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一款集成了环境光和红外光到数字转换器ISL29028A介绍

2020-10-12 17:10:08  64 ISL29028A
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ISL29028A是一款集成了环境光和红外光到数字转换器,内置红外LED驱动器和I2C接口(与SMBus兼容)。该设备使用两个独立的ADC同时测量环境光和接近度平行的。灵活的中断方案是为最小微控制器使用。对于环境光照传感器(ALS)数据转换,ADC转换光电二极管电流(光灵敏度范围高达2000勒克斯),每样100毫秒。ADC拒绝50赫兹/60赫兹人造光源引起的闪烁噪声。对于接近传感器(Prox)数据转换,内置驱动器打开外部红外LED和接近传感器ADC将反射的红外强度转换为数字。这个ADC抑制环境红外噪声(如阳光)并具有540μs转换时间。ISL29028A提供ALS和典型138μa正常工作电流的接近感应(传感器和内部电路为110μA,外部LED为28μA)在220mA电流脉冲下,每100μs重复一次800毫秒(或以下)。ISL29028A使用硬件引脚和软件位来表示发生了中断事件。ALS中断是定义为设置窗口之外的测量。一个接近中断被定义为阈值限制。用户还可能要求ALS/prox中断一次发生,最多连续16次激活中断引脚。ISL29028A的设计电压为2.25V至3.63V-40°C至+85°C的环境温度范围。它包装在一个清晰的无铅8铅ODFN封装。
应用
显示器和键盘调光调节和接近
感应:-移动设备:智能手机、PDA、GPS-计算设备:笔记本电脑、上网本-消费设备:液晶电视、数字相框、数字照相机
工业和医疗照明及邻近感测
特征
在包括阳光在内的所有光源下工作
双ADC同时测量ALS/Prox
智能中断方案简化μC代码
0.5%典型非线性环境光感应
简单输出代码与勒克斯成正比
50赫兹/60赫兹闪烁噪声和红外抑制
接近人眼的光传感器响应
可选125/2000勒克斯范围接近感测
具有宽红外光谱的接近传感器-可使用850nm和950nm外部红外LED
带I2C可编程接收器电流的红外LED驱动器-110mA或220mA振幅的净100μs脉冲-脉冲之间的周期性睡眠时间高达800ms
环境红外噪声消除(包括阳光)智能灵活的中断
独立的ALS/Prox中断阈值
可调中断持续性-中断前需要1/4/8/16连续触发器超低功耗
用于ALS/Prox传感的138μA直流典型电源电流-传感器和内部电路为110μA-28μA外部红外LED的典型电流(假设220毫安,每800毫秒100μs)
断电时<1.0μA电源电流
使用方便
设置寄存器;等待中断
I2C(与SMBus兼容)输出
温度补偿
微型ODFN8 2.0x2.1x0.7(mm)包装
附加功能
I2C接口的1.7V至3.63V电源
2.25V至3.63V传感器电源
无铅(符合RoHS)
I2C地址选择引脚

