[发明专利]一种物联网NB-IoT超低功耗定时电源开关电路及其检测方法

说明书

本发明公开了一种物联网NB‑IoT超低功耗定时电源开关电路，包括外壳和设置在外壳内的电路板，电路板集成有微处理器、定时器、NB‑IoT通信模块、组合MOS管模块A、组合MOS管模块B、传感器模块、12V电池、3.3V电源转换模块、SIM卡、3V锂电池、4V电源转换模块，定时器、NB‑IoT通信模块、组合MOS管模块B、传感器模块和3.3V电源转换模块与微处理器相连接；该物联网NB‑IoT超低功耗定时电源开关电路与传统电源开关电流功耗数百微安相比，功耗降低非常大，特别适合于长时间休眠的物联网NB‑IoT应用。

技术领域

本发明涉及物联网NB-IoT应用技术领域，尤其涉及一种物联网NB-IoT超低功耗定时电源开关电路及其检测方法。

背景技术

物联网应用发展已经有10多年了，多数采用是针对特定行业或非标准化的解决方案，存在可靠性低，安全性差，操作维护成本高，功耗大等缺点。基于多年的业界实践可以看出，物联网能否成功发展的一个关键因素是标准化。与传统蜂窝网络通信不同，物联网应用要求具有支持海量连接数、低成本、低功耗和超强覆盖能力等需求。

在这个背景下，2015年9月正式确定窄带物联网(NB-IoT)标准立项，全球业界包括华为在内的50家公司积极参与，2016年6月完成标准协议核心部分，并正式发布基于3GPPLTE R13版本的第1套NB-IoT标准体系。随着NB-IoT标准的发布，NB-IoT系统技术和生态链将逐步成熟，或将开启物联网发展的新篇章。NB-IoT系统预期能够满足在180kHz的传输带宽下支持覆盖增强(提升20dB的覆盖能力)、超低功耗(5Wh电池可供终端使用10年)、巨量终端接入(单扇区可支持50000个终端连接)的非时延敏感的低速业务需求。

NB-IoT标准为了满足物联网的需求应运而生，国内通信巨头华为作为NB-IoT的积极参与者，很多的部门都积极参与其中NB-IoT。中国市场启动迅速，中国移动、中国联通、中国电信都已经完成实验室测试，并且开始商用。在运营商的推动下，NB-IoT网络将成为未来物联网的主流通信网之一，随着应用场景的扩展，NB-IoT网络将会不断演进以满足各种不同需求。

目前物联网NB-IoT的应用如火如荼的开展，各种不同的终端应运而生。目前市面上的集成无线数据通讯(如GPRS)于一体物联网终端，一般是连续自动采集传感器信息，并按照预先设定的时间间隔自动上报至信息管理中心。这意味着设备一直处于工作状态中，虽然有部分时间设备控制器处于休眠模式，功耗稍低，由于电源转换模块一直处于工作中且转换存在一定的效率问题，或者是使用三极管和MOS管作为电源开关其偏置电流为毫安级，整体功耗还是不低，对一些难以获取市电或者太阳能供电的情况只能采用电池(锂离子电池或者铅酸蓄电池)供电的场所，频繁给电池充电或者更换电池会增加不少人力成本，特别是对一些长时间休眠的应用场合，超低功耗设计显得尤为重要。

另外，与本发明最相近的技术实现方案如下，但都存在一定不足：

电源转换存在静态工作电流：目前存在的电源转换模块或者芯片内部存在偏置电阻，一旦接通电源上电，就存在一定的静态工作电流(或者泄露电流)即使不开启芯片的使能端，其电流大小为几微安至数百微安不等。

LDO电源：静态工作电流为数微安级别，电源输入端与输出端存在压差，其转换效率很低，压差越大效率转换效率越低，在一般数字电路中大的压差较为少用。

DC-DC开关电源：可以不考虑电源输入输出的压差，其转换效率很高，开关电源芯片MP2560其静态工作电流(开启电源使能端且无负载)为数百微安级别，关闭电源使能端时电流(存在偏置电阻为数十微安级别)；开关电源芯BD8303MUV片，输出拉电流(SOURCECURRENT)数十纳安级别，灌电流(SINK CURRENT)毫安级别，工作起来其静态电流至少为数百微安。

因此在低功耗工作时必须使用电子开关对其控制。