CN211184257U - 窄带物联网终端及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及窄带物联网技术领域，公开了一种窄带物联网终端及系统，窄带物联网终端包括窄带物联网控制模块、切换开关模块和DC‑DC电压转换模块；窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，窄带物联网控制模块的输出端与切换开关模块的控制端连接，切换开关模块的输入端与电源的输出端连接，切换开关模块的第一输出端用于在接收到第一控制信号时与窄带物联网控制模块的第一电源端连接；切换开关模块的第二输出端用于在接收到第二控制信号时与DC‑DC电压转换模块的输入端连接，DC‑DC电压转换模块的输出端与窄带物联网控制模块的第二电源端连接。本实用新型降低了窄带物联网终端的功耗，提高了电池的续航能力。

Description

窄带物联网终端及系统

技术领域

本实用新型涉及窄带物联网技术领域，特别是涉及一种窄带物联网终端及系统。

背景技术

随着蜂窝物联网的兴起，基于NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)技术的蜂窝物联网终端逐渐被广泛地应用。这种窄带物联网终端在设计之初就以降低系统复杂度和功耗成本，并提升设备使用寿命为原则，但在诸多的应用场景中，电池的续航能力是目前终端设计中必须要深度考虑的问题；而对于窄带物联网终端，其功耗是uA级的，因此所有的有源器件的设计都会影响到整机的uA级别功耗。

目前，窄带物联网终端逐渐被应用于家居产品中，如冰箱，洗衣机，空调等，以用于产品追踪。窄带物联网终端在实际应用中普遍采用稳定的家用电源或家电模块供电，但是，在物流过程及仓储过程中，窄带物联网终端需要由额外的电池来供电，以满足数据和位置信息的上报。如图1所示，电池VBAT输出的电源经窄带物联网终端中的DC-DC转换器芯片调整后输出至窄带物联网微处理芯片，从而实现为窄带物联网终端供电。而在这一供电过程中，电流在传输过程中存在损耗，增加了窄带物联网终端的功耗。因此，如何降低供电过程中窄带物联网终端的功率损耗，以提高电池的续航能力是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种窄带物联网终端及系统，能够降低供电过程中窄带物联网终端的功率损耗，以提高电池的续航能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种窄带物联网终端，包括窄带物联网控制模块、切换开关模块和DC-DC电压转换模块；

所述窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，用于检测所述电源输出的电源信号；所述窄带物联网控制模块的输出端与所述切换开关模块的控制端连接；其中，所述窄带物联网控制模块用于在检测到所述电源信号的电压值处于预设的电压范围时，发送第一控制信号至所述切换开关模块；并在检测到所述电源信号的电压值未处于预设的电压范围时，发送第二控制信号至所述切换开关模块；

所述切换开关模块的输入端与所述电源的输出端连接；所述切换开关模块的第一输出端，用于在所述切换开关模块接收到所述第一控制信号时，与所述窄带物联网控制模块的第一电源端连接；所述切换开关模块的第二输出端，用于在所述切换开关模块接收到所述第二控制信号时，与所述DC-DC电压转换模块的输入端连接；所述DC-DC电压转换模块的输出端与所述窄带物联网控制模块的第二电源端连接。

作为优选方案，所述窄带物联网终端还包括用于对所述电源信号进行分压的分压电路检测模块；

所述窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，具体为：

所述分压电路检测模块的输入端与所述电源的输出端连接，所述分压电路检测模块的输出端与所述窄带物联网控制模块的检测输入端连接。

作为优选方案，所述分压电路检测模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端即为所述分压电路检测模块的输入端，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的一端即为所述分压电路检测模块的输出端，所述第二电阻的另一端接地。

