面向医疗健康可穿戴产品的难点，ADI带来突破性的模拟前端和电源芯片

迎九

1可穿戴医疗健康产品兴起

据Yole2020年发表的报告显示，医疗健康可穿戴产品的市场规模从2019年的3.47亿件，会持续增长到2025年的7.54亿件，复合年均增长率14%。主要驱动力是医疗和消费类穿戴市场。而这两大驱动力都有共同的潜在需求——对多项关键生命体征的监测，这对相关系统和芯片供应商来说是一次非常大的机遇。

2穿戴产品设计的难点是什么

1）模拟前端

Maxim Integrated（现已并入Analog Devices）工业与医疗健康事业部医疗健康产品线总经理Andrew Baker指出，在加入更多的传感器设计时，会考虑到需要用哪些通道，哪些信号的类型需要怎样去相互干扰的特性。另外，在系统设计时也可能会考虑到多个信号的同步，例如在测量ECG、PPG等多种信号时，对于某些衍生的生命体征的算法开发也会考虑到严格的时钟同步。

一些生命体征指数，例如怎样去提升穿戴产品的血氧测量？例如在手腕上测血氧，人的血流信号是从弱到強分布很广，对于有些人，或者在某些场景下，他们的血流灌注指数（PI）非常低。在这种情况下，模拟前端需要非常高的信噪比来实现相对精准的测量。

ECG在穿戴产品设计里也面临一些挑战。例如，对于干皮肤的测量，冬天在比较干燥的北方，或者在空调房间里，皮肤可能极度干燥，这种情况下较难测量。

对此，MAX86178以及之前的MAX86176有相关的解决方案和设计指南，可在多场景下达到医学标准。尤其新产品MAX86178的三合一系统，用单芯片完成了4项生命体征的采集，使心电图、心率、血氧饱和度、呼吸率的采集系统变得更精简。

2）电源

在系统设计时需要非常慎重地考虑到供电。因为对于这些模拟前端，要有非常干净的电源，以便在测量这些生物传感的体征时，系统上的噪声尽量减小。

Maxim Integrated（现已并入Analog Devices）电池电源方案事业部执行总监Karthi Gopalan称，MAX77659的优势是：客户无需担心传统的解决方案之间各个元件之间的配置问题。因为内部已做过很多测试，像对于信号完整性要求比较高的这种医疗的传感器是其中一类;还有GPS，音频的设备等，对于信号的完整性要求是比较高的。刚开始，客户开始会觉得MAX77659是一个新架构，他们会趋于保守，想用已经熟悉的新品，而为了展现SIMO（单电感多输出）是非常可靠的解决方案，MAX77659已在音频、医疗、GPS等应用中做过大量测试。

新产品MAX77659采用了SIMO架构芯片（如图）。在传统芯片中，如果需要3路的开关模式电源的输出以及1个开关模式的充电，至少需要4个电感，而电感通常是电源方案中外部最大的被动元件。在MAX77659里，这3路开关模式的输出以及1路开关模式的充电共用1个电感（如下图），这样将物料清单减少了60%，同时总电源解决方案尺寸减小50%。

还有另外一个需要说明的点是，如果某一个功能元件对电源的要求非常敏感，MAX77659也提供了一个LDO来额外地提供PSRR（电源抑制比），能够大幅度降低噪声等。

相对于市场上现有的其他电源管理芯片，MAX77659可以为可穿戴设备、耳戴式设备和物联网设备提供4倍的充电速度。通过Maxim Integrated（现已并入ADI）的测试，在短暂充电10min后，芯片就可以为产品提供4h的运行时间。