EO_490

POWER PMIC 27 - ELETTRONICA OGGI 490 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2020 emette un fascio di luce attraverso la pelle (da un LED posto su una delle due facce) e misura le variazioni nella trasmissione della luce all’interno del dito (trami- te un fotodiodo posto sull’altra faccia del dispositivo). I progettisti devono affrontare numerose problematiche per assicurare una misura continua e affidabile della frequenza cardiaca. L’efficienza operativa dipende da numerosi fattori tra cui l’effetto della luce ambiente, le interferenze che si generano tra il LED e il fotodiodo, il movimento del dispositivo indossabile sull’epider- mide e così via. ADPD174 ( https://eu.mouser.com/ manufacturer/analog-devices/ ) di Analog Devices , il cui schema a blocchi è riportato in figura 1, è un sotto-sistema ottico espressamente ideato per questo tipo di applicazioni. Il modulo in questione integra un front-end fotometrico ad alta efficienza, tre LED e un fotodiodo a elevate prestazioni che rappresentano un valido ausilio per superare le problematiche appena sopra delineate. Al fine di garantire maggiori livelli di affidabilità e accuratezza, un dispositivo PPG montato su un braccialetto permette di utilizzare metodologie in grado di contrastare in modo più efficace l’impat- to della luce ambientale. Per conseguire tale risultato saranno anche necessari filtri ottici a banda stretta, la modulazione del segnale ottico, il controllo automatico del guadagno e il filtraggio del segnale elettrico, oltre a un alimentatore a ridotta ondulazione. La necessità, sempre più avvertita, di ottimizzare l’efficienza ener- getica rappresenta un vincolo per i meccanismi di mi- sura di tipo ottico. Per tale motivo vengono utilizzate nuove configurazioni di commutazione (al posto dei tradizionali regolatori LDO) per migliorare l’efficienza che prevedono la presenza di diversi induttori impie- gati per fornire la corretta alimentazione. L’elemento di regolazione della tensione deve garantire una ri- dotta ondulazione ad alta frequenza in modo da non interferire direttamente con le misure della frequenza cardiaca. I LED devono operare in un intervallo di ten- sione diverso da quello che viene fornito dalle batterie a ioni di litio. L’introduzione di nuove tecnologie di con- versione buck-boost può contribuire a diminuire non solo gli ingombri sulla scheda, ma anche i consumi di energia. L’adozione dell’architettura buck-boost di tipo SIMO (Single Input Multiple Output) permette di ridur- re considerevolmente il numero di induttori e circuiti integrati necessario per generare la tensione di uscita. PCIM di nuova generazione per una gestione più efficiente della potenza In considerazione della sempre più ampia diffusione di dispositivi per il monitoraggio remoto e personale, la riduzione delle dimensioni, l’accuratezza della misu- ra dei parametri e il prolungamento della durata della batteria sono divenuti elementi di fondamentale impor- tanza. Nel caso dei dispositivi indossabili, la strategia di ottimizzazione dei consumi deve basarsi sui tempi di inattività (in altre parole il dispositivo deve rimanere il maggior tempo possibile in modalità “stand-by”. I di- spositivi PCIM utilizzati nei dispositivi indossabili sono stati progettati per accettare tensioni di ingresso di valore molto ridotto e sono basati su architetture che utilizzano accumulatori a elevata densità di energia. Il PMIC MAX20345 ( https://www.mouser.it/new/ma - xim-integrated/maxim-max20345-pmic/ ) di Maxim In- tegrated (Fig. 2) consente ai progettisti di minimizzare i consumi di potenza nei dispositivi destinati a opera- re ininterrottamente (24 ore al giorno). Il convertitore buck-boost integrato rappresenta una valida soluzio- Fig. 1 – Schema a blocchi funzionale del sotto-sistema ADPD174 di Analog Devices