笔记:
1.卷盘规格详见TB347。
2.这些Intersil无铅塑料包装产品采用特殊的无铅材料组;模塑料/模具连接材料和NiPdAu板-e4端接饰面,符合RoHS标准,与SnPb和无铅焊接操作兼容。Intersil无铅产品为MSL在满足或超过IPC/JEDEC J STD-020无铅要求的无铅峰值回流焊温度下分类。
3.有关湿度灵敏度级别(MSL),请参阅ISL29028A的设备信息页。有关MSL的更多信息,请参阅技术简介TB477。
绝对最大额定值(TA=+25°C)热信息
VDD和GND之间的VDD电源电压。4.0伏
I2C总线引脚电压(SCL,SDA)。-0.5伏至4.0伏
I2C总线引脚电流(SCL,SDA)。<10毫安
REXT引脚电压。-0.5V至VDD+0.5V
Irr引脚电压。5.5伏
ADDR0引脚电压。-0.5V至VDD+0.5V
内部引脚电压。-0.5伏至4.0伏
内部引脚电流。<10毫安
静电放电额定值
人体模型(注6)。2千伏
热阻(典型值)θJA(摄氏度/瓦)θJC(摄氏度/瓦)
8 Ld ODFN包装(注4、5)。88 10个
模具最高温度。+90摄氏度
储存温度。-40°C至+100°C
工作温度。-40°C至+85°C
注意:不要在列出的最大额定值下或附近长时间运行。暴露在这些条件下可能对产品产生不利影响
可靠性,导致不在保修范围内的故障。
笔记:
4.θJA是在自由空气中测量的,该部件安装在具有“直接连接”特性的高效热导率测试板上。见技术简要说明TB379。
5.对于θJC,“外壳温度”位置是包装底部外露金属垫的中心。
6.除IRDR为1.5kV外,所有引脚上的ESD均为2kV。
绝对最大额定值(TA=+25°C)热信息
VDD和GND之间的VDD电源电压。4.0伏
I2C总线引脚电压(SCL,SDA)。-0.5伏至4.0伏
I2C总线引脚电流(SCL,SDA)。<10毫安
REXT引脚电压。-0.5V至VDD+0.5V
Irr引脚电压。5.5伏
ADDR0引脚电压。-0.5V至VDD+0.5V
内部引脚电压。-0.5伏至4.0伏
内部引脚电流。<10毫安
静电放电额定值
人体模型(注6)。2千伏
热阻(典型值)θJA(摄氏度/瓦)θJC(摄氏度/瓦)
8 Ld ODFN包装(注4、5)。88 10个
模具最高温度。+90摄氏度
储存温度。-40°C至+100°C
工作温度。-40°C至+85°C
注意:不要在列出的最大额定值下或附近长时间运行。暴露在这些条件下可能对产品产生不利影响
可靠性,导致不在保修范围内的故障。
笔记:
4.θJA是在自由空气中测量的,该部件安装在具有“直接连接”特性的高效热导率测试板上。见技术
简要说明TB379。
5.对于θJC,“外壳温度”位置是包装底部外露金属垫的中心。
6.除IRDR为1.5kV外,所有引脚上的ESD均为2kV。
重要提示:保证所有具有最小/最大规格的参数。典型值仅供参考。除非另有规定
注意,所有试验均在规定温度下进行,且为脉冲试验,因此:TJ=TC=TA
电气规范VDD=3.0V,TA=+25°C,REXT=499kΩ1%公差。

电气规范VDD=3.0V,TA=+25°C,REXT=499kΩ1%公差。(续)

笔记:
7.非线性定义为:[(测量计数为53勒克斯)-(预期计数为53勒克斯)]/4095。预期计数使用0勒克斯和90勒克斯测量值的端点线性拟合趋势线计算。
8.LED用于生产测试。对LED辐照度进行校准,以在相同lux的荧光光源下产生相同的数据计数水平
9.850nm红外LED用于在内部测试模式下测试前置器/红外灵敏度。
10.保证~1nA的IIRDR泄漏的能力受到测试硬件的限制。
11.对于光畸变玻璃下的ALS应用,请参见标题为ALS Range 1 concerties的章节。
12.通过一种或多种方法确保符合数据表限值:生产试验、特性和/或设计。
I2C SCL和SDA的电气规范,除非另有说明,否则VDD=3V,TA=+25°C,REXT=499kΩ1%公差(注13)。

I2C SCL和SDA的电气规范,除非另有说明,否则VDD=3V,TA=+25°C,REXT=499kΩ1%公差(注13)。(续)

