您的光學(xué)傳感可穿戴設(shè)備是否在各種測(cè)量條件下提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，從而盡可能節(jié)省功率？您可能已經(jīng)將設(shè)備設(shè)計(jì)為適應(yīng)不同的用例。很有可能，您還在可穿戴設(shè)備中內(nèi)置了調(diào)諧電流的能力，以在設(shè)備工作時(shí)最大限度地減少電流消耗。但是想象一下，如果你有一種方法可以同時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓電平，你可以節(jié)省多少電力。

一些簡(jiǎn)單的例子（通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)）展示了額外節(jié)能的潛力。光學(xué)傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在更具挑戰(zhàn)性、不利的測(cè)量條件下運(yùn)行。例如，從在陽(yáng)光和陰影點(diǎn)綴的小徑上大汗淋漓的跑步者那里捕獲生命體征測(cè)量值將比在溫控辦公室內(nèi)的辦公桌前工作的人更具挑戰(zhàn)性。在更具挑戰(zhàn)性的條件下，旨在捕獲更準(zhǔn)確、更連續(xù)的心率測(cè)量的光學(xué)傳感器算法需要將 LED 電流調(diào)高到其最高額定值，以實(shí)現(xiàn)更好的信噪比 （SNR）。典型的光學(xué)檢測(cè)電路將具有一個(gè)與由電壓V驅(qū)動(dòng)的光學(xué)模擬前端（AFE）串聯(lián)的LED。發(fā)光二極管.對(duì)于我們的簡(jiǎn)化示例，讓我們看一個(gè)基于綠色 LED 的系統(tǒng)，其中 VLED LED 和 AFE 鏈的電源固定為 5V。假設(shè)在最高額定電流（100mA）下，LED兩端的正向壓降為4V，這在光學(xué)AFE上留下了1V壓降。

VLED = 5V

VF = 3V at 5mA

VDRV = 2V

現(xiàn)在，讓我們想象一下這個(gè)系統(tǒng)在有利的測(cè)量條件下 - 例如當(dāng)人在辦公桌前工作或睡覺(jué)時(shí)。在這種情況下，該算法將顯著降低光學(xué)傳感器電流。在較低的電流（例如5mA）下，LED兩端的正向壓降將降至3V，從而在光學(xué)AFE兩端留下2V。

VLED = 5V

VF = 3V at 5mA

VDRV = 2V

在較低的電流下，AFE正確運(yùn)行所需的電壓（其順從電壓）下降。給定固定 5V 接 V 電壓發(fā)光二極管，但是，V.DRV實(shí)際上比在不利條件下時(shí)要高。假設(shè)AFE的順從電壓為VDRV_COM= 0.16V;這種情況使AFE兩端產(chǎn)生超過(guò)1.84V的電壓。因此，系統(tǒng)的功耗比實(shí)際需要的多1.84V x 5mA。

可穿戴設(shè)備可連續(xù)、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)心率等生命體征，可在不同的條件和用例下可靠運(yùn)行。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)可以補(bǔ)充其他技術(shù)，以最大限度地降低功耗并延長(zhǎng)電池壽命。

基本上，任何使用固定V的系統(tǒng)發(fā)光二極管需要針對(duì)不利條件進(jìn)行擴(kuò)展的架構(gòu)最終會(huì)在有利條件下消耗過(guò)多的功率。但是如果 V發(fā)光二極管是否由具有動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié) （DVS） 的穩(wěn)壓器設(shè)置？然后，V發(fā)光二極管可以與當(dāng)前設(shè)置一起向上或向下調(diào)整，從而最大限度地降低功耗。系統(tǒng)可以調(diào)整V發(fā)光二極管以在適當(dāng)?shù)挠嗔肯伦钚』總€(gè)當(dāng)前設(shè)置的以下表達(dá)式。

VLED – (VF + VDRV_COM)

即使使用簡(jiǎn)單的查找表方法，將電壓設(shè)置為適當(dāng)?shù)奶囟娏鞣秶部梢燥@著節(jié)省功耗，從而延長(zhǎng)可穿戴設(shè)備的電池壽命。

計(jì)算節(jié)能

DVS可能節(jié)省的功率應(yīng)該是顯著的，特別是當(dāng)您考慮到大多數(shù)可穿戴設(shè)備僅在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)在不利的測(cè)量條件下佩戴時(shí)。當(dāng)然，不同的血液灌注水平、皮膚類(lèi)型和用例會(huì)影響實(shí)際節(jié)省多少。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，請(qǐng)看一下這個(gè)典型場(chǎng)景：

LED 脈沖電流 = 38.9mA

脈沖占空比在117sps時(shí)為100μs，為1.17%

降壓-升壓效率 = 95%

假設(shè)這些參數(shù)在 4 小時(shí)周期中適用于 24 小時(shí)。如果我們可以在 1V 下實(shí)現(xiàn) DVS 節(jié)省，我們可以按如下方式計(jì)算電池節(jié)省：

1V × 38.9mA × 1.17% × 95% × 4 小時(shí) = 1.73mWHr 每天 24 小時(shí)

對(duì)于 100mAHr 電池 （370mWHr），使用 4 天可節(jié)省 67.10% 的電量。這個(gè)例子沒(méi)有考慮一整天中的其他 20 個(gè)小時(shí)。

Maxim提供帶DVS的電源管理IC，用于24/7全天候監(jiān)控可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。MAX20345包括具有超低靜態(tài)電流的穩(wěn)壓器、線(xiàn)性電池充電器、三個(gè)支持DVS的降壓穩(wěn)壓器、三個(gè)低壓差（LDO）線(xiàn)性穩(wěn)壓器和一個(gè)降壓-升壓穩(wěn)壓器。因此，如果您渴望從可穿戴設(shè)備中節(jié)省更多電力，那么該技術(shù)可以幫助您實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

審核編輯“郭婷