【成功案例】基于低功耗比较器SGM8749大幅度延长智能开门夜灯的使用时间

时间： 2018-10-22 来源：世强

技术问答

随着智能家居越来越深入生活，很多智能家居产品也在迅速的走入千家万户，例如智能开门小夜灯等，本文就以智能小夜灯为例，使用SGM8749低功耗比较器作为主要器件来设计一款使用两节普通1.5V电压的干电池供电的智能小夜灯。

圣邦微电子（SGMICRO）最新推出低功耗高速比较器产品SGM8749，延迟时间150ns，支持2.7V到5.5V供电，Open-Drain输出。功耗只有25μA，是市面上通用低功耗比较器LMV331的一半。考虑到使用电池供电，因此本文选用这颗芯片作为主要器件。

电路设计思路分为两步，其一是要实现智能小夜灯的整体功能，其二是要实现电路低功耗以延长电池的使用时间，在因此我们电路分为白天的时候只让其中一小部分电路工作的状态，到了晚上再转入整体电路都工作的状态，这样可以大幅度的延长电池的使用时间。

要实现夜晚亮灯，那么就需要使用光敏传感器，我们选择使用普通的光敏电阻来实现白天与黑夜的检测判断，并设计如下电路图：

图1

如图1，使用GL4516型光敏电阻与SGM8749芯片实现白天和黑夜检测，通过可调电阻VR2实现比较器的比较阈值的调节设置，并与比较器的IN+端连接，光敏电阻NR2在随着光照强度变化而导致电阻变化（光照增强电阻变小），从而引起比较器IN-端的电压变化，为确保光敏电阻所连接的IN-端的电压变化范围，因此在NR2前端串联R5电阻，IN-端的传感器信号与IN+端的比较阈值参考电压，经过SGM8749芯片构成的比较电路进行比较之后从比较器的OUT端输出比较结果（或者称为触发信号），因SGM8749芯片属于Open-Drain输出型，因此OUT端需要加上拉电阻，这样才能实现完整的比较器应用电路，在白天的时候OUT端输出高电平，控制电源管理电路的处于关闭状态，当夜晚的时候OUT端输出低电平，控制电源管理电路的处于导通状态，电源管理电路与主控MCU进行配合之后即可实现整体电路上电从部分电路工作状态转入全部电路都工作的状态，实现使用光敏传感器检测白天和黑夜，同时可以是电路具有较低的功耗已达到延长电池使用时间；

另外小夜灯还需要实现开门亮灯的功能，仅有光敏传感器还不够，因此我们选择使用人体热释电传感器（型号RE200B）来实现开门检测，并设计如下电路：

图2

如图2，这部分电路原理与前文的光敏电阻电路原理基本相同，但是根据传感器特性调整了传感器信号与比较器的输入端接口，可调电位器用于调节比较器比较阈值，在开门的时候检测到人的时候，比较器芯片输出触发信号；

至此，智能小夜灯需要的信号已经完成采集，下一步就需要将其综合起来使用，因此我们设计出如下的整体电路：

图3

如图3，综合考虑我们拥有的物料，我们决定使用一颗STM公司的STM8L0系列中的SOP8封装的低功耗MCU作为整个小夜灯的控制芯片，我们设计使用两节1.5V的普通干电池串联起来给整个小夜灯供电，在白天的时候只有光敏电阻这部分电路工作，人体热释电电路及MCU芯片电路均不工作，当夜晚的时候光敏电阻电路给出触发信号，触发信号开启供电管理电路，这时候才进入整个电路工作状态，给人体热释电检测电路以及MCU芯片供电，此时MCU芯片在上电瞬间给出控制信号到供电管理电路的POWER_ON端口，实现电源接通维持状态，然后，MCU芯片接收光敏和热释电传感器的检测信号，处理之后输出一个控制信号，接通LED灯，从而实现小夜灯点亮，在延时一段时间之后（或者人已经离开，人体热释电传感器触发信号已经改变），MCU芯片控制关断LED灯，实现晚上人开门的时候点亮灯，人离开之后关灯的智能小夜灯；

另外，本文中的部分元器件也可以做替换，比如使用的S9013的三极管可以选用的SECOS品牌的S9013W型，文中P-MOS管选用的是AOS公司的AO3407型号；MCU芯片则有着更多的可更换方案，比如可以替换成Silicon Labs公司的8位MCU系列产品，可选型号如EFM8 Sleepy Bee 8位微控制器中的EFM8SB10F8G-CSP16或者 EFM8SB10F2G-QFN20等型号。

元器件选型参考及链接：

NPN三极管选用参考：https://www.sekorm.com/doc/615555.html

P-MOS选用参考：https://www.sekorm.com/doc/547949.html

MCU选用参考：https://www.sekorm.com/Web/Search/keyword/EFM8SB10F2G-A-QFN20

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全部评论（8）

hilly Lv6. 高级专家 2018-12-26

圣邦微不错
石头大大 Lv6. 高级专家 2018-11-23

必须学习
黑云 Lv6. 高级专家 2018-11-15

学习
艾蕾娜 Lv7. 资深专家 2018-11-13

打卡学习
Lcf Lv7. 资深专家 2018-10-22

了解下

luose Lv8. 研究员 2018-10-22

学习了！
witt Lv7. 资深专家 2018-10-22

这个设计挺巧妙地，不错，学习了
ZZG Lv7. 资深专家 2018-10-22

学习了

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