您的光學傳感可穿戴設備是否盡可能節省電力，因為它可以在不同的測量條件下提供連續、實時的監控？您可能已經設計了您的設備以適應不同的用例。很有可能，您的可穿戴設備還內置了上下調節電流的能力，以在設備工作時最大限度地減少電流消耗。但是想象一下，如果您有一種同時動態調整電壓電平的方法，您可以節省多少電量。

一些簡單的例子——簡單的數學——展示了額外節能的潛力。光學傳感系統設計用于在更具挑戰性、更不利的測量條件下運行。例如，從一個在陽光和陰涼的小路上流汗的跑步者身上采集生命體征測量結果，比從溫控辦公室辦公桌前工作的人身上采集生命體征測量數據更具挑戰性。在更具挑戰性的條件下，旨在捕獲更準確、連續的心率測量的光學傳感器算法需要將 LED 電流調至最高額定值，以實現更好的信噪比 （SNR）。一個典型的光學傳感電路將有一個 LED 與一個由電壓 V LED驅動的光學模擬前端 （AFE） 串聯。 對于我們的簡化示例，讓我們看一下基于綠色 LED 的系統，其中為 LED 和 AFE 鏈供電的 V LED固定為 5V。假設在最高額定電流 （100mA） 下，LED 上的正向壓降為 4V，而光學 AFE 上的壓降為 1V。

V LED = 5V

VF = 4V ，100mA

V DRV = 1V

現在，讓我們想象一下這個系統在有利的測量條件下——比如當人在辦公桌前工作或睡覺時。在這種情況下，算法將顯著降低光學傳感器電流。在較低的電流（例如 5mA）下，LED 上的正向壓降將降至 3V，從而在光學 AFE 上留下 2V。

V LED = 5V

V F = 3V，5mA

V DRV = 2V

在較低的電流下，該 AFE 正常運行所需的電壓（其順從電壓）下降。然而，在 V LED上固定為 5V 的情況下，V DRV實際上比在不利條件下時更高。假設 AFE 的合規電壓為 V DRV_COM = 0.16V；這種情況會在 AFE 上留下超過 1.84V 的電壓。因此，系統消耗的功率比實際需要的多 1.84V x 5mA。

基本上，任何使用固定 V LED架構且需要針對不利條件進行擴展的系統最終都會在有利條件下消耗過多功率。但是，如果 V LED由具有動態電壓縮放 （DVS） 的穩壓器設置呢？然后，V LED可以根據當前設置上下調節，從而最大限度地降低功耗。系統可以調整 V LED以在適當的余量下最小化每個電流設置的以下表達式。

V LED – （V F + V DRV_COM ）

即使使用簡單的查找表方法，設置適合特定電流范圍的電壓也可以顯著節省電力，從而延長可穿戴設備的電池壽命。

計算節電

由于 DVS 可能節省的電量應該是顯著的，尤其是當您考慮到大多數可穿戴設備將在不利的測量條件下僅佩戴相對較短的時間這一事實時。當然，不同的血液灌注水平、皮膚類型和使用案例會影響實際節省的成本。為了說明這一點，看一下這個典型的場景：

LED 脈沖電流 = 38.9mA

100sps 時的脈沖占空比為 117μs，即 1.17%

降壓-升壓效率 = 95%

假設這些參數在 24 小時循環中適用 4 小時。如果我們可以在 1V 時實現 DVS 節省，我們可以計算電池節省如下：

1V × 38.9mA × 1.17% × 95% × 4 小時 = 每 24 小時每天 1.73mWHr

對于 100mAHr 電池 （370mWHr），使用 10 天可節省 4.67% 的電量。這個例子沒有考慮一整天的其他 20 個小時。

Maxim 提供帶 DVS 的電源管理 IC，用于 24/7 全天候監控可穿戴設備和物聯網應用。MAX20345包括具有超低靜態電流的穩壓器、一個線性電池充電器、三個支持DVS的降壓穩壓器、三個低壓差（LDO）線性穩壓器和一個升降壓穩壓器。因此，如果您渴望從可穿戴設備中節省更多電量，該技術可以幫助您實現這一目標。

審核編輯：郭婷