作为优选方案，所述窄带物联网控制模块为窄带物联网微处理芯片。

作为优选方案，所述DC-DC电压转换模块为BOOST型DC-DC转换器芯片。

为了解决相同的技术问题，本实用新型提供一种窄带物联网系统，包括电源以及上述的窄带物联网终端。

与现有技术相比，本实用新型提供一种窄带物联网终端及系统，通过使所述窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，并使所述窄带物联网控制模块的输出端与所述切换开关模块的控制端连接，以实现在输入所述窄带物联网控制模块的检测输入端的电源信号的电压值处于预设的电压范围时，即确定所述DC-DC电压转换模块为降压工作状态，使所述切换开关模块的第一输出端与所述窄带物联网控制模块的第一电源端连接，从而实现为所述窄带物联网控制模提供电源，此时无需通过所述DC-DC电压转换模块为所述窄带物联网控制模块供电，有效地避免了在所述DC-DC电压转换模块处于降压工作状态时，由于所述DC-DC电压转换模块的工作效率而造成电流损耗的现象，从而降低了供电过程中窄带物联网终端的功耗，因此提高了电池的续航能力。

附图说明

图1是现有技术中的窄带物联网终端的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种窄带物联网终端的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种窄带物联网终端的结构示意图。

其中，10、窄带物联网控制模块；20、切换开关模块；30、DC-DC电压转换模块；40、电源；50、分压电路检测模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，是本实用新型实施例提供的窄带物联网终端的结构示意图。

本实用新型实施例提供的所述窄带物联网终端，包括窄带物联网控制模块10、切换开关模块20和DC-DC电压转换模块30；

所述窄带物联网控制模块10的检测输入端与电源40的输出端连接，用于检测所述电源40输出的电源信号；所述窄带物联网控制模块10的输出端与所述切换开关模块20的控制端连接；其中，所述窄带物联网控制模块10用于在检测到所述电源信号的电压值处于预设的电压范围时，发送第一控制信号至所述切换开关模块20；并在检测到所述电源信号的电压值未处于预设的电压范围时，发送第二控制信号至所述切换开关模块20；

所述切换开关模块20的输入端与所述电源40的输出端连接；所述切换开关模块20的第一输出端，用于在所述切换开关模块20接收到所述第一控制信号时，与所述窄带物联网控制模块10的第一电源端连接；所述切换开关模块20的第二输出端，用于在所述切换开关模块20接收到所述第二控制信号时，与所述DC-DC电压转换模块30的输入端连接；所述DC-DC电压转换模块30的输出端与所述窄带物联网控制模块10的第二电源端连接。

在本实用新型实施例中，通过使所述窄带物联网控制模块10的检测输入端与所述电源40的输出端连接，并使所述窄带物联网控制模块10的输出端与所述切换开关模块20的控制端连接，以实现在输入所述窄带物联网控制模块10的检测输入端的电源信号的电压值处于预设的电压范围时，即确定所述DC-DC电压转换模块30为降压工作状态，使所述切换开关模块20的第一输出端与所述窄带物联网控制模块10的第一电源端连接，从而实现为所述窄带物联网控制模块10提供电源，此时无需通过所述DC-DC电压转换模块30为所述窄带物联网控制模块10供电，有效地避免了在所述DC-DC电压转换模块30处于降压工作状态时，由于所述DC-DC电压转换模块30的工作效率而造成电流损耗的现象，从而降低了供电过程中窄带物联网终端的功耗，因此提高了电池的续航能力。

需要说明的是，本实施例的所述DC-DC电压转换模块30具体用于在接收到所述切换开关模块20传送的电源信号时，调整所述电源信号的电压至预设的供电电压，并将调整后的所述电源信号传送至所述窄带物联网控制模块10，从而为所述窄带物联网控制模块10提供电源。如图1所示，仅采用DC-DC电压转换模块30，即DC-DC转换器芯片，调整电池VBAT提供的电源，并将调整后的电源输出至窄带物联网微处理芯片，从而为窄带物联网终端供电。在这一供电过程中，当所述DC-DC转换器芯片处于所述降压工作状态时，会出现由于所述DC-DC转换器芯片的工作效率而造成电流损耗的现象，而且所述DC-DC转换器芯片的输入电压越高，所述DC-DC转换器芯片的工作效率越低，电流损耗越大，因此增加了供电过程中窄带物联网终端的功耗。本实施例的所述窄带物联网终端，通过使所述切换开关模块20的第一输出端与所述窄带物联网控制模块10的第一电源端连接，以实现为所述窄带物联网控制模块10提供电源，此时无需通过所述DC-DC电压转换模块30为所述窄带物联网控制模块10供电，避免了所述DC-DC转换器芯片带来的电流损耗，因此降低了供电过程中所述窄带物联网终端的功率损耗。

