延长医疗可穿戴设备的电池寿命

便携式医疗设备需要较长的电池寿命和小巧的外形尺寸，以确保患者成功使用和积极的医疗结果。MAX16164，毫微功耗开/关控制器兼具长寿命和便携性，同时提供设计灵活性和可编程休眠时间。

介绍

健康是幸福和生活充实的基础。最近的COVID-19大流行进一步凸显了健康生活方式的必要性和重要性，以及持续健康监测的重要性。活动追踪器、血压监测仪、生物传感器和连续血糖监测仪 （CGM） 等医疗可穿戴设备能够定期监测健康有价值的信息，例如检查一天内步数的运动、跌倒检测、心率跟踪以检查心房颤动或监测血糖水平。这些设备以不显眼的方式不断收集有价值的数据用于诊断和治疗目的。半导体技术的最新创新和消费者对健康监测需求的增加产生了对医疗可穿戴设备的蓬勃发展的需求。

电池供电/医疗可穿戴技术挑战

在设计医疗可穿戴设备时，最重要的考虑因素之一是高效、可靠的操作和小巧的外形。例如，CGM跟踪用户的葡萄糖水平，并指示这些水平是过高还是过低。1型或2型糖尿病患者必须对这些变异做出反应，如果不及时治疗，会导致危及生命的脱水和糖尿病昏迷。在CGM之前，用户每天会多次刺破手指并抽血以测量血糖水平。幸运的是，可穿戴CGM减少了手指刺破血液分析的需要。由于 CGM 贴片由电池供电，因此电池续航时间越长，用户需要应用贴片的次数就越少。这显然是一个非常理想的功能。

系统设计人员现在有许多工具可以延长电池供电设备的电池寿命。除了电池类型和尺寸外，许多低功耗器件还可以降低系统功耗，包括低功耗微控制器、低功耗信号调理器件、降压/升压转换器、负载开关和LDO。首先，低静态电流通过降低系统待机功耗显著延长了电池寿命。其次，毫微功耗降压、升压和信号调理等毫微功耗器件允许采用新的解决方案架构，进一步降低系统功耗。

在许多医疗应用中，如连续血糖监测和心电图，系统需要定期和自动监测和报告信息。这意味着设备需要始终通电，但在不测量或报告时消耗尽可能少的功率。微控制器和微处理器可以执行此任务，但它们通常消耗太多功率，即使在低功耗或睡眠模式下也是如此。定期唤醒系统的另一种解决方案是使用实时时钟和负载开关。这种解决方案导致额外的IC和较低的可靠性。

开/关控制器系统图

一种新颖的解决方案是开/关控制器，用于在必要时唤醒系统微控制器，并在待机模式下最大限度地降低功耗。具有可编程休眠时间的开/关控制器具有功耗最低、无软件依赖性和最小外形尺寸等优点。

MAX16164为毫微功耗开/关控制器，具有可编程休眠时间，可通过电阻或通过I电路进行编程。2C总线。该器件在休眠时消耗 30nA 电流，在关断模式下仅消耗 10nA 电流。

毫微功耗开/关控制器如何帮助节省能源和延长电池寿命？假设电池供电的医疗设备的电流消耗如下，就像上面显示的系统框图一样。

基于赛普拉斯 PSoC 6 CPU

平均有功电流为 4.7mA

占空比：0.1%

这假设电池电压一致，并且有微控制器负责打开和关闭系统，并具有睡眠模式，RTC功耗为7μA。

电流消耗：

CPU 活动电流 x CPU 占空比 + CPU 休眠电流 x （1 - CPU 占空比） = 4.7mA x 0.001 + 7μA x 0.999 = 4700nA + 7000nA = 11700nA。

如果使用MAX16164，器件和系统的休眠时间功耗为30nA。

MAX16164功耗：

CPU 有效电流 x CPU 占空比 + MAX16164 休眠电流 x （1 - CPU 占空比） = 4.7mA x 0.001 + 30nA x 0.999 = 4700nA + 30nA = 4730nA。

因此，MAX16164的功耗与休眠模式下CPU的功耗=4730/11700 = 40%。因此，使用MAX16164可将电池寿命延长60%。

此外，MAX16164采用纤巧型WLP和小尺寸μDFN封装，以极小的占位面积提供可靠性和节能等优点。

总结

人们对自己的生计更加了解和谨慎，并寻找更好地监测和控制其健康的方法。现在，小型、可靠和长期运行的医疗设备对于健康监测比以往任何时候都更加重要。使用毫微功耗MAX16164开/关控制器可以延长需要连续监测健康信号的医疗穿戴设备的电池寿命。

审核编辑：郭婷