分享一個有意思的電路—紐扣電池電流測量

我司有產(chǎn)品用到了不可充電的紐扣電池，為MCU的RTC以及其它重要電路提供電源，正常工作時電池輸出電流極少，約3-5uA左右，此電池非常重要，可以這么說，此電池決定了產(chǎn)品的壽命，電量耗盡后產(chǎn)品就“壽終正寢”了。

為了保證電池的可靠性，生產(chǎn)過程中會有電池電流測量，電池電壓測量，防止異常產(chǎn)品流向市場。測量電壓很好辦，儀表并聯(lián)測量即可，但是測量電流需要把測量儀表串入電源線上，串接形式對于生產(chǎn)來說有少許麻煩。

現(xiàn)在設計如下電路，解決以上痛點：

1、原理：

紐扣電池的負極不是直接接地，而是使用10k電阻接地，測量電流時把電流測量儀表串接在兩個測試點之間，因為電流表內(nèi)阻很小會把R1電阻短路，可以看做把儀表串接在電源線上，測量完成后兩個測試點也無需短接。但是增加的R1會產(chǎn)生額外功耗，減少電池壽命，現(xiàn)在我們來估算一下電池壽命會減少多少。紐扣電池等效電路如下：

估算RL：

產(chǎn)品在使用過程中，紐扣電池的電壓是逐漸下降的，電流也會發(fā)生變化。我們以新產(chǎn)品估算RL，一般的紐扣電池標稱電壓3V，出廠電壓約3.3V，電流5uA，RL = 3.3V/5uA = 660K，相比10K的R1大的多得多。

估算壽命：

電池存儲的能量W決定了壽命，在沒有R1的時候電池能量都給了RL，加上R1后，電池能量被R1和RL瓜分。RL得到了W*RL/(R1+RL)，即， 0.9851W。

假設沒有R1的時候能夠使用6年，現(xiàn)在能夠使用0.9851*6 = 5.9106年，可以說是影響非常小。

2、優(yōu)點：

1）解決了產(chǎn)線上手工焊接的麻煩。

2）配合額外電路能夠實現(xiàn)產(chǎn)品電流自測量。從R1處測量電壓不會引入功耗，尤其在關機的時候。

3、缺點：

1）R1會產(chǎn)生功耗問題，使產(chǎn)品壽命縮短。

2）R1電阻的兩端電壓是個負值，如果使用ADC采集有少許麻煩，因為好多MCU沒有負參考。另外R1兩端壓降很小，直接ADC誤差較大。假設電流值為5uA，R1上產(chǎn)生壓降Ur1=5uA*10KΩ = 50mV?？梢赃m當增加R1。