ROHM脉搏传感器BH1790GLC以低功耗电流实现可穿戴产品的高精度脉搏检测

2017-03-06 17:30:41 来源:未知

据IDC数据显示,2016年中国可穿戴设备市场增速52.9%,预计2020年中国出货量达到0.83亿。其中,运动手环和智能手表等可穿戴式设备搭载脉搏测量功能已成为主流趋势,预计未来还会进一步显著增长。然而,可穿戴式设备因存在电池容量限制的问题,而对可长时间驱动的低功耗元器件需求日益增加。针对这种需求,ROHM利用多年积累的光传感器开发经验和独有的红外线去除技术等,全球知名半导体制造商ROHM面向运动手环和智能手表等可穿戴式设备领域,开发出测量脉搏信号的脉搏传感器BH1790GLC。通过开发低功耗且高精度的传感器,来满足社会的需求。

ROHM的传感器核心技术

在当今万物互联的时代,传感器作为一个重要的“桥梁”技术,在工厂、机械、医疗以及车载、移动通信等领域都有广泛的应用,为人们的生活带来了更多的安全、便利与舒适。ROHM在传感器方面的核心技术主要有以下几方面:

传感器的融合方案:在移动通信领域传感器应用的最多,续航时间是用户最关心的一个问题,并且每个部件的功耗也是开发人员非常在意的一个环节。为此ROHM提出来一个 “传感器的融合方案”。它是什么意思呢?通常许多传感器是需要主芯片去频繁的驱动它来工作的,这样会带来主芯片相当一部分的负担,罗姆采用了专门的低功耗的传感器微控制器,把传感器的驱动工作从主芯片分离出来,进行单独的控制以及一些数据处理,这样可以减少数据的传输量,还可以有效的降低整体的功耗;

LSI AFE技术:在传感器的模拟前端当中包括一些信号的采集、噪声的过滤、信号的放大,以及模拟信号转换成数字信号等等。罗姆在这些电路设计方面都有非常成熟的经验;

封装技术:在当今流行的封装像BGA、QFN、SOP等罗姆都可以做到,还有世界上最小的芯片级的封装CSP罗姆也可以做到;

光学技术:在手机产品中会用到一个接近传感器,就是打电话的时候靠近人耳可以灭屏,主要是通过红外的反射。该模块包括一个红外的发射与接收,它要解决的一个问题是,在模块当中要防止红外的串扰,这个当中罗姆用到一个二次注膜工艺,这个工艺可以有效的降低内部的红外串扰;

通信技术:罗姆一直致力于研究有线和无线通信。有线通信包括大家熟知的标准的协议(I2C和SPI等)。在无线通信方面,罗姆有一些专门的蓝牙通信芯片,用在一些智能手表上面。还有一些Sub-G芯片用在水表里面,可以实现远程的智能抄表,这些产品都已经在客户那边量产了;

元器件要素技术(MEMS):MEMS是一个微机电系统的英文简称,近年来已经被越来越多的人提及。微机电系统其实就是一个将机械能或者其他形式的能量转化成电信号的智能系统。整个系统通常只有几个毫米的大小,内部结构通常是微米级甚至是纳米级的,具有重量轻、体积小、功耗低,性能也非常稳定的很多优势。这其中罗姆也掌握了一些像压电薄膜形成等关键的技术。


图1  ROHM旗下的主要传感器产品

BH1790GLC的特点

实现业界最小级别的低功耗:BH1790GLC利用ROHM多年积累的光传感器开发经验和独有的模拟电路技术优势,实现更高的传感器灵敏度。由此,即使在LED亮度较低的条件下,也可准确感知脉搏,功耗比以往产品降低约74%。实现业界最小级别的低功耗,有助于延长可穿戴式设备的电池寿命;


图2  脉搏传感器的滤光片结构


图3  BH1790GLC功能框图

通过卓越的红外线去除特性,实现高精度检测:BH1790GLC利用ROHM的传感器技术优势,采用非常适合脉搏检测的符合绿色光波长的光电二极管,同时感光部采用绿色光的滤光片和红外(IR)截止滤光片相结合的脉搏传感器专有的滤光片结构。因此,不仅实现了高精度,而且将红外线的影响降低到以往产品的1/10以下,即使在剧烈运动和太阳光等红外线干扰较强的环境下,也可获得稳定的脉搏数据;

面积减少30%,有助于减轻设计负担:BH1790GLC采用低亮度、低VF电压的LED元件,可检测脉搏信号,不再需要以往所需的LED电源用DCDC电路。与以往产品相比可减少达30%的安装面积,有助于减轻设计负荷。

BH1790GLC的应用

智能手环、智能手表等可穿戴式设备;
智能手机;
其他需要重要数据的设备;

表  产品规格其他数据

项目

特性值

工作时消耗电流 (LED OFF时)

200μA

关断时电流

0.8μA

VCC1电源电压范围

2.5V~3.6V

VCC2电源电压范围

1.7V~3.6V

工作温度范围

-20~+85 ℃

封装尺寸(W x D x H)

2.8x 2.8 x 0.9mm

 

 

 

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