麦克赛尔纽扣电池CR2450HR用于红外耳式体温计，实现3年续航

一、研发背景

近年来，考虑到水银体温计中的汞危害，许多国家都已经对其采取了禁止措施。目前用以替代汞体温计的主要产品是电子体温计和红外体温计。本文主要介绍Maxell的锂二氧化锰纽扣电池CR2450HR在红外耳式体温计产品中的应用。

二、电路组成及各模块功能

LCD显示器：采用笔段式液晶+背光实现，显示测量的体温值及设置界面，背光为红黄绿三色背光，根据不同的温度值闪烁不 同的颜色。

语音播报：以语音的方式播报测量的的体温值（可设置为关闭或者开启此功能）。

输入按键：实现开关机、测量、设置参数等功能

微控制器：处理红外传感器信号、功耗管理、驱动人机交互模块。

测温组件：红外传感器、耳道光学透镜、保护胶膜

CR2450HR: Maxell耐热硬币式锂二氧化锰电池作为产品的电源。

三、功耗相关的技术指标

电源：3V纽扣式锂电池

15秒无操作自动休眠

测温电流 ≤45mA

休眠电流 ≤10uA

电池寿命：3年 （每3天测量一次，每次测3组数据）

四、电池选型

设计初期为了使电池寿命更长一些，选择的电池为1.5V*2节干电池，后因体积较大，结构设计无法满足被否；选择可充电锂电池，因大容量的体积增大，小容量的电池会造成频繁的充电，且产品成本上升等原因未采纳。最后在设计评审阶段通过借鉴其它产品的解决方案，采用了MAXELL的耐热硬币型锂二氧化锰电池CR2450HR。其主要参数如下：

标称电压：     3V

额定容量：     550mAh

工作温度范围： –40 to +125℃

直径：         24.5mm

厚度：         5mm

重量：         6.8g

选择CR2450HR作为其电源的主要原因是图1，图2的放电特性和产品的用电情况极其相似，CR2450HR的放电特性见图1 ，脉冲放电特性如图2。

图1：CR2450HR放电特性

图2：CR2450HR脉冲放电特性

我们分析耳式体温计的用电情况为两种模式:休眠模式、工作模式。休眠模式占用大多数时间，即小电流负载放电，与图1相似；极短时间段内处于工作模式，即相对大电流的负载放电，与图2极其相似。从表2中虚线可知，脉冲放电状态下，到放电截止电压2.0V时，电池容量也在500mAh左右。图1，图2的放电特性，结合产品的功耗指标，可以粗略估算出此电池的续航力是否能满足设计需求。

测温状态下的耗电量：

按照测温时的极限情况，测量一组数据用时15秒，3年内测温约1100次，总计测温时间（1100x15）/ 3600 = 4.6小时，测温状态耗电量为4.6h*45mA = 207mAh.

休眠状态下的耗电量：

计算方式：365天*3年*24小时*0.01mA ≈ 263mAh,  

合计总耗电量为207mAh+ 263mAh=470mAh左右。电池标称容量为550mAh,通过理论分析，CR2450是可以满足耳式体温计电池使用寿命的需求。

在设计开发验证阶段，测量的产品实际数据为：

休眠电流：3uA

测温电流：语音播报时的峰值电流≤44.5mA

实际产品的耗电量（3年内每3天测量一次，每次测3组数据）为：

休眠状态耗电量（365天 x 3年 x 24小时 x 0.003mA）+ 测温状态耗电量（15秒 x 1100次  / 3600 ） x 44.5mA ≈ 283mAh

再考虑电池的自放电、使用环境、个体差异等影响，为了可靠实现标称的3年续航时间（宁多不少的原则），实际按50%降额情况下使用,CR2450HR也是能满足产品续航3年的指标的。

基于图1、图2 的放电特性及体积小、大容量的特点，CR2450HR是理想的耳式体温计电源。

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