耗電不到10μA、帶有邏輯輸出的微型光傳感器

在便攜式儀表中，一種耗電極低的光檢測電路可用來自動監(jiān)測背景光。該功能可以很容易地通過一個(gè)邏輯門或施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，但這種方法會消耗可觀的電源電流。IC1電路(圖1)提供了另一種更好的方案。


圖1. 這個(gè)光傳感器在光強(qiáng)超過由R1取值決定的水平時(shí)給出一個(gè)由低到高的輸出跳變

電源電流隨電壓變化的對數(shù)曲線(圖2)可以說明問題。正如所預(yù)期的，CMOS電路如74HC04反相器和74HC14施密特觸發(fā)器，當(dāng)它們的輸入接近電源端(電源電壓或地)時(shí)僅消耗極小的電流( 1μA)。然而，在中間值時(shí)，5V工作的74HC04將消耗大于10mA的電流! 74HC14稍好一些，但在中間值時(shí)仍要消耗超過0.5mA的電流。這樣大的電流給使用帶來問題，因?yàn)樵诠鈾z測電路中中間狀態(tài)會持續(xù)很長時(shí)間。


圖2. 這些曲線對圖1中IC1所吸取的電源電流(最下面的曲線，標(biāo)有MAX837，3.6V)和其它器件進(jìn)行了對比

+3V供電將降低大約3倍的電源電流，但是工作電流仍很顯著。加入滯回也能有所幫助，但仍留有一點(diǎn)(或者高于或者低于切換門限)，在該點(diǎn)CMOS器件還是要吸收過多的A類電源電流。

最下面的曲線代表IC1的電源電流，在整個(gè)信號范圍內(nèi)電流發(fā)生輕微的變化，且未超過7μA。外部光傳感器和偏置電阻在+5V供電時(shí)最多消耗3μA電流，這樣電路的總電源電流小于10μA且于光強(qiáng)無關(guān)。不同于其它方法，本電路將光強(qiáng)(由R1上的電壓表示)和一個(gè)固定基準(zhǔn)電壓比較，而非無嚴(yán)格規(guī)定的邏輯門限。

電源電壓介于+2.5V至+11V之間，且在+11V時(shí)測得的電源電流僅為幾個(gè)微安。IC1也可用漏極開路的型號(MAX836)，其輸出(接一個(gè)上拉電阻)在混合電壓系統(tǒng)中可以超出電源電壓。如果降低功耗比體積更重要，可選擇MAX931比較器/基準(zhǔn)IC。它采用縮小的SO-8封裝，稱作μMAX? (相比之下MAX837則為SOT封裝)，但其最大電源電流僅3μA。MAX837內(nèi)置滯回電路省去了外部滯回電阻。