Power-Management-IC für optische Messungen bei mobilen Fitnessmessern

12.04.2019Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein verbesserter Signal-Rausch-Abstand (SNR) und mehr Anwendungen: In den Power-Management-IC ist ein Ladegerät für Litihium-Ionen-Akkus integriert. Messen lässt sich unter anderem die Herzfrequenz.

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Maxim Integrated Products GmbH

ROHM Semiconductor GmbH

Langer EMV-Technik GmbH

W+P PRODUCTS GmbH

Das IC MAX20345 verfügt über einen optimierten Buck-Boost-Regler für präzise optische Herzfrequenz- und SpO2-Messungen bei Wearables und IoT-Geräten.
(Bild: Maxim)

Speziell für optische Messungen mit Wearables bietet Maxim den hochintegrierten Power-Management-IC (PMIC) MAX20345. In das Bauteil integriert ist ein Ladegerät für Lithium-Ionen-Akkus. Dabei haben die Entwickler den IC so optimiert, dass die Empfindlichkeit optischer Messungen für tragbare Fitness- und Gesundheitsanwendungen erhöht werden konnte. Bei Wearables wird die Genauigkeit der optischen Abtastung durch eine Vielzahl von biologischen, bei jedem Benutzer einzigartigen Faktoren beeinflusst.

Mehr Anwendungen möglich

Hier kommt es insbesondere auf einen erhöhten Signal-Rausch-Abstand (SNR) an, 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 neuen Buck-Boost-Regler mit überarbeiteter Architektur, womit Herzfrequenz-, Blut-Sauerstoff- (SpO₂) und andere optische Messungen verbessert werden. Der Regler liefert den gewünschten niedrigen Ruhestrom ohne 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.

In den Baustein integriert ist ein Lithium-Ionen-Ladegerät, sechs Spannungsregler mit jeweils niedrigem Ruhestrom, drei nanoPower-Bucks (typ. 900 nA) und drei LDO-Regler mit Ruhestrom typ. 550 nA. Zwei Lastschalter minimieren durch das Abkoppeln der Systemperipherie den Batterieverbrauch. 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.

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