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            面向醫療健康可穿戴產品的難點,ADI帶來突破性的模擬前端和電源芯片

            作者:迎九(《 電子產品世界》記者)時間:2021-12-22來源:電子產品世界收藏


            本文引用地址:http://www.snowlakeshores.com/article/202112/430489.htm

            1   可穿戴醫療健康產品興起

            據Yole 2020 年發表的報告顯示,醫療健康可穿戴產品的市場規模從2019 年的3.47 億件,會持續增長到2025 年的7.54 億件,復合年均增長率14%。主要驅動力是醫療和消費類穿戴市場。而這兩大驅動力都有共同的潛在需求——對多項關鍵生命體征的監測,這對相關系統和芯片供應商來說是一次非常大的機遇。

            2   穿戴產品設計的難點是什么

            1)模擬前端

            Maxim Integrated( 現已并入Analog Devices) 工業與醫療健康事業部醫療健康產品線總經理Andrew Baker指出,在加入更多的傳感器設計時,會考慮到需要用哪些通道,哪些信號的類型需要怎樣去相互干擾的特性。

            另外,在系統設計時也可能會考慮到多個信號的同步,例如在測量ECG、PPG 等多種信號時,對于某些衍生的生命體征的算法開發也會考慮到嚴格的時鐘同步。

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            Maxim Integrated(現已并入Analog Devices)工業與醫療健康事業部醫療健康產品線總經理Andrew Baker

            一些生命體征指數,例如怎樣去提升穿戴產品的血氧測量?例如在手腕上測血氧,人的血流信號是從弱到強分布很廣,對于有些人,或者在某些場景下,他們的血流灌注指數(PI)非常低。在這種情況下,模擬前端需要非常高的信噪比來實現相對精準的測量。

            ECG 在穿戴產品設計里也面臨一些挑戰。例如,對于干皮膚的測量,冬天在比較干燥的北方,或者在空調房間里,皮膚可能極度干燥,這種情況下較難測量。

            對此,MAX86178 以及之前的MAX86176 有相關的解決方案和設計指南,可在多場景下達到醫學標準。尤其新產品MAX86178 的三合一系統,用單芯片完成了4 項生命體征的采集,使心電圖、心率、血氧飽和度、呼吸率的采集系統變得更精簡。

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            Maxim Integrated (現已并入Analog Devices)電池電源方案事業部執行總監Karthi Gopalan

            2)電源

            在系統設計時需要非常慎重地考慮到供電。因為對于這些模擬前端,要有非常干凈的電源,以便在測量這些生物傳感的體征時,系統上的噪聲盡量減小。

            Maxim Integrated ( 現已并入Analog Devices) 電池電源方案事業部執行總監Karthi Gopalan 稱,MAX77659的優勢是:客戶無需擔心傳統的解決方案之間各個元件之間的配置問題。因為內部已做過很多測試,像對于信號完整性要求比較高的這種醫療的傳感器是其中一類;還有GPS,音頻的設備等,對于信號的完整性要求是比較高的。剛開始,客戶開始會覺得MAX77659 是一個新架構,他們會趨于保守,想用已經熟悉的新品, 而為了展現SIMO(單電感多輸出)是非??煽康慕鉀Q方案,MAX77659 已在音頻、醫療、GPS 等應用中做過大量測試。

            新產品MAX 77659 采用了SIMO 架構芯片(如圖)。在傳統芯片中,如果需要3 路的開關模式電源的輸出以及1 個開關模式的充電,至少需要4 個電感,而電感通常是電源方案中外部最大的被動元件。在MAX 77659里,這3 路開關模式的輸出以及1 路開關模式的充電共用1 個電感(如下圖),這樣將物料清單減少了60%,同時總電源解決方案尺寸減小50%。

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            圖 MAX77659的SIMO架構

            還有另外一個需要說明的點是,如果某一個功能元件對電源的要求非常敏感,MAX77659 也提供了一個LDO 來額外地提供PSRR(電源抑制比),能夠大幅度降低噪聲等。

            相對于市場上現有的其他電源管理芯片,MAX77659可以為可穿戴設備、耳戴式設備和物聯網設備提供4 倍的充電速度。通過Maxim Integrated( 現已并入ADI) 的測試,在短暫充電10 min 后,芯片就可以為產品提供4 h 的運行時間。

            (本文來源于《電子產品世界》雜志2021年12月期)



            關鍵詞: 202112

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