引言

　　全球范圍內(nèi)有很高比例的成人需要定期監(jiān)測(cè)個(gè)人生命體征（即血糖、血壓、血氧飽和度）。自然而然地，我們看到對(duì)便攜式醫(yī)療裝置的需求越來(lái)越旺盛，這種醫(yī)療裝置可實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，甚至集成更多功能。而且這種趨勢(shì)不會(huì)停止。

　　體積、重量、可靠性、安全性以及功耗是設(shè)計(jì)現(xiàn)代化便攜式醫(yī)療裝置的關(guān)鍵因素。現(xiàn)在典型的便攜式醫(yī)療裝置一般需要多種宏模塊：處理電源的電源管理電路，無(wú)論是一次性還是可充電電池；模擬前端（AFE），用于將傳感器的信號(hào)調(diào)制并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；微控制器，用于對(duì)采集信號(hào)執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算，在集成LCD屏幕上顯示信息，或者將數(shù)據(jù)發(fā)送至有線/無(wú)線裝置。實(shí)現(xiàn)所有這些功能一般需要使用不同的分離式器件。

　　高效的電源管理對(duì)這些便攜式裝置至關(guān)重要。本文介紹一款單片低功耗片上系統(tǒng)（SoC），既適合用于使用一次性電池（紐扣電池或堿性電池）的便攜式醫(yī)療裝置，又適合用于使用可充電電池供電的醫(yī)療裝置。我們還將討論第二款設(shè)計(jì)，其中可增加電源管理IC （PMIC），以支持附加裝置功能。

　　在介紹這兩種方案之前，我們需要首先了解典型的分立式設(shè)計(jì)。然后討論轉(zhuǎn)向集成式方案、在不影響功率預(yù)算的情況下提高性能所帶來(lái)的好處。我們也研究節(jié)省空間、最大化功率利用、利用 USB連接提高安全性的新型集成電路。我們也將了解一下將現(xiàn)代化便攜式醫(yī)療裝置連接至智能電話是多么簡(jiǎn)單，以及如何擴(kuò)展應(yīng)用范圍和使用看起來(lái)無(wú)限的數(shù)據(jù)。

　　分立式方案的復(fù)雜性、成本和空間

　　我們的討論首先從簡(jiǎn)單回顧分立式電源方案的典型功能方框圖開(kāi)始（圖1）。電池管理電路包括電池隔離器、電池充電器、電量計(jì)、背光照明電源以及線性/開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。AFE通常要求ADC、DAC、運(yùn)放、比較器、模擬開(kāi)關(guān)和電壓基準(zhǔn)。使用如此多的分立式器件會(huì)潛在影響系統(tǒng)可靠性，同時(shí)也毫無(wú)疑問(wèn)地增加成本和電路板空間。

　　
圖1. 便攜式醫(yī)療設(shè)備中使用眾多分立式元件的基本電源方案方框圖。

　　集成式方案具有較高性能

　　現(xiàn)在，有一種新型雙芯片集成式方案，包括微控制器SoC和PMIC，提高總體性能（圖2）。我們接下來(lái)將介紹SOC和PMIC。

　　圖2. 使用MAX32600微控制器SoC和PMIC的集成式方案簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并提高性能。

　　安全的醫(yī)療微控制器SoC

　　MAX32600微控制器SoC （圖3）基于Cortex M3核心，具有高性能模擬前端（AFE），集成先進(jìn)的安全信賴保護(hù)，不同于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的電源方案。有線和無(wú)線通信接口為用戶將醫(yī)療裝置連接至其它便攜式主機(jī)，例如PDA或智能手機(jī)，提供了多種選擇。

　　
圖3. 高度集成的微控制器SoC優(yōu)化用于便攜式醫(yī)療設(shè)備，具有AFE和信賴保護(hù)單元的高安全性。有線外設(shè)提高了系統(tǒng)靈活性，多種電源管理模式節(jié)省功耗。