LZ501-CN 模组规格书

LZ501-CN 是由涂鸦智能开发的一款 LTE Cat.1 蜂窝模组。模组主要由一颗高集成度的 LTE Cat.1 芯片 UIS8910DM 及其外围电路构成，内置了 LTE Cat.1 网络通信协议栈和丰富的库函数。

产品概述

LZ501-CN 内嵌 Cortex A5 应用处理器，Cat.1bis 调制解调器，集成 64Mb Nor Flash，128 Mb PSRAM，支持 USB、UART、SDIO、SPI、I2C、I2S 和 ADC 等接口，支持显示屏、摄像头、键盘矩阵、麦克风、喇叭、充电和 USIM 卡等外设。

产品特性

• 内置 Cortex A5 应用处理器，CPU 频率：500MHz
• 供电电压范围：
  • 工作电压：3.4~4.3V
  • 典型工作电压：3.8V
• 支持的 SIM 卡：1.8V/3V*2
• LTE Cat.1 特性：
  • 频段
    • LTE-FDD：B1/B3/B5/B8
    • LTE-TDD：B34/38/39/40/41（2535~2655MHz）
  • 数据速率
    • LTE-FDD：最大10 Mbit/s（下行）/ 最大5 Mbit/s（上行）
    • LTE-TDD：最大8.2 Mbit/s（下行）/ 最大3.4 Mbit/s（上行）
  • 发射功率：23dBm±2dBm
  • 接收灵敏度：小于 -97dBm
  • 天线阻抗 50Ω，需外接天线
• 蓝牙 4.2
• Wi-Fi SCAN
• 接口：
  • 1 个 USB2.0 接口
  • 3 个 UART 接口
  • 1 个 I2C 接口
  • 1 个 PCM/I2S 接口
  • 2 个 ADC 接口
• 外设：
  • SPI 显示屏，分辨率 QVGA 320x240，30FPS
  • SPI/MIPI 摄像头，30 万像素
  • 4X5 键盘矩阵
  • 1 路麦克风
  • 1 路喇叭
  • 1 路耳机
  • 充电
• 正常工作温度：-30℃ 到 +75℃ ¹
• 扩展工作温度：-40℃ 到 +85℃ ²
• 支持固件 OTA 升级

说明：
¹ 表示当模组在此温度范围工作时，模组的相关性能满足 3GPP 标准要求。
² 表示当模组在此温度范围工作时，模组仍能正常工作，仅个别射频指标可能略微超出 3GPP 规范要求。

应用领域

• 智能健康：药品溯源、远程医疗监测、血压表、血糖仪、护心甲监控、婴儿监控器。
• 智慧城市：智能路灯、智能停车、城市垃圾桶管理、公共安全报警、城市环境监控（水污染、噪声、空气质量 PM2.5 等）。
• 消费者：可穿戴设备、自行车、助动车防盗、智能行李箱、VIP 跟踪（小孩、老人、宠物、车辆租赁）、支付/POS 机。
• 农业环境：精准种植（环境参数：水、温、光、药、肥）、畜牧养殖（健康、追踪）、水产养殖、食品安全追溯。
• 物流仓储：资产、集装箱跟踪、仓储管理、车队管理跟踪、物流状态、追踪。
• 智能楼宇：门禁、智能 HVAC、烟感、火警检测、电梯故障/维修。
• 制造行业：生产、设备状态监控，能源设施、油气监控，化工园区监测，大型租赁设备、预测性维护（家电、机械等）。
• 公用事业：抄表（水、气、电）、智能水务（管网、漏损、质检）、智能灭火器、消防栓等。

