物联网（IoT）设备的普及正深刻改变着工业、医疗、家居等领域的运营模式，但续航问题始终是制约其大规模应用的核心痛点。对于依赖电池供电的传感器、智能终端等设备，低功耗设计不仅关乎用户体验，更直接影响设备全生命周期成本。北京稳格科技有限公司（以下简称“稳格科技”）凭借10余年低功耗硬件开发经验，总结出延长物联网设备续航的3大核心策略，结合实际案例解析如何通过硬件优化实现“超长待机”。

策略一：动态电源管理（DPM）：按需分配，精准控能

物联网设备的工作模式通常包含“活跃状态”（数据采集/传输）与“休眠状态”（待机），但传统设计往往因电源分配不合理导致能耗浪费。动态电源管理（Dynamic Power Management, DPM）通过实时监测设备负载，动态调整各模块供电电压与频率，实现“按需供电”。

关键技术点：

1. 多电压域设计：将核心处理器（MCU）、传感器、无线模块等划分为独立电压域，根据工作状态切换供电电压（如MCU从1.8V降至0.9V）；

2. 时钟门控（Clock Gating）：关闭未使用模块的时钟信号，减少动态功耗（如关闭未激活的ADC采样电路时钟）；

3. 低功耗模式切换：利用MCU的低功耗模式（如STM32的Stop Mode、Sleep Mode），将待机电流从mA级降至μA级。

稳格科技案例：

· 为某农业环境监测传感器设计DPM方案，通过动态调整温湿度传感器的采样频率（从1Hz降至0.1Hz），配合MCU的Sleep Mode，使设备续航从3个月延长至18个月，电池成本降低70%。

策略二：低功耗无线通信技术：选对协议，降低传输能耗

无线通信是物联网设备的主要能耗来源，不同通信协议（如Wi-Fi、蓝牙、LoRa、NB-IoT）在功耗、传输距离与数据速率上差异显著。低功耗硬件设计需根据应用场景选择最优协议，并优化通信策略。

协议选型建议：

通信优化技巧：

· 数据聚合传输：减少通信次数（如每小时打包10次传感器数据后统一发送）；

· 自适应调制解调：根据信号强度动态调整传输功率（如LoRa的SF7-SF12自适应）；

· 唤醒接收（Wake-on-Radio）：仅在需要接收数据时激活无线模块（如BLE的Extended Sleep Mode）。

稳格科技案例：

· 为某智能水表设计LoRa通信方案，通过数据聚合（每日上传1次）与自适应功率调节，使设备在5年续航要求下，电池容量从5000mAh降至2000mAh，成本降低40%。

策略三：硬件选型与电路优化：从元器件到PCB的细节控能

低功耗硬件设计的本质是“细节优化”，从元器件选型到PCB布局，每个环节均可能影响整体能耗。

元器件选型原则：

1. 低功耗MCU：选择具有低功耗模式、低工作电压（如1.8V以下）的MCU（如Nordic nRF52840、STM32L5系列）；

2. 低泄漏传感器：优先采用CMOS工艺传感器（如MEMS加速度计），其静态功耗可低至nA级；

3. 低功耗电源芯片：使用DC-DC转换器（如TPS62740）替代LDO，效率提升30%以上。

PCB设计要点：

· 减少寄生电容：缩短高频信号走线（如无线模块的天线馈线），降低动态功耗；

· 优化接地设计：采用星型接地或单点接地，避免地环路引入噪声与额外功耗；

· 分区供电：将模拟电路与数字电路独立供电，减少数字噪声对模拟模块的干扰（如ADC采样精度提升）。

稳格科技案例：

· 为某可穿戴设备设计低功耗PCB，通过优化天线馈线布局（缩短50%），使蓝牙传输功耗降低15%，设备续航从7天延长至10天。

稳格科技：低功耗硬件设计的“全链路服务商”

物联网设备的低功耗设计需兼顾协议选型、硬件优化与系统级策略，任何环节的疏漏均可能导致续航不达预期。北京稳格科技提供从需求分析、元器件选型、电路设计到测试验证的“全链路低功耗解决方案”，已成功交付50+物联网硬件项目，覆盖智能表计、环境监测、工业传感等领域。无论是初创企业的原型开发，还是成熟企业的量产优化，稳格科技都能通过精细化设计帮助客户实现“超长续航”与“成本可控”的双重目标。