分享一个有意思的电路—纽扣电池电流测量

我司有产品用到了不可充电的纽扣电池，为MCU的RTC以及其它重要电路提供电源，正常工作时电池输出电流极少，约3-5uA左右，此电池非常重要，可以这么说，此电池决定了产品的寿命，电量耗尽后产品就“寿终正寝”了。

为了保证电池的可靠性，生产过程中会有电池电流测量，电池电压测量，防止异常产品流向市场。测量电压很好办，仪表并联测量即可，但是测量电流需要把测量仪表串入电源线上，串接形式对于生产来说有少许麻烦。

现在设计如下电路，解决以上痛点：

1、原理：

纽扣电池的负极不是直接接地，而是使用10k电阻接地，测量电流时把电流测量仪表串接在两个测试点之间，因为电流表内阻很小会把R1电阻短路，可以看做把仪表串接在电源线上，测量完成后两个测试点也无需短接。但是增加的R1会产生额外功耗，减少电池寿命，现在我们来估算一下电池寿命会减少多少。纽扣电池等效电路如下：

估算RL：

产品在使用过程中，纽扣电池的电压是逐渐下降的，电流也会发生变化。我们以新产品估算RL，一般的纽扣电池标称电压3V，出厂电压约3.3V，电流5uA，RL = 3.3V/5uA = 660K，相比10K的R1大的多得多。

估算寿命：

电池存储的能量W决定了寿命，在没有R1的时候电池能量都给了RL，加上R1后，电池能量被R1和RL瓜分。RL得到了W*RL/(R1+RL)，即， 0.9851W。

假设没有R1的时候能够使用6年，现在能够使用0.9851*6 = 5.9106年，可以说是影响非常小。

2、优点：

1）解决了产线上手工焊接的麻烦。

2）配合额外电路能够实现产品电流自测量。从R1处测量电压不会引入功耗，尤其在关机的时候。

3、缺点：

1）R1会产生功耗问题，使产品寿命缩短。

2）R1电阻的两端电压是个负值，如果使用ADC采集有少许麻烦，因为好多MCU没有负参考。另外R1两端压降很小，直接ADC误差较大。假设电流值为5uA，R1上产生压降Ur1=5uA*10KΩ = 50mV。可以适当增加R1。