模组接口

引脚分配

LZ501-CN 模组共有 101 个引脚，其中 50 个为 LCC 引脚，另外 51 个为 LGA 引脚。

模组 I/O 序号与模组丝印 I/O 名称对应关系：

引脚定义

管脚号	管脚名	信号类型	描述
1	GND	-	地
2	GND	-	地
3	ANT_MAIN	I/O	主集天线
4	GND	-	地
5	GND	-	地
6	NC	-	-
7	GND	-	地
8	GND	-	地
9	VBAT	PI	VBAT 模块电源输入（3.4-4.3V）
10	VBAT	PI	VBAT 模块电源输入（3.4-4.3V）
11	USB_DM	I/O	USB 信号 DM
12	USB_DP	I/O	USB 信号 DP
13	VDD_EXT	PO	模块数字电平，1.8V 输出
14	PWRKEY	I	模块开机/关机，低电平有效
15	USIM2_DATA	I/O	USIM2 数据信号线，OpenCPU 模式可用作 GPIO30
16	USIM2_CLK	O	USIM2 时钟信号线， OpenCPU 模式可用作 GPIO29
17	USIM2_RST	O	USIM2 复位信号线， OpenCPU 模式可用作 GPIO31
18	UART1_RXD	I	串口 1 接收数据，支持 MCU 对接，串口电平 1.8V
19	UART1_TXD	O	串口 1 发送数据，支持 MCU 对接，串口电平 1.8V
20	UART1_RTS	I	串口 1 请求发送数据，OpenCPU 模式可用作 GPIO19
21	UART1_CTS	O	串口 1 清除发送，OpenCPU 模式可用作 GPIO18
22	GPIO26	I/O	GPIO26
23	USIM1_DATA	I/O	USIM1 数据信号线， 推荐使用 USIM_VDD 加 10K 上拉
24	USIM1_CLK	O	USIM1 时钟信号线
25	USIM1_RST	O	USIM1 复位信号线， 推荐使用 USIM_VDD 加 10K 上拉
26	USIM1_VDD	PO	USIM1 电源
27	USIM1_DET	I	USIM 卡热插拔检测，不用时需要外部上拉到 VDD_EXT
28	MIC_N	I	主 MIC 差分输出负
29	MIC_P	I	主 MIC 差分输出正
30	MIC_BIAS	PO	主 MIC 偏置电压输出，内部未连接，外部使用时必须接到 MIC 信号
31	USB_VBUS	PI	USB 插入输入检测
32	AMP_COMP	-	地
33	HP_R	O	耳机右声道信号输出
34	HP_L	O	耳机左声道信号输出
35	SPK_P	O	喇叭正极输出
36	SPK_N	O	喇叭负极输出
37	RESET	I	模块复位信号，低电平有效
38	NET_STATUS*	O	指示模组的网络运行状态，OpenCPU 模式可用作 GPIO9
39	UART2_RXD	I	模块串口 2 数据接收，串口电平1.8V，OpenCPU 模式可用作 GPIO20
40	UART2_TXD	O	模块串口 2 数据发送，串口电平1.8V，OpenCPU 模式可用作 GPIO21
41	WAKEUP_IN	I	外部设备唤醒模组，不用则悬空，OpenCPU 模式可用作 GPIO10
42-51	GND	-	地
52	I2C2_SDA	IO	I2C 数据信号，OpenCPU 模式可用作 GPIO17
53	KEYOUT0	IO	键盘输出 0
54	LCD_CLK	O	SPI LCD 时钟信号
55	GND	-	地
56	I2C2_SCL	IO	I2C 时钟信号
57	GND	-	地
58	LCD_SIO	O	SPI LCD 数据信号
59	ADC3	AI	模数转换接口 3
60	GND	-	地
61	WAKEUP_OUT*	O	模组唤醒外部设备，不用则悬空，OpenCPU 模式可用作 GPIO5
62	LCD_SDC	O	SPI LCD 数据命令选择
63	GND	-	地
64	ADC2	AI	模数转换接口2
65	GND	-	地
66	GND	-	地
67	ISENSE	I	充电电流检测
68	GND	-	地
69	LCD_CS	O	SPI LCD 片选
70	GND	-	地
71	USBBOOT	IO	键盘输入 0，开机之前上拉到 VDD_EXT，模组会强行进入 USB 下载模式
72	VBAT_SENSE	I	电池电压检测，尽量靠近电池正极，不用电池时直接接模组 VBAT，否则会造成模组不停重启
73	VDRV	O	充电电路控制信号
74	LCD_RSTB	O	SPI LCD 复位信号
75	KEYOUT1	IO	键盘输出 1
76	KEYOUT2	IO	键盘输出 2
77	UART3_RXD/KEYOUT4	I	串口 3 接收数据，复用 KEYOUT4，串口电平 1.8V
78	UART3_TXD/KEYOUT5	O	串口 3 发送数据，复用 KEYOUT5，串口电平 1.8V
79	CAM_PWDN	IO	Camera CAM_PWDN 信号
80	CAM_REFCLK	O	Camera CAM_REFCLK 信号
81	HEADMIC_BIAS	PO	耳机 MIC 的偏置电压，内部未连接，外部使用时必须接到 HEADMIC 信号
82	PCM_DOUT	O	PCM 语音数据输出，OpenCPU 模式可用作 GPIO3
83	PCM_CLK	IO	PCM 语音时钟信号，OpenCPU 模式可用作 GPIO0
84	PCM_SYNC	IO	PCM 语音同步信号，OpenCPU 模式可用作 GPIO1
85	PCM_DIN	I	PCM 语音数据输入，OpenCPU 模式可用作 GPIO2
86	GND	-	地
87	KEYOUT3	IO	键盘输出 3
88	KEYIN3	IO	键盘输入 3
89	CAM_SCK	IO	Camera CAM_SCK 信号
90	CAM_SI1	IO	Camera CAM_SI1 信号
91	CAM_SI0	IO	Camera CAM_SI0 信号
92	CAM_RSTL	IO	Camera CAM_RSTL 信号
93	DBG_TXD	I	调试串口，模组发送数据
94	DBG_RXD	O	调试串口，模组接收数据
95	USIM2_VDD	PO	USIM2 电源
96	ANT_BT/WIFI	AIO	蓝牙和 Wi-Fi 天线
97	WHTLED_IB0	O	RGB LED 电流源输入 1，OPEN 版本可配置电流大小。 Imax=54mA
98	NET_MODE	PI	指示模组的网络注册状态 ，快闪表示找网，慢闪表示连接到涂鸦 IoT 云
99	HEADMIC_P	I	耳机 MIC 输入正
100	HEADMIC_N	I	耳机 MIC 输入负
101	KEYIN4	IO	键盘输入 4

