可增加设备电池寿命和运行时间的环境光传感技术.doc
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1、可增加设备电池寿命和运行时间的环境光传感技术起初看起来很矛盾。如果您想节省电力和能源,请添加更多可吸取电力和能源的设备。但是,有些情况下这是您最好的设计策略。添加技术可以在不牺牲性能或功能的情况下实时和累积地减少持续消耗的能量。我们将看到的一个很好的例子是添加环境光传感器以减少背光在柔和的照明条件下的功耗。这不是一个新概念,不同类型的更多设计已经实施,测试和证明是值得的。然而,改变的是可用于超小型和小型化光检测的技术,同时在无电流的情况下进行绘制。本文探讨了环境光传感技术和设计解决方案,可用于为使用背光的现代手持设备增加电池寿命和运行时间。传统方法硫化镉光电探测器历来被用于检测光照水平但不是理
2、想的紧凑型和手持设备的解决方案。它们的第一个缺点是响应时间慢。虽然上升和下降时间可以在大约1/10秒内传输,但是满量程饱和和放电可能需要5到10秒。另一个缺点是它们的尺寸很大。这些电池需要一定数量的探测器材料,较大的通孔封装占用过多的PCB表面积,使其成为快速反应的节能技术。对于光学和环境光应用,光电二极管和光电晶体管是光敏感的最简单和最小形式的传感器。要考虑的关键参数将是约束驱动。手持式应用程序通常支持绝对最小的大小。关键是所选部件的光谱响应。虽然大多数光电二极管和光电晶体管都处于红外线范围内,但许多光电二极管和光电晶体管都支持可见光范围并且还提供小型封装。以Vishay TEMD6200F
3、X01 PIN光电二极管为例,它采用0805表面贴装封装(图1)。它的高光敏性适合于人眼的反应,因此其60度的灵敏度应该采集宽锥形环境光水平的样品。它也主要通过可见光范围,尽管它在850-1100 nm红外波段也具有灵敏度。这可以针对环境光应用进行过滤,或保持敏感,允许相同的传感器为夜间弱光条件提供IR输入源。图1:采用0805表面贴装尺寸封装,该光电二极管以指数线性方式对可见光范围敏感,以匹配响应使用光电二极管,吸收入射光子会产生电子 - 空穴对,也称为推动电荷产生电流的载体。光电二极管的另一个特点是反向偏置PN结电流对指数光强度提供最线性的响应,这就是为什么Vishay部件与人眼很好地匹配
4、 - 它也会以指数方式响应光强度(图2)。/p图2:线性反向偏置光电流响应提供了一种简单的解决方案,可将光级数据合并到背光控制算法中。凭借可靠的特性响应曲线,几乎任何微控制器上的简单A/D转换器都可以获得准确的值,而无需大量处理或查找表。最简单的解决方案是由串联电阻产生的固定反向偏置电压发生器(图3A)。读入微观的值可以直接用于与已知的球场阈值进行比较。这种阶跃响应是低分辨率,但可能是使用简单步进算法切换背光水平所需的全部。稍微大一点的解决方案是在微型A/D级上使用差分输入和偏置两个电阻器之间的光电二极管(图3B)。这不仅提供了完全线性的响应,而且对共模噪声也相对不敏感。图3:单端接地参考(A
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