2. 功耗模型建立：静态功耗与动态功耗
好，咱们进入正题。功耗模型这东西，说白了就是给电池寿命算账用的。你想想看，一个胎压传感器装在轮胎里，一待就是五六年，中间没法充电。你要是不知道它每天吃多少电，那寿命预测就是瞎蒙。
我个人习惯，先把功耗拆成两大部分：静态功耗和动态功耗。这两兄弟性质完全不同，得分开算。
2.1 静态功耗：漏电流的隐形杀手
静态功耗，就是芯片啥也不干时还在消耗的那部分电。主要来自MOS管的漏电流。别小看它，我遇到过一款传感器，常温下静态电流只有1.5µA，看起来挺美。结果夏天暴晒，轮胎内温度到85°C，静态电流直接飙到8µA。五年下来，光漏电就多吃了30%的电量。
静态功耗的公式很简单：
P_static = V_bat × I_leak其中：
- V_bat：电池电压，通常3.0V~3.6V
- I_leak：漏电流，随温度指数上升
2.2 动态功耗：干活就要吃饭
动态功耗就好理解了——芯片在干活时消耗的能量。MCU跑程序、RF发数据、传感器采样，这些都是动态功耗。
动态功耗的典型公式：
P_dynamic = C_load × V² × f这里：
- C_load：负载电容
- V：工作电压
- f：工作频率
嗯，公式是死的，但实际项目中，我更关注的是电流-时间曲线。因为电池容量是按mAh算的，你得知道每个工作阶段吃了多少mA、持续了多久。
2.3 MCU休眠与唤醒电流
胎压传感器大部分时间都在睡觉。为什么？省电啊！
我常用的MCU，休眠模式电流大概这样：
| 工作模式 | 典型电流 | 说明 |
|---|---|---|
| 深度休眠 | 0.7 µA | RTC运行，RAM保持 |
| 浅度休眠 | 2.5 µA | 部分外设开启 |
| 唤醒过程 | 200 µA | 约2ms，时钟稳定 |
| 正常工作 | 3 mA | CPU全速运行 |
这里有个坑，我踩过。唤醒瞬间的电流尖峰，有时候能冲到500µA以上。虽然时间短，但如果你唤醒频率高（比如每秒一次），这个尖峰累积起来就很可观了。
2.4 RF发射峰值电流
RF发射是胎压传感器最耗电的环节，没有之一。
以常用的Sub-1G芯片为例：
| 发射功率 | 峰值电流 | 发射时间 |
|---|---|---|
| +10 dBm | 25 mA | 约10ms |
| +13 dBm | 35 mA | 约12ms |
| +20 dBm | 85 mA | 约15ms |
你想想看，休眠时0.7µA，发射时85mA，差了十万倍。所以发射策略特别重要。我见过有些方案，为了省事，每次发射都开最大功率。结果电池一年就挂了。
2.5 建立电流-时间曲线模型
好，现在我们把所有片段拼起来。一个典型的胎压传感器工作周期是这样的：
- 休眠阶段：99.9%的时间，电流0.7µA
- 唤醒阶段：每30秒一次，持续2ms，电流200µA
- 采样阶段：压力+温度采样，持续5ms，电流3mA
- RF发射阶段：持续12ms，电流35mA
- 回到休眠
画成电流-时间曲线，就是一堆脉冲。每个脉冲的面积就是消耗的电量。
计算单周期功耗：
Q_cycle = I_sleep × T_sleep + I_wake × T_wake + I_sample × T_sample + I_tx × T_tx
代入数值：
Q_cycle = 0.7µA × 30s + 200µA × 2ms + 3mA × 5ms + 35mA × 12ms
≈ 21µAs + 0.4µAs + 15µAs + 420µAs
= 456.4 µAs
换算成mAh：
456.4 µAs ÷ 3600 = 0.127 µAh 每周期一天有多少周期？24小时 × 3600秒 ÷ 30秒 = 2880个周期。
一天耗电：0.127 µAh × 2880 = 365 µAh。
如果电池容量是600mAh，理论寿命：600mAh ÷ 0.365mAh/天 ≈ 1643天 ≈ 4.5年。
2.6 模型验证与修正
模型建好了，但别急着用。我吃过这个亏——第一次建完模型，算出来寿命5年，结果实测只有3年半。为什么？
几个原因：
- 电池自放电没算进去（每年约2%~3%）
- 温度影响被低估了（高温下漏电流和电池内阻都变了）
- RF发射的实际时间比手册标称的长（因为要等ACK）
所以我的做法是：
- 先用模型算个理论值
- 再用示波器+电流探头实测一个完整周期
- 修正模型参数
- 放到高低温箱里跑加速老化测试
嗯，这样出来的结果才靠谱。
好了，功耗模型这块就讲到这里。下一节我们会用这个模型来做电池寿命的蒙特卡洛仿真，看看各种不确定性因素怎么影响最终结果。