为什么电池寿命计算中不显示电压？

我的PCB上有几个无线电模块。目前，在各种状态下，它的使用电流在100 µA至100 mA之间。我可以计算出给定年份在每个州花费的时间。

PCB上的无线电模块均具​​有较宽的可接受的输入电压范围。例如，我的主处理器和低功耗蓝牙模块接受1.8V至3.6V的任何电压。现在，我正在使用降压型DC-DC转换器以3.0V的电压运行它。

电池是18650锂离子电池（数据表）。

充满电后，它可提供约4.3V的电压。我将其降压至3.0V。电池容量为3400 mAh。

假设我从中汲取的平均电流为400 µA。我对电池寿命的计算很简单：

时间（h）=容量（Ah）/电流（A）

3.4 Ah / 400 µA =大约一年

现在，我知道为了降低功耗，我应该在尽可能低的电压下运行电路，因此我正在考虑更换DC-DC转换器，并将主处理器和BLE模块运行在1.8V而不是3.0V的情况下。

我的问题是：为什么电池寿命计算中的任何地方都没有电压？

它不会出现在您的方程式中，因为该方程式假设您在整个使用过程中均以其输出电压使用电池，而无需进行转换。

这里不是这种情况，因为您使用的是降压转换器。因此，要建立正确的方程式，您：

• get Vavgbat：整个放电周期中电池的平均电压：电池数据表的放电图显示，低电流（例如您所用的电流）约为3.6V。
• get Iavgbat：在整个周期中，平均从电池中消耗的电流。它不是您在DC-DC转换器的输出上使用的电流（我想这是您错过的地方）。如果我们说转换器的输出电流为Iout，则Iavgbat =（Iout * Vout / Vavgbat）/ 效率（效率是DC-DC转换器的效率，通常约为80-90％，请查看数据表）。
• 然后应用您提到的论坛：time = 容量 / Iavgbat。

因此，您具有：

现在，您可以在公式中看到输出电压。

所以，如果容量 = 3.4Ah，IOUT =400μA和效率 = 85％，我们有：

• 3V输出的时间= 8670小时（约一年）
• 时间= 1.8V输出的14450小时（一年半以上）

还有一件事：鉴于耗时较长，我认为您必须考虑电池的自放电（或泄漏电流），这可能很重要。不幸的是，我没有在电池数据表中看到它。

其他详细信息：Iavgbat =（Iout * Vout / Vavgbat）/ 效率公式从何而来？

这是因为DC-DC转换器与线性稳压器不同，它能够输出（几乎）从其输入汲取的功率。因此，Pin = Pout / 效率。如果说Pin = Vavgbat * Iavgbat和Pout = Vout * Iout，我们可以得到上面的公式。

相反，使用线性稳压器，电压下降不会对输入/输出电流造成任何影响。因此，Iavgbat等于Iout（不考虑静态电流），这是您最初的（不准确的）假设。

我的问题是，为什么电池寿命计算中的任何地方都没有电压？

因为您的计算缺少一个方面。

您可以使用两种稳压器：

• 线性或
• 降压开关模式。

现在，通过线性，将“太多”的每次充电能量（=电压的物理定义）转换为热量（随后损失）。

因此，流入线性稳压器的电流与稳压输出上使用的电流几乎相同。进入稳压器的功率要大于从稳压器中出来的功率–因为电流相同，但电压更低。

使用开关模式转换器时，“输入”侧的能量通常存储在线圈内部的磁场中（但是对于低功率，便宜而小型的开关电容电压调节器IC可能也很有意义仅存储在电场中）。

然后，仅根据需要从存储的能量“产生”了尽可能多的电压。

这意味着，在功率在调节器会被作为相同功率（非100％的效率除外）出山，这意味着，如果你的，例如，在调节电压的一半，你的稳压器只绘制一半的电流它供应！

现在，问题是，如果您的所有模块都支持宽输入电压范围，则意味着它们都具有集成的电源调节器。现在，如果它们是线性的，那么使用开关模式降压转换器来提高效率可能是正确的。如果这些模块包含开关模式电源，则您不应该使用自己的稳压器-级联的稳压器很可能会比单独集成的稳压器效率低。

无论转换器效率如何（或假设为100％），电池电压都用于计算电池的容量（mah）。更正确地说，可用电压降为 1.4v（4.2v -2.8v）。

在您的特定用途中，您的压降仅为1.2v（4.2-3.0），实际效率可能为90％，两者都倾向于缩短时间长度。但是，您的平均电流仅为400uA，这会增加时间长度，因此大约一年的答案似乎是正确的。