说明：P 表示电源引脚，I/O 表示输入输出引脚，* 表示该功能目前暂不支持。

电气参数

绝对电气参数

参数	描述	最小值	最大值	单位
Ts	存储温度	-40	90	℃
VBAT	供电电压	-0.3	4.6	V

ESD 特性

位置	空气放电	接触放电
GND	±10KV	±5KV
天线接口	±8KV	±4KV
其他接口	±1KV	±0.5KV

正常工作条件

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
Ta	工作温度	-30	-	75	℃
Ta	扩展工作温度	-40	-	85	℃
VBAT	工作电压	3.4	3.8	4.3	V

直流参数

1.8V 数字 I/O

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
VIL	IO 低电平输入	-	-	0.3*VCC	V
VIH	IO 高电平输入	0.7*VCC	-	VCC	V
VOL	IO 低电平输出	-	-	0.2*VCC	V
VOH	IO 高电平输出	0.8*VCC	-	VCC	V

LTE 待机和连续发射时功耗

工作模式	条件	平均值	峰值(典型值)	单位
待机电流（通用对接固件）	LTE-TDD	8.2	-	mA
待机电流（通用对接固件）	LTE-FDD	6.5	-	mA
待机电流（OpenCPU 固件）	LTE-TDD	7.8	-	mA
待机电流（OpenCPU 固件）	LTE-FDD	6.2	-	mA
连续发射（23dBm）	LTE-TDD	420	650*	mA
连续发射（23dBm）	LTE-FDD	580	650*	mA

说明：650mA 电流是在 VBAT 并联 1000μF 电容下测试，无大电容时模组峰值电流会达到 1A 以上，请注意电源输入。

射频参数

基本射频特性

参数项	详细说明
LTE-FDD 频段	LTE-FDD：B1/B3/B5/B8
LTE-TDD 频段	LTE-TDD：B34/B38/B39/B40/B41
无线标准	3GPP R13
LTE-FDD 速率	LTE-FDD：最大 10Mbps（下行）/最大 5Mbps（上行）
LTE-TDD 速率	LTE-TDD：最大 8.2Mbps（下行）/最大 3.4Mbps（上行）
天线类型	特征阻抗 50 欧姆

发射性能

连续发送性能：

频段	最小值	最大值	单位
LTE-FDD B1	＜-39	23±2	dBm
LTE-FDD B3	＜-39	23±2	dBm
LTE-FDD B5	＜-39	23±2	dBm
LTE-FDD B8	＜-39	23±2	dBm
LTE-TDD B34	＜-39	23±2	dBm
LTE-TDD B38	＜-39	23±2	dBm
LTE-TDD B39	＜-39	23±2	dBm
LTE-TDD B40	＜-39	23±2	dBm
LTE-FDD B41	＜-39	23±2	dBm

接收性能

接收灵敏度：

频段	典型值	单位
LTE-FDD B1	-99	dBm
LTE-FDD B3	-99	dBm
LTE-FDD B5	-98	dBm
LTE-FDD B8	-97	dBm
LTE-FDD B34	-100	dBm
LTE-FDD B38	-100	dBm
LTE-FDD B39	-100	dBm
LTE-FDD B40	-100	dBm
LTE-FDD B41	-100	dBm

