做电池供电的语音播报产品,工程师最怕的往往不是响起来的时候,而是闲着的时候。一节 CR2032 标称两百多 mAh,如果芯片待机还在悄悄漏电流,产品放上架三个月就哑了,返修率直接拉爆。所以看 WT588F40B-16S 这类语音芯片,待机静态电流小于 10μA 这条参数,其实比它支持多少段语音、能放多长更值得我们算一算。
先说清楚 10μA 指的是什么。按说明书,这颗芯片本体供电电压 2.4 到 3.6V,待机模式下的静态电流小于 10μA。注意这是芯片本体的漏电流,不含外接功放或其它外围。它还有个很省心的机制:语音播放停止后,只要 IO 口 DATA 和 CLK 保持电平稳定,1 秒后自动进入休眠。也就是说你不用写额外的休眠指令,播完它自己就睡了。
那么电池账到底怎么算。偶发播报类的产品,一天里绝大部分时间是休眠,只有零星几秒在响。总耗电要拆成两块:休眠耗电和播放耗电。
休眠部分很好算。10μA 等于 0.01mA,一天 24 小时就是 240μAh,也就是 0.24mAh。这一块几乎可以忽略。换句话说,哪怕纯休眠放一整年,也就耗掉大约 88mAh,还不到一节 CR2032 的一半。
播放部分才是大头,而且它和芯片待机电流几乎无关。WT588F40B-16S 是 PWM 输出直接驱动 8Ω 0.5W 喇叭,没有外置功放,所以发声时的电流几乎全耗在喇叭上。按 0.5W 输出、3V 供电折算,驱动电流在百毫安量级,峰值接近 170mA,RMS 随音源和音量变化。这里要说明,说明书没有给出播放时的芯片工作电流规格值,上面的百毫安是依据喇叭功率做的估算,实际以你板子上的实测为准。
把两块加起来算一笔具体账。假设用一节 CR2032,容量 220mAh,每天触发 10 次,每次响 3 秒。
休眠耗电:0.24mAh 每天。
播放耗电:按 100mA 驱动电流估算,每天 10 次乘 3 秒等于 30 秒,100mA 乘 30 秒除以 3600 约等于 0.83mAh 每天。
合计每天约 1.07mAh。220 除以 1.07,大概能用 200 天,也就是半年以上。
如果把触发频率提到每天 50 次,播放耗电变成约 4.2mAh 每天,寿命就缩到四十多天。这个对比能说明白一件事:在偶发播报场景里,电池的命门是发声时长和频率,不是待机。10μA 的价值是让不响的时候几乎不漏,把整颗芯片的静态损耗压到可以忽略,从而让寿命真正由你设计里的播报策略决定。
要把这 10μA 真正落到板子上,还有两个工程细节。第一,芯片 IO 口默认内部 1M 下拉,做低功耗休眠时,建议语音播放结束后把 DATA 拉低,防止电流通过 IO 倒灌。第二,上电后芯片需要一定的初始化时间,建议不小于 100ms,这段时间里别发控制信号,否则语音芯片可能不工作。另外供电范围 2.4 到 3.6V 意味着单节锂电、两节纽扣电池或者两节干电池都能直接供,不用额外稳压,BOM 也跟着省了。
回到标题那个问题。WT588F40B-16S 的 10μA 待机,意义不在于让它能跑多久,而在于让它在不响的时候几乎不费电。对于门磁报警器、智能门铃、小家电提示音这类大部分时间沉默、偶尔响一声的产品,这颗芯片的功耗账算下来很干净:休眠不漏,发声可控,电池寿命由你的播报节奏说了算。
116
