国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

無線醫(yī)療儀器需要恰當(dāng)?shù)墓╇姺椒?/h1>
2016-05-23 06:14TonyArmstrong
電子產(chǎn)品世界 2016年4期

Tony Armstrong

摘要:設(shè)計(jì)在家中護(hù)理患者的醫(yī)療系統(tǒng)時(shí),無線醫(yī)療儀器的系統(tǒng)架構(gòu)面臨著很多技術(shù)障礙。潛在的噪聲干擾問題必須減輕,凌力爾特針對(duì)有些主電池應(yīng)用需要非常低的靜態(tài)電流,還需要知道有關(guān)剩余電池電量的信息設(shè)計(jì)了LTC3335。就噪聲敏感型設(shè)計(jì)了LT8602。

關(guān)鍵詞:無線醫(yī)療儀器;噪聲干擾;LTC3335;LT8602

引言

像很多其他應(yīng)用所遇到的情況一樣,低功率高精度組件也使便攜式和無線醫(yī)療儀器出現(xiàn)了快速增長。然而,與很多其他應(yīng)用不同,多數(shù)醫(yī)療產(chǎn)品的可靠性、運(yùn)行時(shí)間和堅(jiān)固性標(biāo)準(zhǔn)通常高得多。正如大家預(yù)料的那樣,這種高標(biāo)準(zhǔn)帶來的負(fù)擔(dān)大部分落在電源系統(tǒng)以及與其相關(guān)的支持性組件上。

醫(yī)療產(chǎn)品必須正確運(yùn)行,并在各種電源之間無縫切換,例如AC電源、備份電池甚至收集的環(huán)境能源。此外,必須不遺余力地針對(duì)故障提供保護(hù)并承受故障,在由電池供電時(shí)最大限度延長運(yùn)行時(shí)間,并確保無論何時(shí),只要存在有效的電源,系統(tǒng)就能正??煽康剡\(yùn)行。

目前促進(jìn)便攜式和無線醫(yī)療儀器增長的主要趨勢之一是患者護(hù)理,尤其是越來越多地在患者家中使用遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)。出現(xiàn)這種趨勢的主要原因純粹是經(jīng)濟(jì)性的,也就是說,讓患者住院的成本不斷提高,簡直令人望而卻步。因此,很多這類便攜式電子監(jiān)視系統(tǒng)必須采用RF發(fā)射器,以便所收集的任何患者數(shù)據(jù)都能夠直接發(fā)回醫(yī)院中的監(jiān)察系統(tǒng),以供主管醫(yī)生立即或稍后查看及分析。

考慮到這種典型情況,做出以下假定是合理的:與讓患者住院觀察相比,提供給患者合適的醫(yī)療儀器供其在家中使用,成本更低。不過,供患者在家中使用的設(shè)備必須可靠且簡便易用,這是極為重要的。因此,這類產(chǎn)品的制造商和設(shè)計(jì)師必須確保產(chǎn)品能夠無縫地用多種電源運(yùn)行,同時(shí)還要確保非常可靠地將無線數(shù)據(jù)傳回醫(yī)院。這就要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)電源管理架構(gòu)時(shí)非常謹(jǐn)慎。這種架構(gòu)必須是堅(jiān)固、靈活、緊湊和高效率。

1.潛在問題和解決方案

系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在提供無線傳送功能的系統(tǒng)中使用線性穩(wěn)壓器這種情況并非不常見。主要原因是,使用線性穩(wěn)壓器可以最大限度降低EMI和噪聲輻射。不過,盡管開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲比線性穩(wěn)壓器大,開關(guān)穩(wěn)壓器的效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于線性穩(wěn)壓器。已經(jīng)證明,在很多敏感型應(yīng)用中,只要開關(guān)行為是可預(yù)測的,噪聲和EMI水平就是可控的。如果開關(guān)穩(wěn)壓器在正常工作模式以恒定頻率切換,而且轉(zhuǎn)換邊沿是干凈和可預(yù)測的,沒有過沖或高頻振鈴,那么就可以最大限度減小EMI。此外,小尺寸封裝和高工作頻率也可以實(shí)現(xiàn)占板面積很小的緊湊布局,這也最大限度減小了EMI輻射。還有,如果開關(guān)穩(wěn)壓器可以與低ESR陶瓷電容器一起使用,那么輸入和輸出電壓紋波都可以最大限度降低,而這些紋波是系統(tǒng)中額外的噪聲源。

