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(多图) 高能效UV紫外线指数传感器抢占可穿戴市场商机

世强?? 2014年07月24日 ?? 收藏1

2x2mm封装、超低功耗解决可穿戴两大难题

尺寸一直都是可穿戴设计中的一个难题,分立器件封装占用大量空间,很难应用于可穿戴产品中。因为当人们在户外锻炼时手腕区域通常暴露于阳光下,因此运动手表和健康/健身腕带非常适合具有UV测量功能的应用。然而,由于需要在极小的“手腕”尺寸中集成先进数字信号处理和天线功能,这些可穿戴设备已经变得空间极度受限。

传统上,用于消费类的UV传感器采用分立式解决方案实现,通常由对UV频率范围敏感的光电二极管构成。在进入MCU处理之前,这些光电二极管产生的电流通过ADC进行数字化。光电二极管的灵敏度波动很大,消费类应用中的可靠性使用需要对其进行校准。这些分立式UV解决方案往往依赖于复合半导体,这使得它们很难与基于CMOS的信号调节和处理电路集成。

在硅基片上进行集成处理不仅节省空间而且可以改进UV测量本身。如果传感器IC不仅包含UV传感器也包含信号调节电路(例如运算放大器)和ADC,那么它就可以在工厂执行设备校准和编程,确保产品UV数据的一致性。如果一个MCU被集成到解决方案中去执行校准、数据读取、并以可用形式提供数据,那么这种能力将会进一步增强。

Silicon Labs首先将所有这些功能集成到单芯片解决方案中,在一个极小的2mmx2mm封装的单芯片IC中包含了UV指数传感器和数字处理电路。超小的2mm x 2mm封装有助于减小最终设计的尺寸并且降低物料清单(BOM)成本。廖华平强调:“UV指数传感器IC产品已经小到可以在典型的8.5英寸宽的页面中放置655颗这种传感器。”

延长电池寿命是可穿戴设计的另一个难题,Si11xx的超低功耗架构可帮助用户采用更小电池实现更薄的可穿戴式设计,在每秒一次的UV测量速率下平均电流低至1.2μA,待机电流更是小于500nA,有效的延长了电池寿命。

图2. 单芯片UV指数传感器IC架构示例。
图2. 单芯片UV指数传感器IC架构示例。

在功耗显著低于同类产品条件下,传感器也提供了更大的灵敏度和感应距离。凭着单一的25.6μs红外光LED工作时间,高灵敏度的IR传感器能够在移动感应和手势识别应用中明显延长电池寿命,同时保持长达50cm的感应距离。此外,LED电流动态调整也进一步降低了系统功耗。

图3.  Si114x超低功耗特性
图3. Si114x超低功耗特性

如下图4所示,为Si114x与同类竞争产品的性能比较,图中的绿色部分指标体现了其优势所在。

图4. Si114x 拥有最好的接近检测性能和最低的功耗。
图4. Si114x 拥有最好的接近检测性能和最低的功耗。

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可穿戴? 紫外线指数传感器? 手势感应? 接近感应?

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