功耗测评 | 温湿度传感器GXHT3X （国产IC）

相关应用
温湿度传感器可用于消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节器、医疗、暖通空调、除湿器、农业、冷链仓储、测试及检测设备、其他相关湿度检测控制等领域项目。

参数了解
对于温湿度传感器，我们需要了解下面几个参数的含义：
相对湿度：一般用单位%RH表示。相对湿度是单位体积空气内实际所含的水气密度（用d1 表示）和同温度下饱和水气密度（用d2 表示）的百分比，即%RH = d1/ d2 x 100%。可以表示空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的比值，得数是一个百分比，也可以理解成某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量之比。
温湿度重复率误差：表示在规定的重复性和恒定的环境条件下，规定的重复性是多次连续湿度/温度测量的标准偏差(3σ)的3倍。它是对物理传感器输出上的噪声的度量，不同的测量模式允许高/中/低重复性。
分辨率：是指测量数据中所显示的最小量值，不表示精度值。
湿滞回差：表示器件在吸湿和脱湿两种情况下，其感湿特征量的同一数值所指示的环境相对湿度的最大差值。
响应时间：一般表示温湿度阶跃函数达到63%的时间，在25°C和1m/s气流下有效。在应用中的温湿度响应时间取决于传感器的设计。 
长期漂移：一般表示每年的时间，温湿度所产生的的测量数值上的偏移情况。

元器件工作模式
温湿度传感器GXHT3X有两种工作转换模式。一种是单次转换模式，另一种是周期转换模式，这个应该很好理解。在这两者转换模式中，都有一个可配参数，就是重复率。重复率越高，转换持续的时间就会越长，功耗也就越高，但是转换的精度也会越高。在周期转换模式中，转换频率越高也会影响功耗和测量时间。
需要注意的是，在使用软件驱动控制这些温湿度传感器器件时，测量时间这个参数需要特别的注意，因为这个涉及到从代码上需要对每次测量之间的给予足够的时间延时。
另外，需要强调一下，发送任何命令之前，需要先发送中断周期测量模式的命令。

功耗测评
首先，为了保持评测的准确性，我们先用一个电阻负载来验证一下设备测试精度，电阻是0.1%精度的10M电阻，所以电阻的阻值误差我们先可以忽略。
打开功耗分析仪电源mPower1203测试设备，设置1V输出。可以看到，在配套的E-sight工具上显示了流过电阻的电流值。理论上1V电压给10M电阻供电，流过的电流是100nA，我们实测的值是96nA，和理论值相差4nA，基本上设备的电流分辨率和精度都还是不错的。
 

接下来我们开始评测温湿度传感器GXHT3X的相关功耗。

将mPower1203测试设备输出设置为3.3V，因为GXHT3X的供电是3.3V。我们先看一下GXHT3X规格书中的一些耗流数据。这里，我们主要评测几组电流值，包括：

1.单次转换模式，每秒转换一次，重复率设置为低条件下的平均电流，典型值1.7uA；

2.测量时的工作电流，典型值600uA；

3.单次转换模式下，休闲状态时的电流，典型值200nA；

4.周期转换模式下，休闲状态时的电流，典型值45uA；

评测数据：

1.我们先设置GXHT3X为工作在单次转换模式，每秒转换一次，重复率设置为低，并且观测一下相关的电流。我们从电流波形中可以看到实测的平均电流是2.678uA，与规格书中的典型值1.7uA相差并不大。

2.继续分析这个电流波形，我们展开一个电流峰，这也是GXHT3X测量时的工作电流。我们从电流波形中可以看到实测的工作电流是874.079uA，规格书中的典型值是600uA。而且波形中一次测量的持续时间是2.736ms，与规格书中的典型值2.5ms也是比较接近的。

3.继续分析这个电流波形，我们测试一下波形中，电流脉冲之间的底部电流，这也是GXHT3X在单次转换模式下的休闲状态电流。我们从电流波形中可以看到实测的电流是101nA，与规格书中的典型值是200nA相比也是在一个数量级。

4.我们将GXHT3X设置为工作在周期转换模式，设置的频率是1s一次，观测一下相关的电流。电流波形中的电流脉冲之间的底部电流，这也是GXHT3X在周期转换模式下的休闲状态电流。从电流波形中可以看到实测的电流是53.612uA，与规格书中的典型值是45uA相比相差不大。另外，一次测量的工作电流是856.61uA，工作持续时间是2.524ms的样子。

所评测的测试数据基本上在规格书中的典型值数据的范围内。

最后，需要提一下，在我们进行功耗评测的时候，在和规格书进行对比时，需要了解典型值的含义。一般情况下，规格书上的值都是相对比较保守的，而且典型值是表示正态分布中一个1σ的值，也就是说68.27%的概率是落在典型值左右。换句话说，一个100个测试样本，68.27个样本的测试数据是满足典型值的。

mPower1203是一款稳压直流电源用于低功耗分析，有着Ksight N6705的精度，却比Power monitor更小巧便携。电脑端使用配套的E-sight工具可以实时分析波形，具有电源供电和电流表双模式。

支持linux和windows系统二次开发API接口(提供C#,python,VB,C++等例程)，方便工厂和测试环境集成到现有的工具和设备中进行自动化测试。

审核编辑 黄宇