27、Apollo：无电池可穿戴汗液监测系统的创新与应用

Apollo：无电池可穿戴汗液监测系统的创新与应用

1. 能量源的综合利用

在能量收集方面，太阳能板、热电发生器（TEG）和整流器在收集光能、热能和射频（RF）能量时表现出不同的特性。在10°C、500勒克斯光照和0 dBm射频信号的条件下，这三种收集设备的电阻分别为6.12Ω、119 kΩ和1.09 MΩ。可以看出，TEG的电阻远低于其他两者。不过，在这种条件下，TEG能产生的电压仅约为0.31 V，而其他两种能量源能产生超过1.5 V的电压。

为了整合这三种能量源，采用了德州仪器（TI）的能量管理芯片BQ25570。如果设备直接连接到芯片，TEG会表现为负载，导致大量能量耗散。当仅收集太阳能时，其他两个设备相当于并联并同时作为负载。由于TEG的电阻远低于其他并联设备，它会消耗大部分能量，无法成功完成能量收集。

为避免这些问题，采用了特殊的连接方法。由于系统是无源的，不能使用复杂的控制设备，而是使用了二极管。利用二极管的单向导通特性，可将设备与芯片隔离，保证较高的等效电阻，使更多能量传输到电源管理芯片。

2. 充放电状态

系统进行蓝牙低功耗（BLE）数据包检测、汗液分析和反向散射传输，功耗约为20 mW。为确保系统正常运行，使用了TI的电源管理芯片BQ25570。系统根据存储电容的电压Vcap及其上升或下降沿，有四种不同状态：
1. 关机状态 ：如果Vcap在上升和下降沿都低于Vcap_uv，BQ25570芯片的操作会受到影响，导致系统关机。这种情况在存储电容从零充电或所有能量源耗尽时出现，使Vcap降至Vcap_uv以下，存储电容充电缓慢。
2. 关机并充电