优化便携式医疗应用的功耗

设计便携式医疗设备会遇到各种各样的挑战，从空间限制、干扰问题到人体工学考虑。然而，可以说以上问题并不比优化系统功耗更重要。本技术综述讨论了设计人员在开发下一款便携式医疗设备时可以考虑的多种方法。

在医师办公室或医院内外诊断健康问题的便携式医疗设备迅速增多。病人在家也可以使用便携式医疗设备来监控血压、肺活量、血糖水平，以及记录心脏事件。对于采用电池供电的便携式医疗设备，提高计算能力、减小尺寸和延长运行时间的要求使得电源系统设计极具挑战性。电源系统对电池大小、运行时间、待机时间、物料(BOM)成本和可靠性均有影响。

当与电源线路相连时，便携式系统必须能够发挥最大处理能力，同时不会产生过多热量；远程或在便携状态下使用时，电池使用时间必须最大化（图1）。电池最长使用时间，即便携式设备在需要充电或更换电池前所能工作的时间，取决于电源系统因素，如电池容量、电源系统效率和电源管理软件。只有充分利用所有这些因素降低电池消耗，才能使电池寿命达到最长。

图1. 一般手持式便携系统

为使电池使用时间达到最长，设计人员需要通过优化电池管理软件来增强便携式系统硬件的效率。运行复杂的专用软件对计算能力提出了更高要求，需要使用高耗电量的高速微处理器。降低处理器速度可以降低功耗，延长电池运行时间，但软件性能会下降。系统架构师可以通过选择最适合应用的处理器速度来提高系统效率。便携式系统的另一种省电方法是关断不用的子系统，如微处理器、显示器背光、数据端口和处于测量间隙的传感器，使用调节器的使能输入或负载开关来隔离电池。

设计便携式电源系统时，并不存在一体通用的解决方案。延长电池使用时间的方法有许多种，某种方法可能优于其它方法。本文所述的技术同时适用于便携式和线路供电的医疗设备，能够提高系统效率，降低内部温度和运行成本。

便携式医疗设备（如图所示的PocketCPR）采用低至2.7 VDC的电源供电。PocketCPR使用ADI公司的iMEMS低g高性能加速度计ADXL322，其典型功耗仅340 μA，可以通过周期供电来进一步延长电池使用时间。