运用生物统计信息实现健康生活

    生物统计信息反映的是人体基本功能的生命体征。这类信息包括体温、脉搏 / 心率、呼吸频率和血压。这些信息至关重要，因为生命体征出现负面变化可能表示健康度下降，反之亦然。显然，医院和医生诊室都配备了昂贵的设备，以测量这些生物统计信息。不过，如果这些生物统计信息能够高效、低成本地在医疗环境以外测量，那么生活质量就有可能得到很大的改善。例如，在家中或者在工作环境中，可以随时随地实时地改变生活方式和行为方式，从而改善健康度，并有可能延长甚至挽救生命。幸运的是，由于设备价格降低和传感器技术改进，用于医疗保健目的的智能可穿戴设备出现了激增。这其中包括较简单和可以附着在身体上的“单体征”检测产品，也包括较复杂、充满传感器且覆盖全身的人体外骨骼。不过，从集成电路 (IC) 电子组件的角度来看，给这些可穿戴设备分区并为其高效率供电并非微不足道之事。为了进一步理解这一点，我们接下来深入剖析典型的智能可穿戴设备。

典型智能可穿戴设备

    典型智能可穿戴设备包括哪些功能? 人们可能会把这种设备看成微型嵌入式系统。显然，准确分区取决于设备自身，不过，一般而言，智能可穿戴设备的核心架构由以下各部分组成：

•一个微处理器或微控制器或类似的 IC

•某些种类的微型机电传感器 (MEMS)

•小型机械致动器

•全球定位系统 (GPS) IC

•蓝牙 / 蜂窝 / Wi-Fi 连接，以收集 / 处理和同步数据

•成像电子组件，LED

•计算资源

•可充电或主 (非可充电) 电池或电池组

•支持性电子组件

    可穿戴产品的主要设计目标通常是实现紧凑的外形尺寸、轻重量以实现可穿戴性 / 舒适性、以及超低的能耗以延长电池运行时间 / 寿命。不过，用最小的电流、高效率、准确地给这类设备供电并不那么简单。与智能可穿戴设备供电有关的一些关键问题如下：

1)在电池供电设备中，电源管理 IC 能否消耗很小的电流对延长运行时间至关重要。微功率或毫微功率转换 IC 是必要的。

2)MEMS 传感器要求用噪声很低的稳定电源供电。繁忙的致动器也可以受益。LDO 或低纹波开关稳压器非常适合这种轨，Harvatek因为这些稳压器具很低的输出噪声。

3)蓝牙 / RF / Wi-Fi / 蜂窝连接系统轨也要求低噪声。低压差稳压器或 (因为输出电流可能很大) LDO 后稳压开关稳压器或低纹波开关稳压器都是极好的选择。

4)处理器 (可穿戴设备的“大脑”) 电源。从 ARM Cortex MCU、DSP、GPS 芯片到 FPGA，都需要各种低压轨，以全方位涵盖各种大小的电流。这些组件可以由 LDO 或开关稳压器供电。

5)不是所有可穿戴设备都由可充电电池供电，有些也许使用主 (非可充电) 电池，而这类电池需要在两次更换之间提供较长的运行时间，因此，找到估计电池运行时间的方法是关键。

6)紧凑的尺寸和很轻的重量使可穿戴设备更舒适易用。采用紧凑型封装的 IC 可构成占板面积很小的解决方案，从而使设备既能够具有小的外形尺寸、重量又很轻。

超低静态电流 IC 解决方案

    显然，满足可穿戴应用需求的 IC 解决方案以及上面讨论的相关问题应该具备以下特性：

•超低静态电流，无论是运行模式还是停机模式

•很宽的输入电压范围，以适合各种电源

•能够高效率给系统轨 (有些具 >5V 的较高电压) 供电

•能够准确地进行库伦计数以确定电池运行时间，且不会显著影响 IC 静态电流 (电池消耗电流)

•占板面积很小、重量很轻的扁平解决方案

•先进的封装以可改善热性能和空间利用率

    智能可穿戴设备不再仅是虚构的电影小工具，智能可穿戴设备市场正处于爆炸性增长，这个市场涵盖多种强调设计美观和功能的产品，以及面向健康和健身、医疗、信息娱乐、军事和工业应用领域的产品。例如，充满传感器的医疗保健可穿戴产品可在医疗设施外外监视关键的生物统计信息，例如心率和血压，为拥有更积极、更健康的生活方式创造了机会。智能可穿戴设备的核心架构取决于产品类型，但本质上都是由微控制器、MEMS 传感器、无线连接、电池和支持性电子组件组成。给小电流可穿戴设备高效率供电可以证实是非常有挑战性的，不过ADI提供了一系列领先的、能够以低功率提供非常高性能的产品，这些产品已经帮助促进了可穿戴设备市场的增长。诸如超低 Iq LTC3388 能量收集降压型稳压器以及毫微功耗的 LTC3331 能量收集降压型稳压器和集成了库伦计数器的 LTC3335 降压-升压型稳压器等器件，都可以显着地简化和改善智能可穿戴设备的性能。