本文是其中的一部分TechXchange：电源设计系列:远程PPG生命体征监测仪的供电子系统
你将学习:
- 了解如何根据PPG系统要求选择电源配置。
- 回顾离散设计(第1部分)和集成设计(第2部分)的开关模式电源参考电路的实现。
- 请参阅在不同设备用例和瞬态负载条件下验证系统的电源性能测试方法。
- 获得一个检查清单来验证实现。
- 获取故障排除知识，以解决实现问题。
一种光容积描记(PPG)装置可用于测量血容量的变化，从而获得诸如血氧水平和心率等生命体征信息。在第1部分，我们提供离散电源电路设计解决方案，以最佳性能使用MAX86171光脉冲血氧仪和心率传感器模拟前端(AFE)。在第2部分中，我们展示了使用MAX86141光脉冲血氧计和心率传感器AFE(也可以与MAX86171一起使用)。
如第1部分所述，模拟设备提供的电源子系统电路设计已经预先验证(即，设计、建造和测试)，确保每个生物传感AFE设备的信噪比(SNR)性能。
重申一下，下面是电源电路的详细信息，如果需要，每个示例都有验证检查表和故障排除指南，以帮助电路设计师。图1显示在许多远程患者监控应用程序中遇到的标准功率框图。表1揭示了设计的局限性表2显示离散和综合解决方案的设计考虑。
综合设计描述
这种dc-dc电源管理集成电路(PMIC)设计用于调节三个输出电源轨，用于远程病人生命体征监测子系统。该IC具有单电感多输出(SIMO) buck-boost稳压器，从单个电感提供电力轨道，以最小化整体解决方案的尺寸，同时保持高效率。
该电路提供适当的线路和负载调节，同时保持低输出噪声水平，以保持由可充电锂聚合物电池供电的生物传感器的信噪比性能。图2显示了PPG子系统使用集成电源设备和表3列出主要组件。
使用PMIC的1.8 v /1.8 v /5.0 v SMPS电路
下面的电路基于MAX77642PMIC显示了在远程患者生命体征监测应用中，正常工作的开关模式电源(SMPS)设备的典型输入和输出电源水平。一个数字万用表(DMM)可以用来探测输入和输出端口，以验证电源电压水平(图3)．电源输出水平会因各种因素而变化，例如电池放电或负载变化(即，设备模式变化，设备从睡眠模式唤醒，等等)。
集成1.8V/1.8V/5.0V SMPS和电路验证检查表
图4显示了用于远程病人生命体征监测的集成MAX77642 PMIC。
表4使用MAX77642器件连接生物传感电路负载时，可作为验证1.8-V/1.8-V/5.0-V SMPS电路操作的检查表。
1.8 v /1.8 v /5.0 v SMPS电路故障处理指南
以下电路故障排除说明(图5)将帮助设计人员在1.8-V/1.8-V/5.0-V SMPS电路运行时出现操作问题。本指南解决了在实现这些集成开关模式电源时出现的最常见问题。
MAX77642 SMPS电路故障处理
步骤1:检查输入电压
使用内部阻抗为1 MΩ或更大的DMM(例如，Fluke 87)，测量MAX77642设备输入端的电压。一定要连接负的“黑色”引脚到地面，正的“红色”引脚到设备的输入“IN”引脚。如果输入引脚不容易访问，将导线跨输入电容(C在）.
使用表5诊断和解决相关问题。
步骤二:检查电感信号波形
使用示波器或数字存储示波器(DSO)，探测MAX77642设备上的LXA引脚。如果输入引脚不容易评估，将探针放在(LXA)电感端帽上。注意:建议示波器和探头的最小带宽为200mhz。
如果电路正常工作，波形应该是一系列脉冲波，在上升和下降的边缘有最小的振铃(图6)．
脉冲波形显示了三个SMPS共享一个电感(也称为SIMO电源)的时间复用。
偏离理想脉冲波序列可用于有效诊断和解决许多问题。使用表6诊断和解决相关问题。
步骤3A:检查输出直流电压
使用内部阻抗为1 MΩ或更大的DMM(例如，Fluke 87)，测量MAX77642设备的三个输出的电压。一定要连接负“黑”引脚到地面和正“红”引脚到相关SSBx通道输出“OUT”引脚的设备。如果输出引脚不容易访问，将导线穿过相关的输出电容(C出）.
使用表7、8和9分别诊断和解决相关SSB0(直流1.8 V)、SSB1(直流1.8 V)和SSB2(直流5.0 V)输出问题。
步骤3B:检查输出交流电压
使用示波器或DSO，现在通过探测MAX77642设备的三个输出来测量输出纹波(ac)。建议使用差分技术来适当测量输出，避免RF拾取。注意:建议示波器和探头的最小带宽为200mhz。
如果电路正常工作，SSB0波形应该是一个1.8 v dc(数字)输出，上面叠加一个小纹波波形。图7显示纹波波形。
使用表10诊断和解决相关问题。
如果电路正常工作，SSB1波形应该是一个1.8 v dc(模拟)输出，上面叠加一个小纹波波形。图8显示纹波波形。
使用表11诊断和解决相关问题。
如果电路正常工作，SSB2波形应该是5.0 v dc (led)输出，上面叠加一个小纹波波形。图9显示纹波波形。
使用表12诊断和解决相关问题。
结论
这是由两部分组成的系列，提供了预先验证的离散和集成电源电路，用于基于max86171和基于max86141的PPG远程患者生命体征监视器。虽然集成和离散开关电源电路设计都支持PPG性能，但集成解决方案提供了更小的占地面积和更少的部件数量，推荐用于尺寸受限的应用。
离散式和集成式电源的相应验证测试数据，可在Maxim integrated(现在是模拟设备的一部分)网站上找到，网址为:远程病人生命体征监测仪的供电子系统．”
