专利名称：光强检测电路和方法
技术领域：
本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种光强检测电路和方法。
背景技术：
光强检测电路是一种检测发光强度信息的电路。如图I所示，为现有技术中一种光强检测电路的电路结构示意图，该光强检测电路包括一个开关三极管M、一个光电二极管 D、一个电容C和一个电压检测电路11，该电路的工作原理如下开关控制信号输入开关三极管M的控制端，当开关三极管M闭合时，外部电源Vdd迅速对电容C充电，电压检测电路11检测到电容C的电压迅速提升至Vdd，然后开关三极管M在开关控制信号的控制下断开， 由于光电二极管D在光照的激励下产生漏电流，而且光照越强烈，漏电流越大，电容C通过该漏电流缓慢放电，电压检测电路11检测到电容C的电压缓慢降低，直至开关三极管M再次闭合,此时，电压检测电路11检测到电容C的电压降至电压V，电容C又开始充电，如此循环反复。通过电压检测电路11检测电压V的大小，可以得到光照的光强信息。
上述电路存在这样一个问题在高温情况下，即使在没有光照的情况下，光电二极管D的漏电流也会很大，与有光照情况下光电二极管D的漏电流大小差不多，从而导致该光强检测电路发生误判。发明内容
本发明提供一种光强检测电路和方法，用以实现在高温情况下，准确地检测光强信息。
本发明提供一种光强检测电路，包括
感光模块，一端连接参考电压端，用于在光照的激励下产生流经所述感光模块的电流，所述感光模块包括两个以上并联连接的光电转换组件，所述光电转换组件产生的电流的方向不完全相同；
电压检测模块，与所述感光模块的另一端连接，用于检测所述感光模块两端的电压，所述电压与所述光照的光强信息存在映射关系；
光强信息获取模块，用于根据所述电压，获取所述光照的光强信息；
其中，所述感光模块、所述电压检测模块和所述光强信息获取模块集成在单个的集成电路中。
本发明还提供一种光强检测方法，包括
通过感光模块，在光照的激励下产生流经所述感光模块的电流，其中，所述感光模块的一端连接参考电压端，所述感光模块包括两个以上并联连接的光电转换组件，所述光电转换组件产生的电流的方向不完全相同；
检测所述感光模块两端的电压，所述电压与所述光照的光强信息存在映射关系；
根据所述电压，获取所述光照的光强信息；
上述所有步骤在单个的集成电路中完成。CN 102937479 A书明说2/4页
在本发明中，感光模块在光照的激励下产生流经感光模块的电流，电压检测模块检测感光模块两端的电压，电压的值与光照的光强存在映射关系，因此光强信息获取模块根据电压获取光照的光强信息，由于感光模块中的光电转换组件产生的电流的方向不完全相同，在高温并且无光照条件下，即使各个光电转换组件本身产生的电流很大，但是由于各个光电转换组件产生的电流的方向不同，不同方向的电流可以相互抵消掉一部分，从而可以抵消掉温度对电流的影响，使得感光模块整体的电流受温度的影响较小，因此本实施例的光强检测电路在高温情况下，仍然可以准确地检测光强信息。
图I为现有技术中一种光强检测电路的电路结构示意图2为本发明光强检测电路第一实施例的结构示意图3为本发明光强检测电路第二实施例的结构示意图4为本发明光强检测电路第二实施例中感光模块在有光照条件下的等效电路
示意图5为发明光强检测电路第三实施例的结构示意图6为本发明光强检测方法第一实施例的流程示意图7为本发明光强检测方法第二实施例的流程示意图；图8为本发明强检测方法第三实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
如图2所示，为本发明光强检测电路第一实施例的结构示意图，该光强检测电路可以包括感光模块21、电压检测模块22和光强信息获取模块23,其中，感光模块21的一端连接参考电压端，另一端与电压检测模块22连接，光强信息获取模块23与电压检测模块22 连接。感光模块21包括两个以上并联连接的光电转换组件2lf 21η，其中，η为大于或等于 2的自然数。感光模块21、电压检测模块22和光强信息获取模块23集成在单个的集成电路中，该集成电路可以被构造为采用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺、BiCMOS工艺或任何其他想要采用的工艺或工艺的组合来制造。
在本实施例中，感光模块21用于在光照的激励下产生流经感光模块21的电流，感光模块21中的光电转换组件211 21η产生的电流的方向不完全相同，例如光电转换组件 211产生的电流从电压检测模块22流向参考电压端，光电转换组件21η产生的电流从参考电压端流向电压检测模块22 ；电压检测模块22用于检测感光模块21两端的电压V，电压V 与光照的光强信息存在映射关系，需要说明的是，电压检测模块22直接检测感光模块21两端的电压；光强信息获取模块23用于根据电压V，获取光照的光强信息。
本实施例的工作原理如下感光模块21在光照的激励下产生流经感光模块21的电流，电压检测模块22检测感光模块21两端的电压V，电压V的值与光照的光强存在映射关系，因此光强信息获取模块23根据电压V获取光照的光强信息，由于感光模块21中的光电转换组件2lf21n产生的电流的方向不完全相同，在高温并且无光照条件下，即使各个光电转换组件本身产生的电流很大，但是由于各个光电转换组件产生的电流的方向不同，4不同方向的电流可以相互抵消掉一部分，从而可以抵消掉温度对电流的影响，使得感光模块21整体的电流受温度的影响较小，因此本实施例的光强检测电路在高温情况下，仍然可以准确地检测光强信息。
另外，本实施例采用集成电路实现，成本较低。本实施例结构简单，功耗较低，可以广泛应用于低功耗便携式设备，例如可以作为智能卡的抗光攻击传感器。
进一步地，在本实施例中，光电转换组件21 f 21η可以为光电二极管或其他任何能将光能转换为电能的组件。另外，光强信息获取模块23具体可以为模数转换器，模数转换器将电压进行量化，就可以知道光照的光强信息；或者，光强信息获取模块23还可以是一个简单的比较器，比较器的一个输入端为电压检测模块22检测到的电压,另一个输入端为预定的参考电压阈值，比较器将二者进行比较，根据比较结果确定光照的光强信息，该光强信息可以用于指示是否存在光照。
如图3所示，为本发明光强检测电路第二实施例的结构示意图，在上一实施例的基础上，η=2，光电转换组件为光电二极管Dl和D2，参考电压端为公共地端。
光电二极管Dl和D2可以是尺寸相同、类型不同的二极管，也可以是尺寸不同、类型相同的二极管。例如光电二极管Dl为ρ+_η阱型二极管，光电二极管D2为η+_ρ阱型二极管。光电二极管Dl的正极和光电二极管D2的负极连接到电压检测模块22的输入端；光电二极管Dl的负极和光电二极管D2的正极连接到公共地端。
本实施例的工作原理如下在没有光照的情况下，光电二极管Dl和D2上没有电流流过，电压v=0。如图4所示，为本发明光强检测电路第二实施例中感光模块在有光照条件下的等效电路示意图，当有光照时，根据光电二极管的光电效应，光电二极管Dl可以等效为一个恒流源和一个没有被光照的二极管的并联，恒流源的电流大小为Isca，与光电二极管 Dl本身的光电特性和当前光照的强度有关；没有被光照的二极管上的电流Idsrid与电压V之间满足如下关系IdsA1 = Itjl (eqV/kT-l),其中，Iol为光电二极管Dl的饱和电流，q为电子电荷，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。同理，当有光照时，光电二极管D2也等效为一个恒流源和一个没有被光照的二极管的并联，恒流源的电流大小为Isc;2,与光电二极管D2本身的光电特性和当前光照的强度有关；没有被光照的二极管上的电流Idsrit2与电压V之间满足如下关系=Idsri52 =，其中，1。2为光电二极管D2的饱和电流，q为电子电荷，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。根据基尔霍夫电流定律，存在如下关系Isc;1+Idsrit2 = Isc；2+IdsA1，也即Iscl+Io2(e-<lV/kT-l) = Isc2+Io2 (eiV/kT-l)，由于光电二极管Dl和D2是不同的二极管，因此 Iscl ^ Isc2，当Iscl > Isc2时，会得到电压V>0，当Iscl < Isc2时，会得到电压V<0 ;并且电压V 与光强之间存在映射关系，光强信息获取模块23根据电压V的值，就可以得到光强信息。
如图5所示，为发明光强检测电路第三实施例的结构示意图，与上一实施例的不同之处在于，光电二极管Dl的负极和光电二极管D2的正极连接直流电压VI。当没有光照时，电压检测电路22的输入端的电压V2=V1，此时，感光模块21两端的电压V=O ;当有光照时，V2古VI，此时，感光模块21两端的电压V古O ;且随着光强不同，电压V的值也不同，光强信息获取模块23根据电压V的值，就可以得到光强信息。
如图6所示，为本发明光强检测方法第一实施例的流程示意图，可以包括如下步骤
步骤61、通过感光模块，在光照的激励下产生流经感光模块的电流；
其中，感光模块具体可以为图2、图3或图4所示结构示意图的感光模块21，在此不再赘述；
步骤62、检测感光模块两端的电压，该电压与光照的光强信息存在映射关系；
该步骤可以由图2所示结构示意图中的电压检测模块22来完成；
步骤63、根据电压，获取光照的光强信息；
该步骤可以由图2所示结构示意图中的光强信息获取模块23来完成。
步骤61-步骤63在单个的集成电路中完成。该集成电路采用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺、BiCMOS工艺或任何其他想要采用的工艺或工艺的组合来制造。
在本实施例中，首先通过感光模块21在光照的激励下产生流经感光模块的电流， 然后检测感光模块两端的电压，最后根据该电压获取光照的光强信息，由于感光模块21中的光电转换组件2lf21n产生的电流的方向不完全相同，在高温并且无光照条件下，即使各个光电转换组件本身产生的电流很大，但是由于各个光电转换组件产生的电流的方向不同，不同方向的电流可以相互抵消掉一部分，从而可以抵消掉温度对电流的影响，使得感光模块21整体的电流受温度的影响较小，因此本实施例的光强检测电路在高温情况下，仍然可以准确地检测光强信息。
如图7所示，为本发明光强检测方法第二实施例的流程示意图，与图6所示流程示意图的不同之处在于，步骤63具体可以为如下步骤
步骤71、对电压进行模数转换处理，得到光照的光强信息；
该步骤可以由模数转换器来完成。
如图8所示，为本发明强检测方法第三实施例的流程示意图，与图6所示流程示意图的不同之处在于，步骤63具体可以为如下步骤
步骤81、将电压与预定阈值进行比较，根据比较结果确定光照的光强信息；
该步骤可以由比较器来完成。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。权利要求
1.一种光强检测电路，其特征在于，包括感光模块，一端连接参考电压端，用于在光照的激励下产生流经所述感光模块的电流， 所述感光模块包括两个以上并联连接的光电转换组件，所述光电转换组件产生的电流的方向不完全相同；电压检测模块，与所述感光模块的另一端连接，用于检测所述感光模块两端的电压，所述电压与所述光照的光强信息存在映射关系；光强信息获取模块，用于根据所述电压，获取所述光照的光强信息；其中，所述感光模块、所述电压检测模块和所述光强信息获取模块集成在单个的集成电路中。
2.根据权利要求I所述的光强检测电路，其特征在于，所述集成电路被构造为采用互补金属氧化物半导体工艺制造。
3.根据权利要求I所述的光强检测电路，其特征在于，所述感光模块包括两个光电转换组件。
4.根据权利要求I或3所述的光强检测电路，其特征在于，所述光电转换组件为光电二极管。
5.根据权利要求I所述的光强检测电路，其特征在于，所述光强信息获取模块为模数转换器。
6.根据权利要求I所述的光强检测电路，其特征在于，所述光强信息获取模块为比较器。
7.一种光强检测方法，其特征在于，包括通过感光模块，在光照的激励下产生流经所述感光模块的电流，其中，所述感光模块的一端连接参考电压端，所述感光模块包括两个以上并联连接的光电转换组件，所述光电转换组件产生的电流的方向不完全相同；检测所述感光模块两端的电压，所述电压与所述光照的光强信息存在映射关系； 根据所述电压，获取所述光照的光强信息；上述所有步骤在单个的集成电路中完成。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述集成电路采用互补金属氧化物半导体工艺制造。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述感光模块包括两个光电转换组件。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述光电转换组件为光电二极管。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述光照的光强信息具体为 对所述电压进行模数转换处理，获取所述光照的光强信息。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述光照的光强信息具体为 将所述电压与预定阈值进行比较，根据比较结果确定所述光照的光强信息。
全文摘要
本发明涉及一种光强检测电路和方法。所述光强检测电路包括感光模块，一端连接参考电压端，用于在光照的激励下产生流经所述感光模块的电流，所述感光模块包括两个以上并联连接的光电转换组件，所述光电转换组件产生的电流的方向不完全相同；电压检测模块，与所述感光模块的另一端连接，用于检测所述感光模块两端的电压，所述电压与所述光照的光强信息存在映射关系；光强信息获取模块，用于根据所述电压，获取所述光照的光强信息；其中，所述感光模块、所述电压检测模块和所述光强信息获取模块集成在单个的集成电路中。本发明可以在高温情况下，准确地检测光强信息。
文档编号G01J1/44GK102937479SQ20121045791
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者曹靖, 白蓉蓉, 孙庆余, 王文静 申请人:北京昆腾微电子有限公司