一、先算续航,再选方案
电池供电 BLE 产品的核心公式:
续航(小时)= 电池容量(mAh)÷ 平均电流(mA) 平均电流 =(工作电流 × 工作时间 + 休眠电流 × 休眠时间)÷ 总周期
决定续航的是休眠电流和占空比。休眠电流哪怕只差 10uA,一年下来差别巨大。
算个例子:CR2032 约 220mAh,休眠 5uA,每秒广播一次(每次约 1ms、8mA),平均电流 ≈ 5uA + 8mA × 1ms ÷ 1000ms = 13uA,续航约 220 ÷ 0.013 ≈ 17000 小时,接近两年。
注意这只是理论值,实际要打 7-8 折对外承诺。
二、SoC 选型看什么
- 休眠电流:深度睡眠 < 5uA 是基本要求,还要看休眠时能否保留 RAM、能否 RTC 唤醒
- 发射 / 接收峰值电流
- 协议栈效率:从唤醒到发完再睡的时间越短越好
- 集成度:是否内置 DC-DC、Flash。每多一个外挂器件,就多一处漏电
- 供货与成本:国产替代(泰凌微 TLSR8258、奉加微 PHY6222、中科蓝讯系列)性价比高
主流选择:Nordic nRF52 系列(nRF52832 / nRF52840)、TI CC2640 系列、以及上述国产方案。
三、功耗预算表(项目启动必做)
列一张表:每个器件的 工作电流 / 工作时间 / 休眠电流,算出整机平均电流。
常见漏电源,必须逐个处理:
- LDO 静态电流:要选低 IQ LDO(< 1uA)
- 传感器常供电:用 MOS 管控制电源域,不用时断电
- 上拉 / 下拉电阻漏电
- 电机、蜂鸣器、指示灯驱动漏电
- 电池电压检测分压电阻常通耗电:加 MOS 开关,采样时才导通
- LED 指示灯:用短闪代替长亮
这些不处理,休眠电流做不到个位数 uA。
四、广播与连接参数怎么调
- 广播间隔:越长越省电,但发现延迟和实时性变差。标签类可以 500ms-1s;锁类要快速连接,需要权衡
- 发射功率:够用就行,0dBm 比 +4dBm 省电明显
- 连接间隔与从机延迟(Slave Latency):允许从机跳过若干连接事件,省电效果显著
- 不用就断开:保持连接比周期性广播更耗电
- BLE 5.0 特性(扩展广播、2M PHY、Coded PHY 长距离)都会影响功耗,按需开启,别默认全开
五、休眠与唤醒设计
- 事件驱动:没事件就睡,事件来了再醒(按键、传感器中断、定时器)
- 中断唤醒:RTC 定时唤醒、GPIO 中断唤醒
- 外设电源域管理:传感器、电机、指示灯用 MOS 管分域控制
- RTOS 下开 tickless idle(FreeRTOS 的 tickless 模式),避免系统节拍白白把 MCU 唤醒
六、电池选型与电量检测
- 纽扣电池 CR2032 / CR2450:容量小(200-600mAh)、放电能力弱,不适合驱动电机,适合标签、信标、传感器节点
- 锂聚合物:容量大、可充电,适合锁类、手持设备
- 锂亚电池(ER 系列):自放电极低,适合工业长续航场景,但大电流能力弱
- 干电池(AA):用户可自行更换,锁类常用
- 电量检测:ADC 分压(配 MOS 开关,避免常耗电)或库仑计(精度高、成本也高)
- 低电提醒要分级(20% / 10% / 5%),给用户和后台留足处理时间
七、实测:别只算不测
这是最常见的翻车点——算出来两年,实测八个月。
- 用专业工具测真实平均电流:Nordic Power Profiler Kit II、Joulescope 等
- 分状态测:休眠、广播、连接、工作各测一遍
- 跑足够长的时间(至少几十个完整周期)取平均
- 高低温下电池容量会明显衰减,标称续航要留余量
八、全栈视角:续航不只是固件的事
- 硬件:电源域设计、低 IQ 器件选型、漏电逐项处理
- 固件:休眠策略、广播参数、事件驱动、tickless
- 小程序:连接策略要克制 —— 连上立刻办事,办完就断开,不要长时间保持连接;减少不必要的同步
- 云端后台:支持少而大批的上报(比多而小批省电),并支持远程配置广播间隔和上报频率,客户调参不用召回设备
九、我们能做什么
深圳市纬讯联达科技有限公司专注物联网软硬件全栈定制开发,提供低功耗蓝牙(BLE)产品的 SoC 选型、功耗预算与超低功耗硬件设计、休眠唤醒固件开发、微信小程序与云端后台一站式定制,覆盖蓝牙锁、资产标签、传感器节点、近场配置等各类电池供电场景。如果您在做低功耗蓝牙产品,欢迎联系我们获取方案设计与报价。
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