過去5年中，小型電池技術基本變化不大。而電源設計的技巧和IC 技術的進步，卻直接使得這些傳感器工作壽命延長。這些借助手機標準得到實現的進步包括：USB充電、高效DC/DC調節器、I/O 標準 (I2C、SPI、SDIO等)的采用，以及顯示技術的改進等等。

在醫療保健行業，最重要的問題之一是產品何時能夠面向病患供貨。項目設計周期一般都非常漫長，常常跨越數年之久。雖然并非所有的時間都用在電氣設計階段，但很多時候電氣設計團隊往往是公司內部團隊中規模較小的，而化學、法律和測試團隊都要大得多。電子產品的一大關鍵趨勢是縮短上市時間，同時降低風險。所有便攜式產品都需要某種形式的電源，一般是以原電池或可充電電池供電。電池的功率必須經過調節以滿足下游復雜傳感器所需，這種設計可以延長電池的壽命，并使功能集獨立使用。

過去，這種功率調節模塊消耗資源和實際工作功率，占用板上面積。而如今，對于DC/DC應用，一個簡單的開關PWM周圍放置多個MOSFET的時代已經一去不復返，不再需要眾多無源器件來增加最低程度的保護了。我們現在談論的是過去5年來不斷得到采用的集成式DC/DC 降壓 IC。目前，電子行業正在快速發展，包括積極開發單芯片電源模塊。這些器件與功率更高的電信行業中的DC/DC模塊不同，是可經由大量銷售渠道供貨、帶專門部件編號的真正模塑封裝IC。

便攜式醫療電子技術的發展使醫療保健成本得以降低。電池供電的非植入性(Non-invasive)傳感器具有移動性，加上板上存儲器，就能夠捕獲針對某種病癥的完整數據模式。由于IC技術的不斷進步，這些器件的尺寸越來越小、持續工作時間越來越長，因此更容易在該領域中獲得采用。

病人離開醫院之后，生活往往恢復正常。平日里他們應該遵照醫生囑咐呵護好自己的身體，比如放松心情，提高心率，加強營養等等。可是無論什么情況，人們總有遇上極限的時候。一個簡單的病患監控設備可以是一個讓病患和醫療服務提供者雙贏的解決方案，其不但能減少病患到醫院看病的次數，還能大大提高每次就醫看病的價值。

僅僅在數年前，傳感器的尺寸還太大，不適用于晝夜連續監控；但隨著電子技術的進步，其尺寸縮小，單組電池工作時間不斷延長。血糖監測儀和注射器屬于最初的成功應用案例，最新的進展是閉環測試以及胰島素管理設備。這些設備現已成為I類糖尿病病患每天全日使用的設備，但這種概念應該不限于糖尿病患。

DC/DC模塊集成化，提高效率并降低風險
飛兆半導體的FAN4603 uModule就是這樣的一款IC。其原理見圖1所示。

圖1 飛兆半導體的FAN4603 uModule

集成有FET的基本控制器與輸入/輸出電容以及DC/DC降壓拓撲所需的開關電感共同封裝在單個模塊中。其前期優勢十分明顯，比如：尺寸減小，庫存部件只有一個，設計周期相應縮短。此外，還有一些技術上的優點。

由于單一模塊中所有有源部件是如此的接近，大電流和高頻路徑得以縮短，從而可降低EMI，而對于需要復雜傳感器和人體接口的醫療設備行業來說，低EMI是一個至關重要的規范。將這款模塊的降壓拓撲開關頻率提高至6MHz，就能夠集成層疊式電感。由于開關頻率的提高，電感尺寸得以減小。因為這些電感和電容等無源組件是由實際PWM和FET設計人員所選擇，各項指標均經過細調，在建議的負載范圍內具有理想的互操作性。

這種調節的缺點是模塊的輸出電壓固定，然而可變輸出電壓又會導致無源元件的匹配不平衡。因而，可以提供具有一定輸出電壓的不同模塊來解決問題。首先推出的模塊的輸出電壓為1.8V，Vin為2.3～5.5V。這一電壓范圍是單一可充電電池、AA和AAA雙電池盒，以及單一3V鋰離子電池的理想選擇。

由便攜式醫療設備設計需求所推動的電子行業的另一項重要進步是，功率模塊在不同負載上的效率得以提升。醫療應用設備常常處于休眠狀態，當傳感器未加偏壓和不采集實際數據時，僅消耗極少的功率。在這段時間內，系統Icc可降至10mA以下。在這些輕負載和中等負載狀態下，可使用PFM技術以最大限度地減小模塊內部的損耗。圖2所示為FAN4603的典型效率曲線

圖2 FAN4603的典型效率曲線

請注意其額定效率范圍為70%～85%，具體取決于輸入電壓，在對數X軸上僅為1mA。當應用范圍為10mA～200mA之間時，如數據采集或與基站進行RF通信期間，這一曲線對于電池壽命是至關重要的。

下游智能FET技術簡化功率分配
為了更好地將功率模塊的能量分配到下游傳感器、處理器和LCD，使用負載點功率開關正在業界變得流行。使用簡單的P溝道FET來傳輸功率本身并不新奇。FET周圍環繞著眾多二極管和晶體管以增加功能，比如負載放電、浪涌電流限制和反向電流阻隔(reverse current blocking, RCB)，這是其中的一部分功能。顯而易見，發展趨勢是轉向真正的智能FET，其可在單個IC中集成這些功能。飛兆半導體提供的IntellimaxTM系列產品是可供設計人員可以選擇的智能FET系列之一，其突出特性是集成了所有下述功能，過壓保護(OVP)、過流保護(OCP)、RCB、壓擺率控制(slew rate control)，以及用于通知處理器出現故障的錯誤標記。圖3 所示為一個典型的IntelliMAX 器件的內部示意圖及所采用的封裝。

圖3典型的IntelliMAX 器件的內部示意圖及封裝

醫療應用的一大優勢是可以在不使用時限制外部傳感器以及連接器的功率。當傳感器或連接器的功率超出推薦級別時，智能FET能夠隔離電源，并向處理器發出一個錯誤標記。這就增加了終端應用的可靠性，減少其現場故障頻率，最終降低總體系統成本。

信號路徑技術的發展實現進一步節能和互操作性
除了先前討論過的DC/DC效率大幅提升之外，通用小信號技術亦有進步，為醫療設備應用帶來更多價值。模擬開關是非常普通的IC產品，以往用途有限，主要用于多路復用或隔離低速數據線。現在開關中集成的新功能可以實現更好的導通阻抗和平坦度、斷電保護、更高的數據率，以及低得多的功耗。了解這些功能及其不同優勢，是充分發揮醫療設備功用的關鍵所在。

過去，導通阻抗只是一個靜態數值，而更新的Ron平坦度參數則可以確保Ron數值在給定條件下處于一定的范圍內。其可以用于需要400mΩ 以下Ron水平的醫療設備中的校準和傳感器多路復用等，較以前的8Ω水平有大幅提升。傳感器的補充功能有最近推出的斷電保護功能，當Vcc=0V時會顯示輸入信號，這種功能對連接器和傳感器的熱插撥應用十分有益。現在實際工作電流非常低，即使控制電壓低于Vcc，測得的數據也以μA (微安)計。輸入至輸出泄漏則小至以nA (納安)計，從而能夠進一步延長電池壽命。在當前醫療設備升級至更新的功能集時，通常使用這些模擬開關和固有的增添功能來增加互連即可，無須替換DSP和進行大量的重新校準工作。