CN207134838U - 一种基于LoRa终端的电池升压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于LoRa终端的电池升压电路，属于LoRa终端结构领域。本实用新型包括电池、第一升压模块、第二升压模块、单片机和LoRa收发芯片，其中，所述电池分别通过第一升压模块或第二升压模块为单片机及LoRa收发芯片供电，所述单片机分别通过控制线与第一升压模块和第二升压模块相连，所述单片机通过通讯线与LoRa收发芯片相连，LoRa终端在低功耗模式下，由第一升压模块为电路供电，在功率发射模式下，由第二升压模块为电路供电。本实用新型的有益效果为：可以满足低功耗、待机时间长、发射距离远的物联网应用要求。

Description

一种基于LoRa终端的电池升压电路

技术领域

本实用新型涉及LoRa终端结构，尤其涉及一种基于LoRa终端的电池升压电路。

背景技术

LoRa是专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计无线通信技术，其在智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等多个领域得到越来越多的应用。

在物联网要求超低功耗，远距离的应用场景下， LoRa终端的最小系统一般为：一个低功耗供电系统，一个低功耗MCU，一个LoRa收发芯片，一个传感器。

LoRa收发芯片是semtech公司生产的SX1276/SX1277/SX1278，其对应的工作电压是1.8V-3.9V。市面上低功耗MCU的标称电压一般为1.8V-3.6V。

在标准电压3.3V的情况下，LoRa终端最小系统在休眠模式下最低功耗可以达到4.5uA，而终端要进行远距离通讯的最大发射功率为20dBm，最大发射电流为120mA。所以，要想LoRa终端实现低功耗，远距离的应用，LoRa终端的电源系统的基本要求是低静态电流，可以承载LoRa终端的大发射电流，高效率。

目前，市面上最通用的干电池是碱性干电池，其标称电压都是1.5V。一些体积要求小，方便用户更换电池的LoRa终端产品需要用到单节干电池供电，例如电动车遥控器，汽车遥控器，摩托车遥控器，烟雾报警器等。LoRa终端采用1.5V单节干电池作为电源，就必须采用升压电路，将单节干电池1.5V的电压升到LoRa终端需要的3.3V。而LoRa终端进行远距离通讯进行发射的时候，考虑到电源装换效率，升压电路可承载的最大电流必须大于250 mA,在电池低电的情况下甚至要承载大于400mA的电流。由此可以看出，一个要满足低功耗，远距离物联网应用的LoRa终端终端产品，其单节干电池升压电路不仅仅需要满足低静态电流，而且可以负载LoRa终端进行远距离通讯时所需的发射大电流，并且保持高效率的能量装换。只要整个LoRa终端能够满足待机功耗小于30 uA，一节7号1.5V碱性干电池就能够使终端待机超过2年，能够使终端正常实用超过1年。

但是目前市面上单节干电池升压电路,一般都是采用单个升压DCDC的方案。可以做到低静态电流的升压电路，不能负载大电流。而可以负载大电流的DCDC,却不能做到低静态电流。这些干电池升压电路都不能满足于lora终端低功耗，大电流的要求。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种基于LoRa终端的电池升压电路。

本实用新型包括电池、第一升压模块、第二升压模块、单片机和LoRa收发芯片，其中，所述电池分别通过第一升压模块或第二升压模块为单片机及LoRa收发芯片供电，所述单片机分别通过控制线与第一升压模块和第二升压模块相连，所述单片机通过通讯线与LoRa收发芯片相连，LoRa终端在低功耗模式下，由第一升压模块为电路供电，在功率发射模式下，由第二升压模块为电路供电。

本实用新型作进一步改进，所述第一升压模块采用DC-DC HT7733升压芯片，将电池电压从0.85-1.5V升压到3.3V，开启状态下的静态电流为5uA，关断电流为0.5uA，启动电压只用0.7V。

本实用新型作进一步改进，所述第一升压模块还包括设置在电池和DC-DC HT7733升压芯片之间的第一电感，所述第一电感采用直流阻抗为0.2欧姆以下的功率电感。

本实用新型作进一步改进，所述第一电感的直流阻抗为0.165欧姆。

本实用新型作进一步改进，所述第二升压模块采用能够承载LoRa收发芯片发射时大电流的DC-DC ETA1036-33S2F升压芯片，使电池电压从0.85-1.5V升压到3.3V。

本实用新型作进一步改进，所述第二升压模块还包括设置在电池和DC-DCETA1036-33S2F升压芯片之间的第二电感，所述第二电感采用直流阻抗是0.2欧姆以下的功率电感。

本实用新型作进一步改进，所述第二电感的直流阻抗为0.125欧姆。

本实用新型作进一步改进，所述单片机采用意法半导体公司生产的STM8L052C6T6芯片，在低功耗模式下，单片机只消耗电流1.35uA。

本实用新型作进一步改进，所述LoRa收发芯片采用semtech公司的SX1276/SX1277/SX1278扩频芯片，在3.3V的低功耗模式下，LoRa收发芯片消耗的最低电流为0.2uA。

本实用新型作进一步改进，所述LoRa收发芯片的最大发射功率为20dBm，最大发射电流120 mA，在最大功率发射模式下，所述第二升压模块至少需要提供250 mA的电流。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可以满足低功耗、待机时间长、发射距离远的物联网应用要求，解决了目前市面上单节干电池升压电路不能同时满足LoRa终端低功耗、大电流要求的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2本实用新型电池电路原理图；

