便攜式醫(yī)療設(shè)備需要較長的電池壽命和小巧的外形尺寸，以確保患者成功使用和積極的醫(yī)療結(jié)果。MAX16164，毫微功耗開/關(guān)控制器兼具長壽命和便攜性，同時(shí)提供設(shè)計(jì)靈活性和可編程休眠時(shí)間。

介紹

健康是幸福和生活充實(shí)的基礎(chǔ)。最近的COVID-19大流行進(jìn)一步凸顯了健康生活方式的必要性和重要性，以及持續(xù)健康監(jiān)測的重要性?；顒幼粉櫰?、血壓監(jiān)測儀、生物傳感器和連續(xù)血糖監(jiān)測儀 （CGM） 等醫(yī)療可穿戴設(shè)備能夠定期監(jiān)測健康有價(jià)值的信息，例如檢查一天內(nèi)步數(shù)的運(yùn)動、跌倒檢測、心率跟蹤以檢查心房顫動或監(jiān)測血糖水平。這些設(shè)備以不顯眼的方式不斷收集有價(jià)值的數(shù)據(jù)用于診斷和治療目的。半導(dǎo)體技術(shù)的最新創(chuàng)新和消費(fèi)者對健康監(jiān)測需求的增加產(chǎn)生了對醫(yī)療可穿戴設(shè)備的蓬勃發(fā)展的需求。

電池供電/醫(yī)療可穿戴技術(shù)挑戰(zhàn)

在設(shè)計(jì)醫(yī)療可穿戴設(shè)備時(shí)，最重要的考慮因素之一是高效、可靠的操作和小巧的外形。例如，CGM跟蹤用戶的葡萄糖水平，并指示這些水平是過高還是過低。1型或2型糖尿病患者必須對這些變異做出反應(yīng)，如果不及時(shí)治療，會導(dǎo)致危及生命的脫水和糖尿病昏迷。在CGM之前，用戶每天會多次刺破手指并抽血以測量血糖水平。幸運(yùn)的是，可穿戴CGM減少了手指刺破血液分析的需要。由于 CGM 貼片由電池供電，因此電池續(xù)航時(shí)間越長，用戶需要應(yīng)用貼片的次數(shù)就越少。這顯然是一個(gè)非常理想的功能。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在有許多工具可以延長電池供電設(shè)備的電池壽命。除了電池類型和尺寸外，許多低功耗器件還可以降低系統(tǒng)功耗，包括低功耗微控制器、低功耗信號調(diào)理器件、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器、負(fù)載開關(guān)和LDO。首先，低靜態(tài)電流通過降低系統(tǒng)待機(jī)功耗顯著延長了電池壽命。其次，毫微功耗降壓、升壓和信號調(diào)理等毫微功耗器件允許采用新的解決方案架構(gòu)，進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗。

在許多醫(yī)療應(yīng)用中，如連續(xù)血糖監(jiān)測和心電圖，系統(tǒng)需要定期和自動監(jiān)測和報(bào)告信息。這意味著設(shè)備需要始終通電，但在不測量或報(bào)告時(shí)消耗盡可能少的功率。微控制器和微處理器可以執(zhí)行此任務(wù)，但它們通常消耗太多功率，即使在低功耗或睡眠模式下也是如此。定期喚醒系統(tǒng)的另一種解決方案是使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘和負(fù)載開關(guān)。這種解決方案導(dǎo)致額外的IC和較低的可靠性。

開/關(guān)控制器系統(tǒng)圖

一種新穎的解決方案是開/關(guān)控制器，用于在必要時(shí)喚醒系統(tǒng)微控制器，并在待機(jī)模式下最大限度地降低功耗。具有可編程休眠時(shí)間的開/關(guān)控制器具有功耗最低、無軟件依賴性和最小外形尺寸等優(yōu)點(diǎn)。

MAX16164為毫微功耗開/關(guān)控制器，具有可編程休眠時(shí)間，可通過電阻或通過I電路進(jìn)行編程。2C總線。該器件在休眠時(shí)消耗 30nA 電流，在關(guān)斷模式下僅消耗 10nA 電流。

毫微功耗開/關(guān)控制器如何幫助節(jié)省能源和延長電池壽命？假設(shè)電池供電的醫(yī)療設(shè)備的電流消耗如下，就像上面顯示的系統(tǒng)框圖一樣。

基于賽普拉斯 PSoC 6 CPU

平均有功電流為 4.7mA

占空比：0.1%

這假設(shè)電池電壓一致，并且有微控制器負(fù)責(zé)打開和關(guān)閉系統(tǒng)，并具有睡眠模式，RTC功耗為7μA。

電流消耗：

CPU 活動電流 x CPU 占空比 + CPU 休眠電流 x （1 - CPU 占空比） = 4.7mA x 0.001 + 7μA x 0.999 = 4700nA + 7000nA = 11700nA。

如果使用MAX16164，器件和系統(tǒng)的休眠時(shí)間功耗為30nA。

MAX16164功耗：

CPU 有效電流 x CPU 占空比 + MAX16164 休眠電流 x （1 - CPU 占空比） = 4.7mA x 0.001 + 30nA x 0.999 = 4700nA + 30nA = 4730nA。

因此，MAX16164的功耗與休眠模式下CPU的功耗=4730/11700 = 40%。因此，使用MAX16164可將電池壽命延長60%。

此外，MAX16164采用纖巧型WLP和小尺寸μDFN封裝，以極小的占位面積提供可靠性和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

總結(jié)

人們對自己的生計(jì)更加了解和謹(jǐn)慎，并尋找更好地監(jiān)測和控制其健康的方法?，F(xiàn)在，小型、可靠和長期運(yùn)行的醫(yī)療設(shè)備對于健康監(jiān)測比以往任何時(shí)候都更加重要。使用毫微功耗MAX16164開/關(guān)控制器可以延長需要連續(xù)監(jiān)測健康信號的醫(yī)療穿戴設(shè)備的電池壽命。

審核編輯：郭婷