今天功能豐富的醫(yī)療設(shè)備的主輸入電源通常采用來自外部AC/DC適配器的24V或12V DC電源。然后,利用同步降壓型轉(zhuǎn)換器,進(jìn)一步將這個(gè)電壓降至5V和/或3.xV電源軌。不過,在這些醫(yī)療設(shè)備中,在運(yùn)行電壓不斷降低的同時(shí),內(nèi)部進(jìn)行后置穩(wěn)壓的電源軌數(shù)量也在增加。因此,很多這類系統(tǒng)還需要3.xV、2.xV或1.xV軌,以給低功率傳感器、存儲(chǔ)器、微控制器內(nèi)核、I/O和邏輯電路供電。此外,既然醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行常常是至關(guān)重要的,因此很多醫(yī)療設(shè)備常常采用電池備份系統(tǒng),以在其主電源由于某種原因出現(xiàn)故障時(shí),確保設(shè)備正常運(yùn)行。

傳統(tǒng)上,較低電壓軌一直由降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器或低壓差穩(wěn)壓器供電。然而,這類IC不能利用電池的全部運(yùn)行范圍,因此縮短了設(shè)備電池的潛在運(yùn)行時(shí)間。而使用降壓一升壓型轉(zhuǎn)換器時(shí)(這種轉(zhuǎn)換器可以對(duì)可變的輸入源升壓或降壓),可以利用電池的全部運(yùn)行范圍。那么由于獲得了更多可用電池容量,因此提高了運(yùn)行裕度,延長了電池運(yùn)行時(shí)間,尤其是在接近放電曲線的較低端時(shí)。

顯然,滿足主電池系統(tǒng)應(yīng)用需求并解決上述相關(guān)問題的DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案應(yīng)該具備以下特性:

·具備寬輸入電壓范圍的降壓一升壓型電源轉(zhuǎn)換架構(gòu),以在使用各種電池供電電源時(shí),在其相關(guān)電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓;

·無論運(yùn)行時(shí)還是停機(jī)時(shí)具備超低靜態(tài)電流,以延長電池運(yùn)行時(shí)間;

·能夠高效地給系統(tǒng)電壓軌供電:

·能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行庫倫計(jì)數(shù)而不會(huì)顯著影響IC靜態(tài)電流(電池電量消耗),以確定剩余電池電量;

·電流限制以衰減浪涌電流,從而保護(hù)電池;

·占板面積很小、重量很輕的扁平解決方案:

·先進(jìn)的封裝以提高熱性能和空間利用率。

凌力爾特最近推出了一款毫微功率LTC3335降壓一升壓型轉(zhuǎn)換器,該器件集成了庫倫計(jì)數(shù)器,具備上述所有屬性。有些主電池應(yīng)用需要非常低的靜態(tài)電流,還需要知道有關(guān)剩余電池電量的信息,LTC3335是為這類應(yīng)用而設(shè)計(jì)。另外,LTC3335也適用于將庫倫計(jì)數(shù)器作為檢查系統(tǒng)故障的手段,以檢測潛在電池組件或負(fù)載泄漏。參見圖1。

LTC3335是一款毫微功率高、效率同步的降壓一升壓型轉(zhuǎn)換器,內(nèi)置了精確的庫倫計(jì)數(shù)器,可提供高達(dá)50mA連續(xù)輸出電流。憑借僅為680nA的靜態(tài)電流和從5mA直至250mA的可編程峰值輸入電流,該器件非常適合多種低功率電池應(yīng)用。例如電池備份、便攜式健康監(jiān)視系統(tǒng)之類的應(yīng)用。其1.8V至5.5V輸入范圍和8個(gè)1.8V至5V用戶可選輸出可提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出電源,且輸入電壓可高于、低于或等于輸出電壓。

此外,該器件集成了精確(±5%電池放電測量準(zhǔn)確度)的庫倫計(jì)數(shù)器,在長壽命、不可再充電電池供電應(yīng)用中,該計(jì)數(shù)器可用來準(zhǔn)確監(jiān)視累計(jì)的電池放電量,這類應(yīng)用在很多情況下都有極其平坦的電池放電曲線。LTC3335包括4個(gè)內(nèi)部低RDSON MOSFET,可提供高達(dá)90%的效率。其他特點(diǎn)包括可編程放電報(bào)警門限、一個(gè)用來訪問庫倫計(jì)數(shù)值和器件編程的12C接口、一個(gè)電源良好標(biāo)記輸出和8個(gè)從5mA至250mA的可選峰值輸入電流,以適應(yīng)多種類型和尺寸的電池。LTC3335的工作結(jié)溫度范圍為-40℃至+125℃,采用耐熱性能增強(qiáng)型20引線3mm x4mmQFN封裝。

