芯片要的电压，看 稳压电路；电流电压基础概念可回看 电压与电流。

实测最准

估算给你方向，但最终拍板要靠实测——手册值和你的实际板子总有出入。

• USB 电流表：串在 USB 供电线上，工作时的整体电流一眼能看到，最省事
• 万用表：拨到电流挡，串进供电回路。注意睡眠电流只有 μA 级，普通万用表量不准，得用支持小电流量程的

测的时候分两段看：工作时跑多大、睡眠时降到多少。把这两个真实值代回上面的公式，算出来的续航才靠谱。

把这套流程跑一遍，再做电池项目就不会半夜黑屏了。回 硬件基础原理 看更多电源相关内容。