笔记:
13.通过设计和仿真,保证了I2C电气参数表中的各项参数。
14.Cb是总线的电容,单位为pF。
工作原理
I2C接口:ISL29028A的I2C接口从机地址是内部硬接线的如0b100010<x>,其中“0b”表示二进制表示法和x表示pin ADDR0上的逻辑级别。图2显示了一个一字节读取的示例。I2C总线主机总是驱动SCL(时钟)线路,而主机或从机可以驱动SDA(数据)线路。每个I2C事务开始主服务器断言启动条件(SDA下降而SCL下降保持高位)。第一个传输字节由主机,包括7个地址位和一个R/W位。奴隶是负责在每传输字节。每个I2C事务都以主服务器断言停止而结束状态(SDA升高,SCL保持高水平)。有关I2C标准的更多信息,请参阅飞利浦™ I2C规范文件。光电二极管和ADCISL29028A包含两个光电二极管阵列,用于转换光子(光)进入电流。ALS光电二极管被构造成模拟人眼对可见光的波长响应曲线(见图6)。ALS光电二极管的电流输出通过100ms内的12位ADC。这12位可通过读取当ADC转换为完整的。ALS转换器是一个电荷平衡集成12位ADC。电荷平衡最适合在存在周期性交流噪声。集成超过100毫秒的高拒绝率通过选取最小整数,50赫兹和60赫兹的灯光都会闪烁两个50赫兹/60赫兹频率的周期数。

接近传感器是一个8位ADC,在类似的时尚。当启用接近感应时,IRDR引脚将驱动用户提供的红外LED,发出的红外反射返回ISL29028A的物体(即人头)和传感器在0.54ms内将反射的红外波转换为电流信号ADC减去LED驱动前后的红外读数(移除环境红外,如阳光),并转换此值存储在寄存器0x8中的数字计数。ISL29028A设计为同时运行两个转换:a接近转换和ALS(或IR)转换。请注意由于转换时间的关系,用户必须让adc执行从I2C寄存器读取之前,先进行一次完全转换前置器数据(等待0.54毫秒)或ALSIR DT1/2(等待100毫秒)。时机ALS和Prox之间的转换是任意的(如图3所示)。ALS持续运行,每100毫秒提供一次新数据接近传感器在转换之间持续运行由PROX_SLP决定(寄存器1位[6:4])。
环境光和红外传感
当寄存器位时,ISL29028A设置为环境光感应ALSIR_MODE=0,ALR_EN=1。光波长响应ALS如图6所示。ALS测量模式(as与红外测量模式相反)默认设置。当零件编程用于红外(IR)传感时(ALSIR_MODE=1;ALS_EN=1),红外光转换为由相同的ALS ADC进行电流和数字化。红外光谱的结果转换与红外能量的入射量密切相关在我们的传感器上,但是无单位的,在数字计数中被引用。接近感测当启用接近感应(PROX_EN=1)时,外部内置红外LED驱动器通过Irr针。红外发光二极管电流的振幅取决于寄存器1位3:PROX_DR。如果该位低,则负载将看到固定110毫安电流脉冲。如果该位高,则IRDR上的负载将看到固定的220mA电流脉冲,如图4所示。