此外，本实施例中所述DC-DC电压转换模块30的工作状态包括降压工作状态和非降压工作状态；其中，所述非降压工作状态包括直通状态和升压工作状态。当所述DC-DC电压转换模块30的输入电压VIN与所述DC-DC电压转换模块30的输出电压VOUT之间的差值大于0.5V时，所述DC-DC电压转换模块30为所述直通状态；当所述DC-DC电压转换模块30的输入电压VIN与所述DC-DC电压转换模块30的输出电压VOUT之间的差值大于或等于0V，且小于或等于0.5V时，所述DC-DC电压转换模块30为所述降压工作状态；当所述DC-DC电压转换模块30的输入电压VIN与所述DC-DC电压转换模块30的输出电压VOUT之间的差值小于0V时，所述DC-DC电压转换模块30为所述升压工作状态。可以理解的，在本实施例的所述窄带物联网终端中，所述DC-DC电压转换模块30通过所述切换开关模块20连接所述电源40，所述电源40提供的电源信号的电压即为所述DC-DC电压转换模块30的输入电压。因此，当输入所述窄带物联网控制模块10的检测输入端的电源信号的电压值处于预设的电压范围时，即可确定若通过所述DC-DC电压转换模块30为所述窄带物联网控制模块10供电时，所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为所述降压工作状态，因此生成所述第一控制信号，并发送所述第一控制信号至所述切换开关模块20，以使所述切换开关模块20的第一输出端与所述窄带物联网控制模块10的第一电源端连接；当输入所述窄带物联网控制模块10的检测输入端的电源信号的电压值未处于预设的电压范围时，即可确定若通过所述DC-DC电压转换模块30为所述窄带物联网控制模块10供电时，所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为所述非降压工作状态，因此生成所述第二控制信号，并发送所述第二控制信号至所述切换开关模块20，以使所述切换开关模块20的第二输出端与所述DC-DC电压转换模块30的输入端连接。另外，需要说明的是，由于所述DC-DC电压转换模块30的输出端与所述窄带物联网控制模块10的第二电源端连接，所述窄带物联网控制模块10的供电电压即为所述DC-DC电压转换模块30的输出电压。

下面为方便说明，仅以所述窄带物联网控制模块10的供电电压为3.3V为例对本实用新型实施例的技术方案进行描述，本实用新型提供的窄带物联网终端中的所述窄带物联网控制模块10的供电电压并不限于3.3V。

在本实用新型实施例中，当输入所述窄带物联网控制模块10的检测输入端的所述电源信号的电压值大于3.8V时，即所述DC-DC电压转换模块30的输入电压VIN与所述DC-DC电压转换模块30的输出电压VOUT之间的差值大于0.5V，因此可确定所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为所述直通状态；

当输入所述窄带物联网控制模块10的检测输入端的所述电源信号的电压值大于或等于3.3V，且小于或等于3.8V时，即所述DC-DC电压转换模块30的输入电压VIN与所述DC-DC电压转换模块30的输出电压VOUT之间的差值大于或等于0V，且小于或等于0.5V，此时，所述DC-DC电压转换模块30需对所述电源信号的电压进行降压处理，以输出3.3V的电压提供至所述窄带物联网控制模块10，因此可确定所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为所述降压工作状态；

当输入所述窄带物联网控制模块10的检测输入端的所述电源信号的电压值小于3.3V时，即所述DC-DC电压转换模块30的输入电压VIN与所述DC-DC电压转换模块30的输出电压VOUT之间的差值小于0V，此时，所述DC-DC电压转换模块30需对所述电源信号的电压进行升压处理，以输出3.3V的电压提供至所述窄带物联网控制模块10，因此可确定所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为所述升压工作状态。

