Die optische Messungen mit höchster Empfindlichkeit

28th January 2019
Posted By : Victoria Chercasova
Die optische Messungen mit höchster Empfindlichkeit

Mit dem neuen winzigen, hochintegrierten Power-Management-IC (PMIC) von Maxim Integrated Products, Inc.  haben Entwickler von Wearables und Internet-of-Things-(IoT) Geräten jetzt eine einfachere Möglichkeit, die Akkulaufzeit zu verlängern und gleichzeitig den Formfaktor zu verringern. 

Der extrem stromsparende MAX20345 integriert ein Ladegerät für Lithium-Ionen-Akkus und kommt erstmalig mit einer einzigartigen Architektur auf den Markt, die die Empfindlichkeit optischer Messungen für tragbare Fitness- und Gesundheitsanwendungen optimiert. 

Bei Wearables wird die Genauigkeit der optischen Abtastung durch eine Vielzahl von biologischen, bei jedem Benutzer einzigartigen Faktoren beeinflusst. Die Entwickler haben sich bemüht, die Empfindlichkeit optischer Systeme, insbesondere den Signal-Rausch-Abstand (SNR), zu erhöhen, um ein breiteres Spektrum von Anwendungsfällen abzudecken. In tragbaren Anwendungen werden herkömmliche Regler mit niedrigem Ruhestrom bevorzugt. Diese erfordern allerdings Kompromisse, die den SNR am Handgelenk verschlechtern. Hierzu zählen beispielsweise hohe Amplitudenschwankungen, niederfrequentes Brummen und lange Einschwingzeiten. Um diese Nachteile zu überwinden, haben sich einige Entwickler für Alternativen mit hohem Ruhestrom entschieden. Sie müssen sich jedoch mit einer höheren Stromaufnahme auseinandersetzen, die die Akkulaufzeit reduziert oder eine größere Batterie erfordert. Der MAX20345 verfügt über einen völlig neuen Buck-Boost-Regler mit einer innovativen Architektur, die für hochpräzise Herzfrequenz-, Blut-Sauerstoff- (SpO2) und andere optische Messungen optimiert ist. Der Regler liefert den gewünschten niedrigen Ruhestrom ohne die Nachteile, die den Signal-Rausch-Abstand verschlechtern. Als Ergebnis kann, abhängig von den Messbedingungen, ein um bis zu 7 dB besserer SNR in der Schaltung erreicht werden.

Der MAX20345 ist der neueste in einer Reihe von Ultra-Low-Power-PMICs für kleine Wearables und IoT-Geräte, die die Effizienz steigern, ohne die Akkulaufzeit zu beeinträchtigen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, integriert der MAX20345 ein Lithium-Ionen-Ladegerät, sechs Spannungsregler mit jeweils extrem niedrigem Ruhestrom, drei nanoPower-Bucks (typisch 900 nA) und drei LDO-Regler mit extrem niedrigem Ruhestrom (typisch 550 nA). Zwei Lastschalter ermöglichen durch das Abkoppeln der Systemperipherie eine Minimierung des Batterieverbrauchs. Sowohl der Buck-Boost- als auch der Buck-Regler unterstützen Dynamic Voltage Scaling (DVS) und bieten zusätzliche Energiesparmöglichkeiten, wenn niedrigere Spannungen unter günstigen Bedingungen eingesetzt werden können. Der MAX20345 ist in einem 3,37 mm x 3,05 mm großen Wafer-Level-Package (WLP) mit 56 Bumps und 0,4 mm Pitch erhältlich. 

Wichtige Vorteile

Höchste Leistung für optische Systeme: Der integrierte Buck-Boost-Regler sorgt bei hoher Frequenz für eine geringe Welligkeit, die die optischen Messungen nicht stört. Diese kurzen Einschwingzeiten unterstützen die hochempfindlichen Messungen optischer Sensoren bei Wearables.

Verlängerte Akkulaufzeit: Regler mit nanoPower-Ruhestrom reduzieren Sleep- und Standby-Leistung, was wiederum die Akkulaufzeit verlängert und eine kleinere Akkugröße ermöglicht. Hocheffiziente Regler schonen die Batterieenergie im aktiven Zustand.

Geringer Platzbedarf: Durch den Wegfall mehrerer diskreter Komponenten bietet der MAX20345 eine ausgeklügelte Leistungsarchitektur für platzsparende Wearable- und IoT-Designs.

Stellungnahmen

„Da der Umsatz mit tragbarer Elektronik für Fitness und Wellness bis 2020 voraussichtlich auf über 114 Millionen Einheiten steigen wird, erhöht sich auch die Nachfrage nach besserer, präziserer Sensortechnologie zur Messung von Vitalwerten wie Herzfrequenz und Blut-Sauerstoff-Spiegel“, sagte Kevin Anderson, Senior Analyst für Leistungshalbleiter bei IHS Markit. 

„Maxim liefert weiterhin wegweisende Innovationen im Bereich der tragbaren Gesundheitsfürsorge. Unser neuer MAX20345 erweitert unser Portfolio an Ultra-Low-Power-PMICs für tragbare Always-on-Anwendungen um eine Lösung, die bei Geräten, die am Handgelenk getragen werden, durch eine hochempfindliche optische Abtastung eine genauere Messung der Vitalparameter ermöglicht“, erklärte Frank Dowling, Director of Business Management, Industrial & Healthcare Business Unit, bei Maxim Integrated.  





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