当来自LED的红外线到达物体并被反射时回到ISL29028A,反射的红外线被转换成电流符合图7所示的红外光谱响应。一个整个接近度测量一次转换需要0.54ms(包括0.1毫秒的LED驱动时间),以及近距离测量之间由PROX_SLP决定(睡眠时间)在寄存器1位6:4。平均LED驱动电流消耗由方程式1给出。
典型的IRDR方案是每800ms有220mA的幅度脉冲,产生28μA直流电。总电流消耗总电流消耗是IDD和IIRDR的总和。pin接收器电流(如图4所示)和平均IRDR电流可用方程式1计算。IDD取决于电压和操作模式如图11所示。中断功能ISL29028A有一个智能中断方案,设计用于将一些逻辑处理从密集型微控制器中移开I2C轮询例程(耗电)和可指示系统“唤醒”的独立光传感器“起来”或“睡觉”。
ALS中断事件(ALS_标志)由寄存器5控制到7点。用户将高阈值和低阈值写入如果存储在寄存器0x9和0xA中的实际计数不在用户的编程窗口。用户必须写入0才能清除alsu标志。接近中断事件(PROX_标志)由high控制以及寄存器3和4中的低阈值(PROX_LT和PROX_HT)。当测量的接近数据较多时,设置接近标志大于一行X次的较高阈值(X由用户设置;请参见下一段)。当前置器数据低于低接近阈值一行X次,或当用户将“0”写入PROX_标志时。中断持久性是另一个对两者都有用的选项ALS和接近度测量。持久性需要X-in-a 行中断标志,然后才能将INT pin驱动为低位。ALS和Prox有自己独立的中断持续性选项。参见寄存器2中的ALS_PRST和PROX_PRST位。最后的中断选项是能够使用寄存器2位0(INT_CTRL)的中断标志。如果用户希望两个ALS/Prox中断同时发生在改变中断管脚的状态之前,将该位设置为高。如果当ALS或接近中断标志变高,将此位留给默认值为0。
ALS范围1注意事项
当量程1上的测量ALS计数高于1800时(ALSIR_MODE=0,ALS_RANGE=0,ALS_DATA>1800),开关范围2(将ALS范围位从“0”更改为“1”)和重新测量ALS值。本建议仅适用于传感器上的光入射为红外重的应用被有色玻璃扭曲,增加了红外线的速度可见光。有关详细信息,请与工厂联系。VDVD上电及电源
注意事项
通电时,请确保DVD的终止率为0.5V/ms或更高。通电后,或如果用户的电源暂时偏离根据我们的规格(2.25V到3.63V),Intersil建议将以下用户写入:将0x00写入寄存器0x01,将0x29写入寄存器0x0F,将0x00写入寄存器0x0E,并将0x00写入寄存器0x0F。然后用户应等待~1毫秒或更长时间,然后全部重写注册到所需的值。如果用户希望硬件重置%1(%2)或者更多,以所需的终止率重新启动,并写入寄存器达到所需的值。
断电
要使ISL29028A进入断电状态,用户可以设置将寄存器1中的PROX_EN和ALS_EN位设为0。或者更简单地说,设置所有从寄存器1到0x00。计算勒克斯ISL29028A的ADC输出码与勒克斯成正比当处于ALS模式时(另见模式位)。

在等式2中,Ecalc是计算的勒克斯读数和输出表示ADC代码。确定插入的常数α通过范围位ALS_range(寄存器0x1位1)和独立于光源类型。

表15显示了两个不同的比例因子:一个用于低范围(ALS_RANGE=0)和另一个用于高范围(ALS_RANGE=1)。
噪声抑制电荷平衡ADC具有良好的噪声抑制性能频率为转换率的整数倍。例如,60Hz交流电从0ms到k*16.66ms(k=1,2…ki)的无用信号之和)是零。类似地,将设备的集成时间设置为整数周期性噪声信号的倍数大大提高了光照传感器输出信号存在噪声。自墙插座可输出60Hz或50 Hz,积分时间为100毫秒:两个频率的最低公共整数周期数。各种物体的近距离检测接近感测依赖于反射回来的红外量物体。一个完全黑色的物体会吸收所有的光线并反射没有光子。ISL29028A的灵敏度足以探测到黑色静电放电泡沫只反射1%的红外线。对于生物物体,金发比棕发更能反射光线,顾客可能注意,皮肤组织比头发反射性强得多。红外穿透皮肤,反射或散射回来在里面。因此,接近计数在接触和随着皮肤的移动单调地减少。反光的皮肤的特性和纸的特性有很大的不同。
典型电路
ISL29028A的典型应用如图5所示。这个ISL29028A的I2C地址内部硬连线为0b100010<x>,x表示输入I2C的逻辑状态地址pin ADDR0。该设备可以绑定到系统的I2C上总线和其他I2C兼容设备。
焊接注意事项
回流焊建议采用对流加热;不建议采用直接红外加热。塑料ODFN包装不需要自定义回流焊配置文件,并且有资格+260°C。标准回流焊剖面,温度为+260°C建议使用最大值。建议的PCB占地面积用户检查“表面安装组件”很重要光学双扁平封装无铅(ODFN)封装指南开始安装ODFN产品板之前。
布局注意事项

ISL29028A对布局相对不敏感。像其他I2C一样设备,即使在噪音大的环境。只有几个确保最佳性能的考虑因素。将电源和I2C线路尽可能远离所有电源噪音。0.1μF和1μF电源去电容器需要放置在设备附近。ALS传感器窗口布局应特别注意确保传感器传感器位置轮廓线中的轮廓线是均匀照明的。由影响均匀的照明会影响测量结果。






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