工具

电池续航 · 功耗估算器

把「唤醒工作 + 深睡待机」按占空比加权,估算电池能撑多久。适合物联网节点做电池选型和低功耗方案评估。

「工作时长」+「深睡时长」= 周期。比如每 60 秒醒来上报 300ms,就填工作时长 300、周期 60000。效率系数把稳压损耗、电池老化、低温掉电这些打个折,默认 0.85。

0.615 mA
平均电流
3.8 个月
估算续航
0.5%
占空比

按这个占空比,平均电流被摊薄到约 0.615 mA估算能撑 115.2 天想再延长,优先压两个数:一是深睡电流(µA 级差一个数量级,长周期场景续航就差一截),二是缩短每次工作时长或拉长上报周期,把占空比压下去。

这是估算值,不是保证值。真实续航还受温度(低温掉电明显)、电池自放电、峰值电流(射频发射瞬间可能远高于平均)、稳压器静态功耗等影响,通常比理论值短。量产前请以实测老化数据为准。

怎么用

先填电池容量(mAh),再描述你设备的一个典型工作周期:工作电流是唤醒后干活时的电流(mA), 每周期工作时长是这段忙碌持续多久(ms),深睡电流是待机时的漏电(µA,注意单位是微安), 周期时长是「醒一次到下一次醒」的完整间隔(ms)。工具按占空比把两段电流加权,算出平均电流和估算续航。

上方几个预设覆盖了常见形态——每分钟上报、每 10 秒广播、一直在线、每小时唤醒。点一下填好再微调,比从零填快。

占空比与深睡如何决定续航

电池续航的核心不是「工作时多费电」,而是平均电流——把一整个周期的耗电摊平。决定平均电流的就两件事: 工作阶段有多耗电、以及它占了多大比例(占空比)。

  • 占空比压得越低,平均电流越接近深睡电流。一个每分钟只醒 300ms 的设备,工作时间占比 0.5%, 剩下 99.5% 全在睡——这时睡眠电流几乎单独决定续航。
  • 深睡电流差一个数量级,续航就差一截。同样场景,睡眠从 100µA 降到 10µA,平均电流跟着降近十倍,续航翻好几倍。 这也是为什么低功耗设计第一刀永远先砍睡眠:外设断电、去掉漏电的上拉、选静态电流小的稳压器。
  • 短周期或常在线设备,主战场在工作阶段。睡眠占比小的时候,就得降主频、关掉不用的外设、 把数据攒起来批量发以缩短射频开启时间——射频往往是峰值电流大户。

改一改工具里的工作时长和周期,看平均电流怎么动,很快能看出你这个场景该先优化哪头。

关于「估算」两个字:这里给的是理论估算,不是保证值,实测请以真机为准。 真实续航几乎总会更短——低温掉电、电池自放电、射频瞬间峰值电流、稳压器静态功耗都会吃掉一部分。 工具里的「效率系数」默认打 0.85 的折就是为此,但真要定产品续航指标,务必拿样机做老化实测,别拿计算器数字对客户或立项承诺。

常见问题

为什么算出来的续航跟实测差挺多?
这个工具给的是理论估算,实测几乎总会更短,原因有几个:一是低温会让锂电/干电容量明显缩水;二是电池本身有自放电,放着不用也在漏电;三是射频发射(WiFi/LoRa/4G)的瞬间峰值电流可能是平均值的几倍甚至十几倍,而估算用的是平均电流;四是稳压器(LDO/DC-DC)自己有静态功耗,尤其轻负载时效率低。所以工具里放了一个「效率系数」默认打 0.85 的折,但真要定产品续航指标,一定要拿真机做老化测试,别拿计算器数字对客户承诺。
深睡电流为什么这么关键?
因为对「大部分时间在睡、偶尔醒一下」的设备来说,睡眠电流几乎决定了续航。举例:设备每分钟才醒 300ms 工作,那一分钟里 99.5% 的时间都在睡。这时候睡眠电流从 100µA 降到 10µA,平均电流几乎跟着降一个数量级,续航直接翻好几倍。反过来,如果你的深睡做不下去(比如外设没断电、上拉电阻在漏电、稳压器静态电流大),工作阶段再省也白搭。低功耗设计的第一刀,永远是先把睡眠电流压到位。
占空比和深睡,哪个更该优化?
看你的周期。长周期(分钟级、小时级唤醒一次)的设备,睡眠占了绝大多数时间,优先砍睡眠电流;短周期或一直在线的设备,睡眠占比小,就得从工作电流和工作时长下手——比如降主频、关不用的外设、把一次通信的数据攒起来批量发以缩短射频开启时间。工具里改一改工作时长和周期,看平均电流怎么变,很快就能找到你这个场景的主要矛盾在哪。
容量该按标称填还是打折填?
建议按标称填,然后用「效率系数」统一打折,这样参数含义清晰。标称容量(比如 18650 标 3000mAh)是在特定放电倍率、常温、放到某个截止电压下测的,你的实际工况往往更苛刻。如果你已经知道自己场景下的可用容量,也可以直接把容量填成打折后的值、把效率系数设回 1。两种做法结果一样,别重复打折就行。

延伸阅读

想真正把睡眠电流压下去,读 ESP32 深度睡眠实战, 原理层面看 低功耗设计原理电池与续航原理。 当你要把方案推到量产、核对真实功耗与成本,参考 量产固件与烧录。 常配套使用的还有 进制/波特率计算器PWM/定时器计算器,更多见 GPIO 选脚检查器