小型数字湿度传感器IC，延长电池寿命并降低设计复杂度

                                         表1. 单芯片传感器相对于传统分立式设计的好处
            



       通过以下方式获得电容到RH的转换和对RF精度的微调：
       ?  所有器件均在两个RH测试点进行电容校准。
       ?  计算RH时实施片上增益和补偿校准。
       做进一步的非线性化和温度补偿可以达到±3％的RH精度。非线性化和温度系数由Silicon Labs提供。
与传统的分立式、混合式和MCM解决方案相比，Si7005硬件、软件和固件的优化提供了以下好处：
高集成度
       测量出的湿度和温度值由片上信号调节电路和模数转换器（ADC）转换成数字格式。为了输出电压或频率，无需片外信号调节或数字转换器。物料清单（BOM）仅包括两个旁路电容器，而传统分立式传感器可能需要几十个器件，以实现相同功能。与分立式传感器、模块或混合式/MCM相比，Si7005湿度传感器具有更小的封装面积和更轻的重量，所以可获得更低的整体解决方案成本、更少的设计负担、更小的体积和重量、更高的可靠性和更快的上市时间。
即插即用的易用性
       数字输出和工厂校准免除Si7005相对湿度传感器的校准过程，所以每个传感器都可以相互替换。在从一个器件单元切换到另一个器件单元时，无需任何软件/固件改变或校准；主机处理最后的线性化和温度补偿，该算法使用固定值，不因芯片的变换而改变；在生产线上无需花费时间或人力来调整每个器件单元，由此返工和现场维护更加方便。
保护盖
       可选的工厂安装的保护盖，如图2所示，使Si7005非常牢固和易用。这种薄型疏水性/疏油性薄膜可保护传感器在板级安装前、中和后，避免液体/冷凝液和粉尘带来的侵害，而测量的灵敏度也不会受到保护盖的影响。
                             

图2. 具有和不具有保护盖的Si7005

从MCU端口引脚为Si7005湿度传感器供电以获得低功耗
        Si7005相对湿度传感器可以动态的从单片机（MCU）端口引脚获得每次转换所需的电能。由于Si7005传感器仅仅需要240-320μA，因此大多数MCU端口引脚都可以提供此电流。由于Si7005湿度传感器在两次转换之间可关掉电源，因此无需CS ˉˉ引脚，能够永久拉低，如图3所示。

                                                   



图3. Si7005低功耗操作配置，电源来自MCU端口引脚

如何从单片机端口引脚为传感器供电：
?  连接Si7005传感器的Vdd/Vs引脚到主单片机上用于开关电源的GPIO。
?  使用MCU /主机的Vdd为I2C上拉电阻供电。
?  器件上电后，允许有28ms为Cext充电（假设MCU IOH 0.3mA）。
?  读取RH和温度（通常每次需要35ms转换时间）。
?  Vs降到0V。
?  采用线性化和温度校正系数，以获得校准的RH和温度值。
?  Si7005相对湿度传感器具有片内加热器，可增加Idd 到大约30mA。除非单片机端口引脚可提供30mA电流，否则不要在此配置中启动加热器。如果启动加热器，功耗增大到3.3V×30mA = 0.1W，晶圆和传感器温度将在片外环境温度之上增加5℃-8℃（假设分别为4层和1层PCB使用热阻（Theta-J-A）50℃/W和80℃/W）。Si7005供电需要Vdd = 3.3 V，此为Si7005数据手册中Idd的典型值。
?  上电过程中，功耗典型值为300μA，4.7μF Cext充电到1.8V需要28ms（或14ms，如果IOH=0.6mA）。
?  RH测量（35ms）Idd典型值为240μA。
?  温度测量（35ms）Idd典型值为320μA。
?  掉电过程 - 电容放电需要约15ms。器件将处于掉电状态一直到下一次转换。
?  器件自热
如果温度和湿度转换每分钟执行1次、2次或4次，96μJ能耗等于下列平均电流：
?  96μJ / (3.3V x 15) = 2μA平均电流，每分钟4次转换。
?  96μJ / (3.3V x 30) = 1μA平均电流，每分钟2次转换 。
?  96μJ / (3.3V x 60) = 0.5μA平均电流，每分钟1次转换。