電源管理在不同的醫療保健領(lǐng)域的應用
家庭醫療保健
在家庭醫療保健方面存在許多的規劃實(shí)習。全球規模內的老齡化壓力、經(jīng)濟力量的添加以及技能立異為家庭醫療保健范疇帶來(lái)了許多全新運用。對患者而言，帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)包含：更高的靈活性、十分好的效勞以及與醫師見(jiàn)面的次數更少。盡管家庭醫療保健商場(chǎng)早已存在，但近來(lái)才涌現出面向花費者且越來(lái)越領(lǐng)先的解決方案。這類(lèi)解決方案的示例有：運動(dòng)監護儀、血壓監護儀以及心率監護儀。別的，便攜式血液剖析儀和脈息血氧儀系統也進(jìn)入了當今家庭醫療保健范疇。
從電源辦理的視點(diǎn)動(dòng)身，所有這些系統都因為必要的便攜性而對集成度的需求較高。關(guān)于真實(shí)便攜的商品而言，它們將選用電池供電，因而需求系統具有高電源功率。在這類(lèi)運用中，較低的功耗可延長(cháng)設備的作業(yè)時(shí)間而無(wú)需充電或替換電池。結尾，本錢(qián)也是個(gè)很重要的參數。盡管在某些其它醫療保健運用中，電源辦理解決方案的本錢(qián)可以不是要害參數，但在家庭醫療保健中它十分重要。本錢(qián)束縛對當今的花費電子商場(chǎng)影響深遠。
選用鋰離子充電電池系統的電源鏈。該電源架構確保電路的某些有些可以經(jīng)過(guò)負載開(kāi)關(guān)封閉（如ADP190），而另一有些為實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）供電的電路則一直敞開(kāi)（如 ADP160）。敞開(kāi)時(shí)，ADP190具有低于2？A的接地電流，而ADP160在空載時(shí)僅耗費大概560nA電源電流。該特性使電池的持久放電堅持在最低水平。ADP2140是一款高度集成的降壓開(kāi)關(guān)調節器，集成線(xiàn)性調節器。這款電源辦理單元可節約空間和本錢(qián)。
某些僅供短期運用的低本錢(qián)便攜式醫療保健系統可以會(huì )環(huán)繞不行充電的堿性電池而規劃。 比較常見(jiàn)的雙電池規劃，運用單顆電池將在分量和本錢(qián)方面更有優(yōu)勢。單顆堿性電池系統面對的難題是電池電壓規模僅為0.8 V至1.5 V.為了對電子設備供電，有必要選用能以高能效處置低輸入電壓的升壓調節器。圖2顯現選用ADP1607作為第一步電源變換的這類(lèi)運用。該電路能發(fā)生 3.3V電壓，滿(mǎn)意大有些系統需求。
儀器儀表
儀器儀表方面的示例運用有：血液剖析儀、透析儀和臨床確診設備。儀器儀表設備一般為非便攜式。這類(lèi)運用對電源辦理的需求不如家庭醫療保健有些評論的那樣受許多要素約束。在儀器儀表范疇，一般能取得更多的電能，因而對電源功率的需求并不嚴厲。盡管高集成度無(wú)疑對系統有協(xié)助，但這并非首要思考要素。大多數情況下，關(guān)于儀器儀表運用而言重要的是低噪聲功用。 開(kāi)關(guān)調節器和線(xiàn)性調節器有必要具有極低的噪聲，才干進(jìn)行精度極高的丈量。一般選用銀盒型的AC-DC電源發(fā)生一個(gè)或多個(gè)中心電壓。隨后，這些電軌用于發(fā)生更低的電壓。