在本实用新型实施例中，所述窄带物联网终端的工作过程具体为：所述电源40向所述窄带物联网终端输出电源信号，所述切换开关模块20通过其输入端接收所述电源信号。所述窄带物联网控制模块10通过其检测输入端接收所述电源信号，以在所述电源信号的电压值处于预设的电压范围时，即确定所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为降压工作状态，触发生成所述第一控制信号，并通过其输出端将所述第一控制信号发送至所述切换开关模块20的控制端；所述切换开关模块20在接收到所述第一控制信号时，触发所述切换开关模块20的第一输出端连接所述窄带物联网控制模块10的第一电源端，以将接收到的所述电源信号传送至所述窄带物联网控制模块10，从而为所述窄带物联网控制模块10提供电源。所述窄带物联网控制模块10在所述电源信号的电压值未处于预设的电压范围时，即确定所述DC-DC电压转换模块30的工作状态为所述非降压工作状态，触发生成所述第二控制信号，并通过其输出端将所述第二控制信号发送至所述切换开关模块20的控制端；所述切换开关模块20在接收到所述第二控制信号时，触发所述切换开关模块20的第二输出端连接所述DC-DC电压转换模块30的输入端，以将接收到的所述电源信号传送至所述DC-DC电压转换模30，所述DC-DC电压转换模30调整所述电源信号的电压至预设供电电压，并将调整后的所述电源信号传送至所述窄带物联网控制模块10，从而为所述窄带物联网控制模块10提供电源。其中，所述第一控制信号可以设置为高电平信号，所述第二控制信号可以设置为低电平信号；则，所述切换开关模块20具体配置为在接收到高电平信号时，所述切换开关模块20的输入端与所述切换开关模块20的第一输出端连通，从而使得所述切换开关模块20与所述窄带物联网控制模块10的第一电源端连通；在接收到低电平信号时，所述切换开关模块20的输入端与所述切换开关模块20的第二输出端连通，从而使得所述切换开关模块20与所述DC-DC电压转换模30的输入端连通。当然，所述第一控制信号也可以设置为低电平信号，所述第二控制信号设置为高电平信号，本实施例对此不作限制。

在一种优选实施方式中，为了确保窄带物联网控制模块10能够启动并检测所述电源40发送的电源信号，以确保能够识别出所述DC-DC电压转换模块30的状态，本实施例中所述窄带物联网控制模块10还用于在所述窄带物联网控制模块10的检测输入端首次接收到所述电源信号时，发送所述第二控制信号至所述切换开关模块20。

可以理解的，当所述电源40工作，且首次输出所述电源信号至所述窄带物联网控制模块10的检测输入端时，所述窄带物联网控制模块10首次检测到所述电源40发送的电源信号，因此生成所述第二控制信号，并发送所述控制信号至所述切换开关模块20，以使所述切换开关模块20的第二输出端连接所述DC-DC电压转换模块30的输入端，从而将接收到的所述电源信号传送至所述DC-DC电压转换模30，以通过所述DC-DC电压转换模30为所述窄带物联网控制模块10提供电源；此时，所述窄带物联网控制模块10获得电源，启动并检测所述电源40发送的电源信号，以根据所述电源信号的电压确定所述切换开关模块20切换至与所述窄带物联网控制模块10的第一电源端连接，还是切换至与所述DC-DC电压转换模30的输入端连接。

如图3所示，在一种优选实施方式中，所述窄带物联网终端还包括用于对所述电源信号进行分压的分压电路检测模块50；则，

所述窄带物联网控制模块10的检测输入端与电源40的输出端连接，具体为：

所述分压电路检测模块50的输入端与所述电源40的输出端连接，所述分压电路检测模块50的输出端与所述窄带物联网控制模块10的检测输入端连接。

可以理解的，所述分压电路检测模块50，通过其输入端接收所述电源信号，并对所述电源信号进行分压，将分压后的电源信号传送至所述窄带物联网控制模块10的检测输入端；所述窄带物联网控制模块10在接收到所述分压后的电源信号后，根据所述分压后的电源信号确定分压前的所述电源信号的电压值，进而在确定所述电源信号的电压值处于预设的电压范围时，发送所述第一控制信号至所述切换开关模块20；在确定所述电源信号的电压值未处于预设的电压范围时，发送所述第二控制信号至所述切换开关模块20。

在一种优选实施方式中，所述分压电路检测模块50包括第一电阻R1和第二电阻R2；

所述第一电阻R1的一端即为所述分压电路检测模块50的输入端，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的一端即为所述分压电路检测模块50的输出端，所述第二电阻R2的另一端接地。

