您的光學(xué)傳感可穿戴設(shè)備是否盡可能節(jié)省電力，因為它可以在不同的測量條件下提供連續(xù)、實時的監(jiān)控？您可能已經(jīng)設(shè)計了您的設(shè)備以適應(yīng)不同的用例。很有可能，您的可穿戴設(shè)備還內(nèi)置了上下調(diào)節(jié)電流的能力，以在設(shè)備工作時最大限度地減少電流消耗。但是想象一下，如果您有一種同時動態(tài)調(diào)整電壓電平的方法，您可以節(jié)省多少電量。

一些簡單的例子——簡單的數(shù)學(xué)——展示了額外節(jié)能的潛力。光學(xué)傳感系統(tǒng)設(shè)計用于在更具挑戰(zhàn)性、更不利的測量條件下運(yùn)行。例如，從一個在陽光和陰涼的小路上流汗的跑步者身上采集生命體征測量結(jié)果，比從溫控辦公室辦公桌前工作的人身上采集生命體征測量數(shù)據(jù)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、連續(xù)的心率測量的光學(xué)傳感器算法需要將 LED 電流調(diào)至最高額定值，以實現(xiàn)更好的信噪比 （SNR）。一個典型的光學(xué)傳感電路將有一個 LED 與一個由電壓 V LED驅(qū)動的光學(xué)模擬前端 （AFE） 串聯(lián)。 對于我們的簡化示例，讓我們看一下基于綠色 LED 的系統(tǒng)，其中為 LED 和 AFE 鏈供電的 V LED固定為 5V。假設(shè)在最高額定電流 （100mA） 下，LED 上的正向壓降為 4V，而光學(xué) AFE 上的壓降為 1V。

V LED = 5V

VF = 4V ，100mA

V DRV = 1V

現(xiàn)在，讓我們想象一下這個系統(tǒng)在有利的測量條件下——比如當(dāng)人在辦公桌前工作或睡覺時。在這種情況下，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 上的正向壓降將降至 3V，從而在光學(xué) AFE 上留下 2V。

V LED = 5V

V F = 3V，5mA

V DRV = 2V

在較低的電流下，該 AFE 正常運(yùn)行所需的電壓（其順從電壓）下降。然而，在 V LED上固定為 5V 的情況下，V DRV實際上比在不利條件下時更高。假設(shè) AFE 的合規(guī)電壓為 V DRV_COM = 0.16V；這種情況會在 AFE 上留下超過 1.84V 的電壓。因此，系統(tǒng)消耗的功率比實際需要的多 1.84V x 5mA。

基本上，任何使用固定 V LED架構(gòu)且需要針對不利條件進(jìn)行擴(kuò)展的系統(tǒng)最終都會在有利條件下消耗過多功率。但是，如果 V LED由具有動態(tài)電壓縮放 （DVS） 的穩(wěn)壓器設(shè)置呢？然后，V LED可以根據(jù)當(dāng)前設(shè)置上下調(diào)節(jié)，從而最大限度地降低功耗。系統(tǒng)可以調(diào)整 V LED以在適當(dāng)?shù)挠嗔肯伦钚』總€電流設(shè)置的以下表達(dá)式。

V LED – （V F + V DRV_COM ）

即使使用簡單的查找表方法，設(shè)置適合特定電流范圍的電壓也可以顯著節(jié)省電力，從而延長可穿戴設(shè)備的電池壽命。

計算節(jié)電

由于 DVS 可能節(jié)省的電量應(yīng)該是顯著的，尤其是當(dāng)您考慮到大多數(shù)可穿戴設(shè)備將在不利的測量條件下僅佩戴相對較短的時間這一事實時。當(dāng)然，不同的血液灌注水平、皮膚類型和使用案例會影響實際節(jié)省的成本。為了說明這一點(diǎn)，看一下這個典型的場景：

LED 脈沖電流 = 38.9mA

100sps 時的脈沖占空比為 117μs，即 1.17%

降壓-升壓效率 = 95%

假設(shè)這些參數(shù)在 24 小時循環(huán)中適用 4 小時。如果我們可以在 1V 時實現(xiàn) DVS 節(jié)省，我們可以計算電池節(jié)省如下：

1V × 38.9mA × 1.17% × 95% × 4 小時 = 每 24 小時每天 1.73mWHr

對于 100mAHr 電池 （370mWHr），使用 10 天可節(jié)省 4.67% 的電量。這個例子沒有考慮一整天的其他 20 個小時。

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、一個線性電池充電器、三個支持DVS的降壓穩(wěn)壓器、三個低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器和一個升降壓穩(wěn)壓器。因此，如果您渴望從可穿戴設(shè)備中節(jié)省更多電量，該技術(shù)可以幫助您實現(xiàn)這一目標(biāo)。

審核編輯：郭婷