天线信息

天线类型

该模组无自带 PCB 板载天线，需要第三方提供天线。

可使用外置棒状天线、弹簧天线、IPEX-FPC 天线和 PCB 板天线等，天线形式有单极天线、PIFA 天线、IFA 天线和 loop 天线等。

• 棒状天线：

  

• FPC 天线：

  

天线设计要求

• 确保传输线的特性阻抗是 50Ω。
• 由于天线线路损失要小于 0.3dB，所以要保持 PCB 走线尽可能短。
• PCB LAYOUT 尽可能走直线，避免过孔和翻层，同时也要避免走直角和锐角走线。
• PCB 走线周围要有良好的参考地，避免其它信号线靠近天线
• 推荐使用完整的地层作为参考地。
• 天线周围的地加强与主地之间的连接。
• 天线部分和其他金属件距离至少在 10mm 以上。

封装信息及生产指导

机械尺寸

LZ501-CN 模组共有 101 个引脚，其中 50 个为 LCC 引脚，另外 51 个为 LGA 引脚。

LZ501-CN 尺寸大小：22.2mm±0.35 (W)×20.2mm±0.35 (L)×2.4mm±0.15(H)，其中 PCB 厚度0.8mm±0.1 mm。

机械尺寸和背面焊盘尺寸

说明：模组长宽公差 ±0.35mm，高度 ±0.15mm。PCB 板厚公差 ±0.1mm。

PCB 封装图-SMT

生产指南

1. 涂鸦出厂的贴片封装模组建议使用 SMT 机器贴片，拆开包装后建议在 24 小时内完成焊接。如果拆封后未使用完，建议放置在湿度不超过 10%RH 的干燥柜内，或重新进行真空包装并记录暴露时间。总暴露时间不超过 168 小时。

   • SMT 贴片所需仪器或设备：
     • 贴片机
     • SPI
     • 回流焊
     • 炉温测试仪
     • AOI
   • 烘烤所需仪器或设备：
     • 柜式烘烤箱
     • 防静电耐高温托盘
     • 防静电耐高温手套

2. 涂鸦出厂的模组存储条件如下：

   • 防潮袋必须储存在温度 ＜40℃、湿度 ＜90%RH 的环境中。

   • 干燥包装的产品，保质期为从包装密封之日起 12 个月的时间。

   • 密封包装内装有湿度指示卡：

     

3. 涂鸦出厂的模组当出现可能受潮的情况下需要进行烘烤：

   • 拆封前发现真空包装袋破损。
   • 拆封后发现包装袋内没有湿度指示卡。
   • 拆封后如果湿度指示卡读取到 10% 及以上色环变为粉色。
   • 拆封后总暴露时间超过 168 小时。
   • 从首次密封包装之日起超过 12 个月。

4. 烘烤参数如下：

   • 烘烤温度：卷盘包装 60℃，湿度小于等于 5%RH。托盘包装 125℃，湿度小于等于 5%RH（耐高温托盘非吸塑盒拖盘）。
   • 烘烤时间：卷盘包装 48 小时，托盘包装 12 小时。
   • 报警温度设定：卷盘包装 65℃，托盘包装 135℃。
   • 自然条件下冷却到 36℃ 以下后，即可进行生产。
   • 若烘烤后暴露时间大于 168 小时没有使用完，请再次进行烘烤。
   • 如果暴露时间超过 168 小时未经过烘烤，不建议使用回流焊接工艺焊接此批次模组，因模组为 3 级湿敏器件超过允许的暴露时间产品可能受潮，进行高温焊接时可能会导致器件失效或焊接不良。

5. 在整个生产过程中，请对模组进行静电放电（ESD）保护。

6. 为了确保产品合格率，建议使用 SPI 和 AOI 测试设备来监控锡膏印刷和贴装品质。

推荐炉温曲线

请根据回流焊曲线图进行 SMT 贴片，峰值温度 245℃，回流焊温度曲线如下图所示：

• A：温度轴

• B：时间轴

• C：合金液相线温度：217-220℃

• D：升温斜率：1-3℃/S

• E：恒温时间：60-120S，恒温温度：150-200℃

• F：液相线以上时间：50-70S

• G：峰值温度：235-245℃

• H：降温斜率：1-4℃/S

  注意：以上推荐曲线以 SAC305 合金焊膏为例。其他合金焊膏请按焊膏规格书推荐炉温曲线设置。

储存条件

模组 MOQ 与包装信息

产品型号	MOQ（pcs）	出货包装方式	每个卷盘存放模组数	每箱包装卷盘数
LZ501-CN	2800	载带卷盘	700	4