可穿戴技術(shù)利用低功率轉(zhuǎn)換保障身體健康

超低靜態(tài)電流 IC 解決方案

　　顯然，滿足可穿戴應(yīng)用需求以及解決上述相關(guān)問(wèn)題的 IC 解決方案應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：

　　● 無(wú)論在工作模式還是停機(jī)模式，都具備超低靜態(tài)電流;

　　● 寬輸入電壓范圍以適應(yīng)各種電源;

　　● 能夠高效地給系統(tǒng)電源軌供電 (有些電源軌具備 >5V 的較高電壓);

　　● 能夠準(zhǔn)確對(duì)電荷計(jì)數(shù)以確定電池運(yùn)行時(shí)間，但對(duì) IC 靜態(tài)電流 (電池電量消耗) 不造成顯著影響;

　　● 占板面積小、重量輕且外形扁平的解決方案;

　　● 先進(jìn)封裝以提高熱性能和空間利用率。

　　幸運(yùn)的是，凌力爾特不久前已推出了相關(guān)產(chǎn)品，例如超低靜態(tài)電流 LTC3388/-x 降壓型穩(wěn)壓器、毫微功率 LTC3331 能量收集穩(wěn)壓器、和集成了庫(kù)倫計(jì)數(shù)器的 LTC3335 降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器都已經(jīng)具備了上述大多數(shù)特點(diǎn)。

　　LTC3388 是一款超低靜態(tài)電流同步降壓型穩(wěn)壓器，可用 2.7V 至 20V 輸入電源提供高達(dá) 50mA 的連續(xù)輸出電流。LTC3388 的無(wú)負(fù)載工作電流僅為 720nA，因此非常適合多種電池供電和低靜態(tài)電流應(yīng)用 (例如：“保持有效” 電源和可穿戴設(shè)備)。其同步遲滯整流在很寬的負(fù)載電流范圍內(nèi)優(yōu)化了效率。該器件在 15μA 至 50mA 負(fù)載范圍內(nèi)還提供超過(guò) 90% 的效率，而且在穩(wěn)壓時(shí)的無(wú)負(fù)載靜態(tài)電流僅為 720nA，因此延長(zhǎng)了電池壽命。3mm x 3mm DFN 封裝 (或 MSOP-10) 和僅 5 個(gè)外部組件相結(jié)合，為多種低功率應(yīng)用提供了占板面積緊湊和非常簡(jiǎn)單的解決方案。圖 1 顯示了 LTC3388 的典型應(yīng)用電路。

毫微功率靜態(tài)電流IC-LTC3335 和LTC3331

　　LTC3335 是一款毫微功率高效率同步降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置的精確庫(kù)倫計(jì)數(shù)器提供高達(dá) 50mA 的連續(xù)輸出電流。該器件具備僅為 680nA 的靜態(tài)電流和從低至 5mA 直至高達(dá) 250mA 的可編程峰值輸入電流，非常適合多種低功率電池應(yīng)用 (例如：可穿戴設(shè)備和 IoT 設(shè)備中的電池應(yīng)用)。其 1.8V 至 5.5V 輸入范圍和 8 個(gè)在 1.8V 至 5V 之間的用戶可選輸出用高于、低于或等于輸出的輸入，提供穩(wěn)定的輸出電源。LTC3335 采用耐熱性能增強(qiáng)型 20 引線 3mm x 4mm QFN 封裝，工作結(jié)溫范圍為 -40℃至 +125℃。圖 2 顯示了典型的 LTC3335 應(yīng)用電路。

　　LTC3331 是一款完整的能量收集解決方案，當(dāng)可收集能量可用時(shí)，提供高達(dá) 50mA 的連續(xù)輸出電流以延長(zhǎng)電池壽命。簡(jiǎn)單的 10mA 分路允許用收集的能量給可再充電電池充電，同時(shí)低電池電量斷接功能保護(hù)電池免于深度放電。當(dāng)用收集的能量向負(fù)載提供穩(wěn)壓電源電時(shí)，該器件僅需要電池提供 200nA 電源電流，而在無(wú)負(fù)載情況下用電池供電時(shí)，僅需要 950nA 工作電流。其他特點(diǎn)包括引腳可編程輸出電壓和降壓-升壓型峰值電流限制、一個(gè)超級(jí)電容器平衡器和一個(gè)輸入保護(hù)分路器。LTC3331 采用耐熱性能增強(qiáng)型 5mm x 5mm QFN 封裝。圖 3 顯示了 LTC3331 的典型應(yīng)用電路。

結(jié)論

　　智能可穿戴設(shè)備市場(chǎng)近年來(lái)已出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)，出現(xiàn)了面向保健與健身、醫(yī)療、信息娛樂(lè)、軍用和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的多種產(chǎn)品。包括使用傳感器的醫(yī)療保健可穿戴設(shè)備在內(nèi)的新一波產(chǎn)品可監(jiān)視關(guān)鍵生物統(tǒng)計(jì)信息，例如在醫(yī)院以外測(cè)量心率和血壓，這為采用更加積極、健康的生活方式創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。智能可穿戴設(shè)備的核心架構(gòu)視產(chǎn)品類型而定，但基本上由一個(gè)微控制器、MEMS 傳感器、無(wú)線連接電路、電池和支持性電子組件組成。給小電流可穿戴設(shè)備供電可以證明是非常具挑戰(zhàn)性的，不過(guò)凌力爾特提供了一系列性能非常高、功率非常低的尖端產(chǎn)品。例如有超低靜態(tài)電流 LTC3388 能量收集降壓型穩(wěn)壓器等器件、以及面向毫微功耗的 LTC3331 能量收集降壓型穩(wěn)壓器和集成了庫(kù)倫計(jì)數(shù)器的 LTC3335 降壓-升壓型穩(wěn)壓器，這可以極大地簡(jiǎn)化并提高智能可穿戴設(shè)備的性能。