我的该AVR的理论功耗是否正确?


12

受到基于ATMEGA 168的简单黑暗警报的启发,该警报在使用睡眠模式的电池上理论上的使用寿命为3年,我决定做出与自己类似的事情(唤醒警报,使用振荡器的精度大致不错,而不是光)

我的困惑在于电池寿命的计算方式(请参阅“电池实时时间计算”部分),因此我决定自己计算。

掉电模式下的AVR显然为1.8V,消耗0.1µA电流。在活动模式下,假设外部振荡器为1MHz,则为250µA(此处为数据表)。

现在,一些(也许是理想的)AA电池将具有1200 mAh,因此

1200 / 0.001 / 24 / 365 = ~137 years standby life time
1200 / 0.250 / 24 / 365 = ~0.5 years active life time

假设我的压电蜂鸣器+ 10k串联电阻总共需要5 mA,我可以按小时平均计算电流使用量

5mA * 10 (second alarm)? / 6 (intervals of 10) / 60 (in to hours) = ~0.138mAh
0.250mA (active current) * 10 / 6 / 60 = ~0.00694 mAh

最终结果是(忽略有功功率与掉电状态重叠)。

1200 / (0.001 + 0.138 + 0.00694) / 24 / 365 = 0.9 years 

您能提出这方面的主要缺陷吗?一种计算所有时间消耗的电流的方法,尤其是当电池使用mAh而不是Wh时,并且数据手册仅指定“ xx uA @ 1.8v”(而不是使用约4.5VI)。当事物仅在某些时间段内消耗了能量(而不是我的“每小时平均”计算量)时,有没有一种更简单的方法来计算功耗?

我似乎在个人项目的理论方面碰壁。如果我将其设计得尽可能简单,它只会使我可以运行多长时间。


1
1.8V的额定值是因为电流和功率低于较高的V时的功率。uP的额定值为1.89V。请务必避免电池自放电。尼姆(Stim Nimh)早就死了。LSD nimH和现代碱性还可以,但在那个年龄就下降了。在任何常用技术中,AA均应>> 1200 mAh。
拉塞尔·麦克马洪

1
@RussellMcMahon,我们换了卷,您给了一个简短的评论,提供了基本答案,我写了一个冗长的答案:)
Kortuk 2012年

@Kortuk-每个-1 :-)
罗素·麦克马洪

“现在,一些(理想的)AA电池将具有1200 mAh” -据我所知,碱性AA的电池容量为2000-2500mAh。
marcelm

Answers:


6

你很亲密 鉴于您没有拉高电流以至于电池的有效容量会波动,因此平均功率是执行此操作的非常准确的方法。

电池,电池和更多电池

有一个非常重要的术语,那就是电池的自放电率。这取决于化学反应,但是可以说您得到了镍金属氢化物。如果自放电率不是低的NiMH,则自放电率是“开始的24小时内达到20%或更高,此后每天增加4%”,它每年仍放电约25%左右。

锂电池具有一些最佳的自放电率特性,我的经验支持这一事实。我认为电池大学拥有一个讨论许多不同电池特性的好站点,并且我经常向那里的人们介绍开始使用电池时要学习的知识。如果您想比较电池的放电速度,他们会在整篇文章中讨论这种现象

这有点问题,但我总是尝试提出这一点,当您测量电池电压时,需要使其在负载下。这随化学反应而变化,但在锂中至关重要。我有一个同事将坏的纽扣电池放置在我们的设备中并使用它们,因为纽扣电池在没有负载的情况下几乎显示出满电压。在任何量的负载(10kohm aprox .2mA)下,它们都是扁平的。

您的微控制器和您

在使用制造商的漏电流表进行处理时,您还必须处理许多不同的问题,以符合那些可能也在考虑的规范。我看到的最大的是浮动输入。许多工程师会将未使用的引脚留作输入,以为:“嘿,这有什么害处?” 如果您正在谈论微安,则相当。浮动输入将使其晶体管不断改变状态,并且波动会引起功耗差异。曾经我们缩短了产品的使用寿命,因为我们有一个错误使2个引脚悬空,导致我们的待机电流在MSP430上增加了两倍以上。您需要驱动所有引脚以输出并使其保持状态。

进行诸如唤醒时间之类的计算时很容易错过。我似乎还记得,如果您经常执行MSP430,则其唤醒时间不可忽略。刚投入使用时,它还有一个较大的功率脉冲。我们的小型本地RTOS必须尝试考虑到这一点,如果关机时间少于X毫秒,我们将使用NOP跳过它,并节省了一些电量。

如果您正在寻找寿命很长的产品,则需要保形涂料。皮肤上的油不是立即出现的问题,但是随着时间的流逝,它们会在板上形成一种轻导电的材料。保形涂层可保护您的电路板免受电流吸入的微小影响。

阅读他们关于低功耗操作的任何应用笔记,其中可能涉及诸如引脚需要作为输出端保持的问题以及许多其他重要和有用的事实。

最后但并非最不重要的一点是,不要因为阅读了应用程序说明而让自己放松下来,并且在运行产品一周后一切似乎都还不错,所以您必须按照clabacchio的指示做,您必须进行测量并确保。正常情况下,您调试代码,这是其中的一部分。您需要确定是否犯了一个错误,导致您的空闲电流为mAs而不是uA,或者即使您做了我们的工作并且引脚意外浮动。执行此操作时,请确保使用缓冲的测量,如果您在设备上泄漏大量数据,则在进行测试时,您可能会遇到麻烦。同样,不要忘记上拉电阻,如果您不小心的话,它们只是小功率猪。


20%+ 4%/天,这是非常有趣和可悲的数字。(这就是为什么我从不购买需要AA电池的数码相机的原因。)
Al Kepp 2012年

@AlKepp,您可以购买锂基AA,它们的价格要高一点。
Kortuk

2

该理论似乎是正确的,我只是给您一个提示:设计占空比非常低的电路(设备工作的时间),通常知道睡眠功耗(这就是您所做的,但是我建议我刚刚发现设计对电源泄漏的影响程度后,对其进行测量。

然后,但这并不需要与涉及较大电流的精度相同,您应该尝试测量设备处于活动状态时消耗的能量。您也可以使用面包板来执行此操作,因为您需要的是对吸收的平均电流和设备开启时间(约10s)的度量。

然后,您可以累加您的能量(或您想要的Ah),而无需考虑重叠时间。

但是,从这种测量得出的结果来看,不要过分依赖数据手册中给出的值,而是尝试设计是否能够保证该值;例如,您将准确检查微控制器的所有输出引脚,以避免由于DIO接口造成的不必要的泄漏,也许您还必须使用微控制器本身的电源域。祝好运!

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.