圖3顯現的是一個(gè)微型PMU（電源辦理單元）。 它是一款ADP5050器材，選用來(lái)自AC-DC電源的12V電軌供電。該PMU集成四個(gè)開(kāi)關(guān)調節器以及一個(gè)線(xiàn)性調節器。盡管體積緊湊，但它集成了許多必要的功用。 對單個(gè)降壓調節器的開(kāi)關(guān)頻率一起進(jìn)行同步和相移處置，以便最大程度降低輸入線(xiàn)路上的噪聲，并撐持選用小數值輸入電容。一個(gè)共同的特性是可以使兩個(gè)開(kāi)關(guān)調節器以別的兩個(gè)調節器開(kāi)關(guān)頻率的一半運轉。這樣可以堅持一個(gè)可猜測的低EMI曲線(xiàn)，一起答應低功率電軌以較高的開(kāi)關(guān)頻率作業(yè)，并在高功率電軌上運用較低的開(kāi)關(guān)頻率以取得盡可以高的功率。
結尾很重要的一點(diǎn)是，供給I2C接口，可動(dòng)態(tài)改動(dòng)輸出電壓、查看芯片溫度、設置不一樣通道的相移、電源杰出指示，并使能單個(gè)通道。 這些功用有助于智能儀器儀表系統監督和操控電源辦理功用。
患者監護
此類(lèi)系統都歸于臨床系統。它們用于丈量血壓，但也可用在心電圖（ECG）和脈息血氧儀系統中。這類(lèi)電源辦理一般選用線(xiàn)路供電，因而只要能處置好散熱，能效就不是個(gè)大疑問(wèn)。真實(shí)重要的是可靠性、出于安全意圖的電流阻隔以及低噪聲。為了添加可靠性，有時(shí)供給備用電池。當患者轉移到不一樣的醫院時(shí)，備用電池有助于供給不間斷的生命體征監護。
阻隔需求契合最嚴厲的醫療安全規范，即IEC 60601-1.選用iCouplers技能的數字阻隔器正替代光耦合器而不影響阻隔完整性。這一趨勢的優(yōu)勢是防止光耦合器的老化效應以取得長(cháng)時(shí)間穩定性，一起以單封裝供給不一樣的半導體功用，如USB、I2C和電源辦理開(kāi)關(guān)調節器。這些器材供給加強絕緣功用，可以承受IEC 60747-5-5規范規則的10kV浪涌。iCoupler商品選用芯片級變壓器，與光耦合器和根據電容的數字阻隔器比較具有十分魯棒的共模瞬變抗擾度。
圖4顯現理性阻隔概念。阻隔柵兩邊各有一個(gè)電感，由聚酰亞胺、二氧化硅（SiO2）或相似的阻隔資料組成。
成像運用
這類(lèi)運用由來(lái)已久。 在成像范疇所取得的前進(jìn)是真實(shí)令人拍案叫絕的。 該商品團隊包含超聲、CT（計算機斷層掃描）、數字X射線(xiàn)、MRI（磁共振成像）和PET（正電子發(fā)射斷層掃描）。在電源辦理方面有兩個(gè)趨勢。比如MRI 和PET等大型系統極為耗電，需求用到許多分布式電源。這些電源需求具有必定的功率以便散熱杰出。
在成像運用中，極有可以任何類(lèi)型的系統噪聲（包含開(kāi)關(guān)噪聲乃至LDO輸出電壓噪聲）都會(huì )出現在結尾圖畫(huà)中。這可以是圖畫(huà)中常見(jiàn)的差錯線(xiàn)，但有時(shí)也可在對比度、顏色或灰度水平中看到圖畫(huà)質(zhì)量有所降低。
電源可以會(huì )影響圖畫(huà)檢測或圖畫(huà)顯現電路。若在成像系統中兩者都受影響，則圖畫(huà)質(zhì)量將變得無(wú)法承受。有些醫療成像設備制造商曾經(jīng)運用電源辦理模塊，但結尾拋棄了。盡管在原則上這些制造商能取得參數規范有確保的商品，但實(shí)踐的EMI體現無(wú)法得到確保。對電源模塊的出產(chