英飛凌新型 DPS368 氣壓傳感器非常適合這些應用，因為與其他防水壓力傳感器相比，該器件可以節省多達 80%的空間。另外，與壓阻技術相比，DPS368 氣壓傳感器的精度為±2 cm，可以節省多達 50%的功率。這款數字式氣壓傳感器堅固耐用，其膠墊和隔膜均有凝膠保護（圖 1），可防止水、濕氣和灰塵進入。DPS368 通過了 IPx8 認證，可以在水下 50 米環境承受長達一小時。DPS368 壓力傳感器組件采用電容傳感原理，可在溫度變化期間保證高精度。它基于久經考驗的 DPS310 器件，并且帶有非常堅固且防水的封裝，因此非常適合惡劣環境下的各種應用（圖 2）。目標應用是智能手表、可穿戴設備和智能手機（例如健身追蹤、步數統計、跌倒檢測、導航、高度檢測）；家用電器（例如暖通空調 / 真空吸塵器中的氣流控制、洗衣機中的水位檢測、入侵檢測）；無人機（例如飛行穩定性、高度控制）和醫療保健（例如跌倒檢測、氣流監測）。

堅固且敏感

DPS368 氣壓傳感器具有出色的分辨率、溫度穩定性、能效和耐用性。這些優點使它特別適用于需要檢測壓力變化很小的電池供電應用，即使在惡劣的環境下也是如此。該傳感器將大氣壓和溫度感應（圖 3）功能集成到單一且非常緊湊的 8 引腳 LGA 封裝中，尺寸僅為 2.0 mm × 2.5 mm × 1.1 mm。壓力測量的平均電流消耗為 1.7μA（待機模式下僅為 0.5μA）。

圖 1：DPS368 的 ASIC 和 MEMS 芯片在非常堅固的封裝中受到凝膠保護。

圖 2：DPS368 非常適合經常在惡劣環境中使用的各種移動設備和可穿戴設備中的精確壓力感測。

圖 3：DPS368 架構框圖

DPS368 氣壓傳感器的精度可達±0.002 hPa（等于±2 cm），可以在–40 至+ 85°C 溫度范圍測量 300 hPa 至 1200 hPa 之間的氣壓，并且具有低于 0.5 Pa/°C 的溫度敏感度。溫度讀數精確到±0.5°C。該傳感器能夠檢測單樓梯、身體動作或手勢。在生產過程中，每個單一組件都經過單獨校準，校準系數存儲在一次性可編程（OTP）存儲器中。可以使用 I2C 或 SPI 接口傳輸原始數據，并且在主機設備中計算補償壓力值。

全速運行時，該器件的功耗相比競爭對手產品低 50%，這歸功于其電容技術（交流偏置），從而可以延長電池使用壽命。集成的 FIFO 可以存儲 32 個測量值，并允許主機處理器在兩次讀取之間的長間隔進入睡眠模式，從而進一步節省了系統功耗。

圖 4：其電容式傳感器的單元結構可實現溫度漂移極低的差分測量。

高測量速率（高達 200 Hz）和快速讀取可實現快速的傳感器反饋。

電容技術

典型的小尺寸 MEMS（微機電系統）壓力傳感器圍繞壓阻測量技術而構建。在這些情況下，通過應變傳感器來檢測膜片相對于壓力變化的撓曲。但是，壓阻式傳感組件特別容易隨溫度改變而變化，而且它們對于溫度變化沒有線性響應。因此，與電容組件相比，這些傳感器需要更復雜的校準。此外，電阻測量會帶來相對較高的電流消耗，在目標應用設備由電池供電且使用壽命至關重要的情況下，這是一個特別重要的考慮因素。

由于壓阻技術的局限性，英飛凌為其壓力傳感器開發了一種電容式 MEMS 技術。圖 4 顯示了所開發的單元結構和電容式電橋配置。這個氣壓傳感器由四個傳感和參比單元陣列組成。傳感單元具有柔性膜，該膜片可對壓力變化做出反應并提供氣壓測量值。參比單元則具有堅硬的膜，該膜片對壓力變化無反應，并提供穩定的測量參比。這種結構的好處是壓力測量是可以差分的，并且傳感單元和參比單元都暴露在相同的溫度變化下，從而消除了溫度漂移的影響。單元尺寸針對高靈敏度和機械可靠性進行了優化。它基于小型 MEMS 電池，沒有重力效應。除了在寬溫度和壓力范圍內具有非常好的溫度穩定性之外，其他關鍵特性還包括低噪聲和低功耗。

優化的系統設計

為實現靈活的系統設計，這個傳感器可以針對不同的使用案例配置，以便在平衡能耗的情況下優化分辨率。不同的操作模式（高精度、標準、低功耗和超低功耗 ） 協調了不同的精度（2 至 50 cm）和測量速率（單脈沖和高達 200 Hz）。例如，可以針對 GPS 高度精度配置一次性測量操作，或者使用每秒進行多次測量的選項來滿足手勢識別或跌倒檢測的需求。可配置模式（圖 5）還可以優化效率，因為功耗與測量頻率成正比。

圖 5：不同的操作模式能夠實現優化的能耗和精度，以滿足相關應用的需要。