便攜醫療設備耗電分析（上）

在醫療設備行業中，移動和無線醫療設備的應用、種類和數量正在突飛猛進的增長1，為電池供電醫療設備(Battery Powered Medical Devices，BPMD)提供新的、更為精確的耗電量分析方法已經迫在眉睫。

傳統方法和測試挑戰

常見的 BPMD 耗電量分析方法要求設計工程師集成多個儀器和各種外部電路。通常使用示波器、數字萬用表或數字化儀執行測量。這些測試設備通常是雙通道，分別測量電壓和電流，電流測量時也會借助分流器，同時使用電源或電池對被測醫療設備供電。在測量的時候，需要采取一定手段來控制醫療設備，使其處于不同的工作狀態，并控制儀器對電流、電壓、功率等數據進行測試、分析和校正。測試的過程可以是手動控制，但更多是將儀器連接到計算機，通過編寫軟件來控制測試，獲得測試結果并進行分析。在被測件每個工作狀態下，都會獲得一組相關的電壓參數和電流波形的文件。設計人員進一步對這些數據進行分析，以確定BPMD 每個工作狀態下的耗電量。

圖 1 被測件在休眠狀態下電流測量的傳統設置

傳統方法所獲得的信息是非常有限的，而且測量的精度也可能是個大問題。以下列舉了其中的幾個重要的原因：

1. 示波器、數字化儀等設備測量動態電流，雖然有很高的采樣率，但電流測量的精度非常有限，而且還需要借助電流探討或電流傳感器。BPMD在休眠狀態的工作電流只有微安極甚至更低，而工作狀態的電流可以達到百毫安甚至更高。對如此高的動態范圍的工作電流進行表征，示波器或數字化儀加電流傳感器的方案顯然是無法勝任的。

2. 數字萬用表雖然對靜態的工作電流有非常高的測量精度，但由于速度很慢，無法快速測量動態的電流，例如BPMD從休眠模式下的低電流狀態瞬間轉換到工作模式下峰值電流工作狀態時的信息。

3. BPMD 耗電量是動態變化的，這使表征工作變得更加復雜。

總之，利用傳統的手段只能進行簡單的耗電量分析，它無法幫助您深入了解和分析BPMD設計，對此進行有效的改進，以便提高可靠性和優化電池使用壽命。

一體化的解決方案

一體化的解決方案不止是幫助您節省集成系統的時間和成本， 它更可以提高測量精度，并對測量數據進行全面而細致的分析，無需集成多臺儀器和編程。您可以專注于分析更有價值的結果，充滿信心地修改設計，以開發出更可靠、更節能的 BPMD。

新的一臺化測量方案采用了配置安捷倫N6781A SMU數字源表模塊的安捷倫N6705B直流電源分析儀，在安捷倫14585A耗電量分析軟件的輔助下，對BPMD 耗電量進行精密和分析。這套配置是標準儀器，以大量應用在手機、藍牙及各種器件的精密耗電分析。它可以同時對被測件提供最高20W的供電，并精確測量電壓和電流。這樣就構成了供電、電壓測量、靜態和動態電流測量、功率測量的一體化解決方案，無需外部的設備或電流傳感器。

結合測量功能與內置的數據記錄儀功能，可以捕獲隨時間變化的電壓、電流和功率。這樣不僅可以獲得 BPMD不同工作狀態下的工作特性，還能精確計算 BPMD 的電池耗電量(Ah)。這種方案極大地簡化了 BPMD 耗電量測量與分析。以下這個實例，就是對全球首個 Wi-Fi 血壓監測系統(blip)進行表征的結果。

圖2