图3为第一升压模块电路原理图；

图4为第二升压模块电路原理图；

图5为单片机电路原理图；

图6为LoRa收发芯片电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括电池、第一升压模块、第二升压模块、单片机和LoRa收发芯片，其中，所述电池分别通过第一升压模块或第二升压模块为单片机及LoRa收发芯片供电，所述单片机分别通过控制线与第一升压模块和第二升压模块相连，控制第一升压模块和第二升压模块的开启和关闭。所述单片机通过通讯线与LoRa收发芯片相连，LoRa终端在低功耗模式下，由第一升压模块为电路供电，在功率发射模式下，由第二升压模块为电路供电。如图2所示，电池通过接口J3和接口J4提供直流电压。

如图3所示，所述第一升压模块通过PCB板（印刷电路板）上的走线连接到1.5V干电池。该模块采用一个极低静态电流、高转化效率、低启动电压的DC-DC HT7733升压芯片，该升压芯片开启状态下的静态电流为5uA，关断电流为0.5uA，电源转化效率可以达到85%，启动电压只需要0.7V。此外，在电池和DC-DC HT7733升压芯片之间还设有电感L10，所述电感L10采用直流阻抗为0.2欧姆以下的低直流阻抗的功率电感，优选其直流阻抗是0.165欧姆。

本例第一升压模块的主要功能是：在LoRa终端低功耗模式下，由单片机开启此电路，使得电池电压从0.85-1.5V升压到3.3V，满足单片机和LoRa收发芯片的待机使用需求。在低功耗待机模式下，单片机开启第一升压模块供电，使LoRa终端整体的待机功耗小于30uA。

如图4所示，所述的第二升压模块通过PCB板上的走线连接到1.5V干电池。该升压模块采用的是一个低关断电流、高转化效率、低启动电压的DC-DC ETA1036-33S2F升压芯片，其关断电流0.5uA，电源转化效率可以达到96%，启动电压0.85V。此外，在电池和DC-DCETA1036-33S2F升压芯片之间还设有电感L11，所述电感L11同样采用直流阻抗为0.2欧姆以下的低直流阻抗的功率电感，优选其直流阻抗是0.125欧姆。

本例第二升压模块的主要功能是，在LoRa终端进行远距离通讯的时候，由单片机开启此电路，使得电池电压从0.85-1.5V升压到3.3V，满足单片机的使用需求，同时可以承载LoRa收发芯片发射时候的大电流。保证LoRa终端最大功率发射时，不会因为负载电流不够而产生反复重启的问题。

如图5所示，本例的单片机通过PCB板上的走线连接到第一升压模块，第二升压模块。同时通过两根控制线，分别控制第一升压模块，第二升压模块的开启和关断；还通过通讯线，控制LoRa收发芯片发射和进入低功耗模式。所述单片机采用意法半导体公司生产的STM8L052C6T6芯片，该单片机的工作电压是1.8V到3.6V，在3.3V的低功耗模式下，单片机只消耗电流1.35uA。

如图6所示，所述的LoRa收发芯片通过PCB板上的走线连接到第一升压模块，第二升压模块，还通过通讯线，连接到单片机。LoRa收发芯片采用的是semtech公司的SX1276/SX1277/SX1278扩频芯片，其工作电压为1.8V到3.7V。在3.3V的低功耗模式下，LoRa收发芯片消耗的最低电流为0.2 uA；在3.3V电压的情况下，其最大发射功率为20dBm，最大发射电流120 mA，此时，1.5V升到3.3V的干电池通过第二升压模块至少需要提供250 mA的电流，甚至更大电流。

本实用新型充分考虑到LoRa终端单节干电池升压电路的低功耗、可承载大电流的需求，可以同时满足低功耗、待机时间长、发射距离远的物联网应用要求，解决了目前市面上单节干电池升压电路不能同时满足LoRa终端低功耗、大电流要求的难题，通过单片机的动态控制，使LoRa终端达到更低功耗、更低电压、更大电流、更高效率的工作。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：包括电池、第一升压模块、第二升压模块、单片机和LoRa收发芯片，其中，所述电池分别通过第一升压模块或第二升压模块为单片机及LoRa收发芯片供电，所述单片机分别通过控制线与第一升压模块和第二升压模块相连，所述单片机通过通讯线与LoRa收发芯片相连，LoRa终端在低功耗模式下，由第一升压模块为电路供电，在功率发射模式下，由第二升压模块为电路供电。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述第一升压模块采用DC-DC HT7733升压芯片，将电池电压从0.85-1.5V升压到3.3V，开启状态下的静态电流为5uA，关断电流为0.5uA，启动电压只用0.7V。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述第一升压模块还包括设置在电池和DC-DC HT7733升压芯片之间的第一电感，所述第一电感采用直流阻抗为0.2欧姆以下的功率电感。

4.根据权利要求3所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述第一电感的直流阻抗为0.165欧姆。

5.根据权利要求1所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述第二升压模块采用能够承载LoRa收发芯片发射时大电流的DC-DC ETA1036-33S2F升压芯片，使电池电压从0.85-1.5V升压到3.3V。

6.根据权利要求5所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述第二升压模块还包括设置在电池和DC-DC ETA1036-33S2F升压芯片之间的第二电感，所述第二电感采用直流阻抗是0.2欧姆以下的功率电感。

7.根据权利要求6所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述第二电感的直流阻抗为0.125欧姆。

8.根据权利要求1所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述单片机采用意法半导体公司生产的STM8L052C6T6芯片，在低功耗模式下，单片机只消耗电流1.35uA。

9.根据权利要求1所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述LoRa收发芯片采用semtech公司的SX1276/SX1277/SX1278扩频芯片，在3.3V的低功耗模式下，LoRa收发芯片消耗的最低电流为0.2 uA。

10.根据权利要求9所述的基于LoRa终端的电池升压电路，其特征在于：所述LoRa收发芯片的最大发射功率为20dBm，最大发射电流120 mA，在最大功率发射模式下，所述第二升压模块至少需要提供250 mA的电流。