用一個(gè)24V或12V DC輸入獲得一組低壓軌的另一種方法是,采用一個(gè)具有多輸出能力的高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此,凌力爾特開發(fā)了4輸出單片同步降壓型轉(zhuǎn)換器LT8602。其3V至42V的輸入電壓范圍使該器件非常適合醫(yī)療應(yīng)用。正如在圖2中看到的那樣,其4通道設(shè)計(jì)整合了兩個(gè)高壓2.5A和1.5A通道與兩個(gè)較低電壓的1.8A通道,以提供4個(gè)獨(dú)立的輸出,并可提供低至0.8V的電壓,從而使該器件能夠驅(qū)動(dòng)目前市場上電壓最低的微處理器內(nèi)核。該器件的同步整流拓?fù)涮峁└哌_(dá)94%的效率,同時(shí)以突發(fā)模式(Burst Mode)運(yùn)行可在無負(fù)載備用條件下保持靜態(tài)電流低于30uA(所有通道均接通),從而使該器件非常適合電池供電系統(tǒng)。

就噪聲敏感型應(yīng)用而言,僅采用一個(gè)小型外部濾波器,LT8602就可以運(yùn)用其脈沖跳躍模式以最大限度降低開關(guān)噪聲,并可滿足CISPR25 Class 5 EMI要求。這使該器件能夠便利地用于無線傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

LT8602的開關(guān)頻率可在250kHz至2MHz范圍內(nèi)設(shè)定,并可在這個(gè)范圍內(nèi)同步。該器件具有60ns最短接通時(shí)間,能夠以2MHz開關(guān)頻率在高壓通道上實(shí)現(xiàn)16VIN至2.0VOUT的降壓轉(zhuǎn)換。當(dāng)高壓VOUT2通道向兩個(gè)低壓通道(VOUT3和VOUT4)供電,且這兩個(gè)低壓通道以2MHz頻率切換時(shí),可提供低至0.8V的輸出,因此該器件可構(gòu)成非常緊湊(在單面電路板上約占25mm×25mm面積)的4輸出解決方案,如圖3所示。

除了最大限度減小解決方案占板面積,LT8602的2MHz開關(guān)頻率還使設(shè)計(jì)師能夠避開關(guān)鍵噪聲敏感頻段。LT8602的每個(gè)通道在所有條件下都保持僅為200mY(在1A)的最小壓差電壓,從而使該器件能夠在汽車?yán)滠嚢l(fā)動(dòng)等情況下表現(xiàn)出色。針對(duì)每個(gè)通道的可編程加電復(fù)位和電源良好指示器有助于確保系統(tǒng)的總體可靠性。LT8602的40引線耐熱性能增強(qiáng)型6mm×6mm QFN封裝和高開關(guān)頻率允許使用小型外部電感器和電容器,從而可構(gòu)成占板面積緊湊的高熱效率解決方案。此外,獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法和新型高速工藝使該器件在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高效率,而且LT8602的電流模式拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)和卓越的環(huán)路穩(wěn)定性。

2.結(jié)論

顯然,設(shè)計(jì)在家中護(hù)理患者的醫(yī)療系統(tǒng)時(shí),無線醫(yī)療儀器的系統(tǒng)架構(gòu)面臨著很多技術(shù)障礙。潛在的噪聲干擾問題必須減輕,必須提供電池備份運(yùn)行能力以防主電源出故障,而且需要控制尺寸和成本。幸運(yùn)的是,凌力爾特公司提供了大量適用的解決方案,以滿足這些設(shè)計(jì)要求。

嘉祥县| 浮梁县| 固始县| 九江县| 密云县| 连州市| 古田县| 沙坪坝区| 木里| 肥西县| 岳阳市| 惠水县| 易门县| 宜良县| 搜索| 福清市| 桓台县| 丰都县| 象州县| 栾川县| 华安县| 明水县| 淮安市| 巴林左旗| 绍兴市| 孟村| 平顶山市| 璧山县| 章丘市| 册亨县| 乌拉特前旗| 湾仔区| 北流市| 博野县| 东乡县| 佛冈县| 浪卡子县| 吉林省| 久治县| 安顺市| 西乡县|