계산 원리
배터리가 공급할 수 있는 전하량(mAh)을 평균 전류(mA)로 나누면 시간(h)이 됩니다. 실제로 쓸 수 있는 용량은 노화와 온도, 고율 방전에 따라 줄어들므로 여유율을 곱합니다.
사용 시간 (h) = 용량 (mAh) × (여유율 / 100) / 평균 전류 (mA)일 = 시간 / 24Iavg = (Iact × tact + Isleep × tsleep) / (tact + tsleep)
사용 예
2000 mAh 배터리, 여유율 80 %, 평균 50 mA이면 사용 시간은 32.0 h로 약 1.3일입니다. 활성 30 mA를 2초, 수면 10 µA를 58초 반복하는 센서 노드의 평균 전류는 약 1.01 mA입니다. 같은 배터리로는 약 1585 h, 즉 약 66일 동작합니다.
설계 팁
- 수면 전류는 µA 단위로 작아 보이지만 수면 시간이 길면 평균에서 큰 비중을 차지합니다. 레귤레이터의 Iq, MCU 누설, 센서 대기 전류를 함께 점검하세요.
- 평균 전류만 보고 설계하면 안 됩니다. 활성 구간의 피크 전류가 배터리 내부 저항에 의해 전압을 떨어뜨리면 리셋이 걸릴 수 있습니다.
- DC-DC 컨버터를 쓰면 배터리 쪽 전류는 출력 전력을 입력 전압으로 나눈 값만큼 커집니다. 변환 효율을 반드시 반영하세요.
- 실제 평균 전류는 전류 프로브나 정밀 전원 분석기로 측정해 계산과 비교하는 것이 가장 확실합니다.
주의사항
- 변환 효율, 자가 방전, 온도에 따른 용량 변화는 포함하지 않습니다. 여유율로 대략 보정합니다.
- 고율 방전에서는 용량이 줄어드는 Peukert 효과가 있습니다. 데이터시트의 방전 곡선으로 확인하세요.
- 배터리 종류에 따라 종료 전압이 다르므로, 사용 가능한 실효 용량은 종료 전압 기준으로 판단해야 합니다.
자주 묻는 질문
여유율은 얼마로 잡아야 하나요?
온도, 노화, 고율 방전에 따라 실효 용량이 줄어듭니다. 상온에서 저율로 방전하는 경우 80–90 % 정도가 흔한 출발점입니다. 최저 온도와 최대 부하에서의 방전 곡선을 데이터시트로 확인하세요.
수면 전류가 작은데 왜 수명에 큰 영향을 주나요?
수면 시간이 길면 평균 전류에서 수면 성분이 대부분을 차지하기 때문입니다. 예를 들어 수면 10 µA이 58초 동안 흐르면, 활성 구간이 짧아도 평균 전류의 상당 부분을 차지합니다.
DC-DC 컨버터를 쓰면 계산을 어떻게 바꾸나요?
배터리 쪽 전류는 출력 전력을 입력 전압과 변환 효율로 나눈 값이 됩니다. 변환 효율을 반영해 배터리 측 평균 전류를 구한 뒤 같은 식으로 계산하세요.