1. 引言

 物聯(lián)網(wǎng)LPWAN模組（如LoRa、NB-IoT）多采用電池供電（紐扣電池/鋰電池），續(xù)航要求普遍超1年，但行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，因PCB設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的功耗損耗超30%——某智能水表廠商LPWAN模組初始續(xù)航僅8個(gè)月，需頻繁更換電池，運(yùn)維成本增加200萬(wàn)元/年。捷配累計(jì)交付物聯(lián)網(wǎng)LPWAN模組PCB超300萬(wàn)片，覆蓋智能表計(jì)、資產(chǎn)追蹤等場(chǎng)景，本文基于捷配低功耗測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，拆解PCB設(shè)計(jì)對(duì)功耗的影響、優(yōu)化規(guī)則及驗(yàn)證方法，助力物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航。

2. 核心技術(shù)解析

3. 實(shí)操方案

3.1 低功耗四步設(shè)計(jì)法

1. 電源網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：① 銅皮設(shè)計(jì)：3.3V 電源線路銅皮寬度≥0.5mm（1oz 銅厚），阻抗≤50mΩ，用捷配 PCB 阻抗計(jì)算器（JPE-Imp-500）驗(yàn)證；② 電源濾波：在電源入口處放置 0.1μF 陶瓷電容（0201 規(guī)格），間距≤2mm，濾除高頻噪聲，減少動(dòng)態(tài)功耗，按IPC-7351元件布局標(biāo)準(zhǔn)；③ 電壓降控制：3.3V 供電線路電壓降≤0.1V，用萬(wàn)用表（JPE-Mult-1000）測(cè)試，超差則加寬銅皮或縮短路徑；
2. 接地設(shè)計(jì)：① 星型接地：以電源芯片為中心，接地線路呈放射狀，接地孔直徑 0.3mm，間距≤5mm，參考IPC-9592 第 5.2 條款；② 地銅皮覆蓋：PCB 空白區(qū)域覆蓋地銅皮（1oz），面積占比≥60%，減少電磁輻射導(dǎo)致的額外功耗；
3. 元件布局與布線：① 功耗元件布局：射頻芯片（如 SX1278）與電源芯片（如 AMS1117）間距≤8mm，縮短供電路徑；② 信號(hào)線優(yōu)化：射頻信號(hào)線長(zhǎng)度≤50mm，減少信號(hào)衰減導(dǎo)致的功耗補(bǔ)償，線寬 0.2mm，間距 0.3mm；
4. 基材選型：選用生益 FR-4 EP1C（漏電流≤1μA），厚度 0.8mm，通過(guò)捷配 “低功耗基材驗(yàn)證”（用 JPE-Leak-200 漏電流測(cè)試儀，25℃環(huán)境下測(cè)試）。

3.2 功耗驗(yàn)證流程

1. 靜態(tài)功耗測(cè)試：模組休眠模式下，用直流電源（JPE-Power-300）測(cè)試電流，LPWAN 模組靜態(tài)電流需≤10μA（LoRa 模組）、≤5μA（NB-IoT 模組）；
2. 動(dòng)態(tài)功耗測(cè)試：模擬數(shù)據(jù)傳輸（每小時(shí)發(fā)送 1 次數(shù)據(jù)），記錄 24 小時(shí)平均電流，LoRa 模組≤30μA，NB-IoT 模組≤25μA；
3. 續(xù)航估算：按電池容量（如紐扣電池 CR2032，220mAh）計(jì)算，續(xù)航 = 電池容量 / 平均電流，需≥12 個(gè)月，捷配提供 “功耗 - 續(xù)航” 換算工具，自動(dòng)生成估算報(bào)告。