Schlafstrom (auch Standby-Strom oder Ruhestrom genannt) ist der elektrische Strom, den ein Gerät in einem Niedrigenergiezustand (aus, Standby oder Schlaf) zieht.
Typische Größenordnung
- Mikroampere (µA) für ultraniedrigleistungsfähige Mikrocontroller und Sensoren.
- Milliampere (mA) für Geräte mit aktiven Funkgeräten, Displays oder schlechtem Strommanagement.
Primäre Quellen
- Leckstrom: Subthreshold-, Gate-Oxid- und Anschlussleckstrom in Transistoren (nimmt exponentiell mit Temperatur und kleineren Prozessknoten zu).
- Immer-aktive Blöcke: RTC (Echtzeituhr), Wachlogik (GPIO-Interrupt, BLE-Beacon), Brown-Out-Detektor, Spannungsreferenz.
- Strommanagement-Overhead: LDO-Ruhestrom, DC-Wandler-Leerlastverlust, Schalterleckstrom.
- Peripherie-Retention: RAM-Retention, Registerzustand, I/O-Pad-Pull-ups.
Designstrategien zur Minimierung des Schlafstroms
- Power Gating (Stromschienen zu ungenutzten Blöcken unterbrechen).
- Multi-Threshold-CMOS (hohe Vt für Schlaftransistoren).
- Dynamische Spannungs-/Frequenzskalierung (DVFS).
- Wachfrequenz optimieren; Sensordaten bündeln.
- Ultra-niedrige Ruhestrom-LDOs (<1 µA) auswählen.
Auswirkung auf die Akkulaufzeit
Für eine 2000 mAh Knopfzelle: 1 µA Schlaf → 228 Jahre theoretisch; 10 µA → 22,8 Jahre; 100 µA → 2,3 Jahre. Realweltfaktoren – Kapazitätsverlust, Pulslasten, Temperatur – reduzieren diese Zahlen erheblich.