在本实用新型实施例中，通过设置所述分压电路检测模块50，并使所述窄带物联网控制模块10的检测输入端通过所述分压电路检测模块50连接所述电源40的输出端，有效地避免了由于所述窄带物联网控制模块10的检测输入端输入的电压过大而导致所述窄带物联网控制模块10损坏的问题，因此保证了所述窄带物联网控制模块10的正常工作，并提高了所述窄带物联网终端的可靠性。

在本实用新型实施例中，所述窄带物联网控制模块10的类型可以根据实际使用情况设置；优选地，本实施例中所述窄带物联网控制模块10为窄带物联网微处理芯片。

另外，本实施例的所述DC-DC电压转换模块30的类型可以根据实际使用情况设置；优选地，本实施例中DC-DC电压转换模块30为BOOST型DC-DC转换器芯片；

本实施例的所述切换开关模块20的类型可以根据实际使用情况设置；优选地，本实施例中切换开关模块20为电源开关。

为了解决相同的技术问题，本实用新型实施例还提供一种窄带物联网系统，包括电源40以及上述的窄带物联网终端；

其中，所述电源40的输出端分别与所述窄带物联网终端的切换开关模块20的输入端和窄带物联网控制模块10的检测输入端连接。

综上，本实用新型提供一种窄带物联网终端及系统，通过使所述窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，并使所述窄带物联网控制模块的输出端与所述切换开关模块的控制端连接，以实现在输入所述窄带物联网控制模块的检测输入端的电源信号的电压值处于预设的电压范围时，即确定所述DC-DC电压转换模块30为降压工作状态，使所述切换开关模块的第一输出端与所述窄带物联网控制模块的第一电源端连接，从而实现为所述窄带物联网控制模块10提供电源，此时无需通过所述DC-DC电压转换模块30为所述窄带物联网控制模块10供电，有效地避免了当所述DC-DC电压转换模块30处于降压工作状态时，由于所述DC-DC电压转换模块30的工作效率而造成电流损耗的现象，从而降低了供电过程中窄带物联网终端的功耗，因此提高了电池的续航能力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种窄带物联网终端，其特征在于，包括窄带物联网控制模块、切换开关模块和DC-DC电压转换模块；

所述窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，用于检测所述电源输出的电源信号；所述窄带物联网控制模块的输出端与所述切换开关模块的控制端连接；其中，所述窄带物联网控制模块用于在检测到所述电源信号的电压值处于预设的电压范围时，发送第一控制信号至所述切换开关模块；并在检测到所述电源信号的电压值未处于预设的电压范围时，发送第二控制信号至所述切换开关模块；

所述切换开关模块的输入端与所述电源的输出端连接；所述切换开关模块的第一输出端，用于在所述切换开关模块接收到所述第一控制信号时，与所述窄带物联网控制模块的第一电源端连接；所述切换开关模块的第二输出端，用于在所述切换开关模块接收到所述第二控制信号时，与所述DC-DC电压转换模块的输入端连接；所述DC-DC电压转换模块的输出端与所述窄带物联网控制模块的第二电源端连接。

2.如权利要求1所述的窄带物联网终端，其特征在于，所述窄带物联网终端还包括用于对所述电源信号进行分压的分压电路检测模块；

所述窄带物联网控制模块的检测输入端与电源的输出端连接，具体为：

所述分压电路检测模块的输入端与所述电源的输出端连接，所述分压电路检测模块的输出端与所述窄带物联网控制模块的检测输入端连接。

3.如权利要求2所述的窄带物联网终端，其特征在于，所述分压电路检测模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端即为所述分压电路检测模块的输入端，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的一端即为所述分压电路检测模块的输出端，所述第二电阻的另一端接地。

4.如权利要求1-3任一项所述的窄带物联网终端，其特征在于，所述窄带物联网控制模块为窄带物联网微处理芯片。

5.如权利要求1-3任一项所述的窄带物联网终端，其特征在于，所述DC-DC电压转换模块为BOOST型DC-DC转换器芯片。

6.一种窄带物联网系统，其特征在于，包括电源以及如权利要求1-5任一项所述的窄带物联网终端。

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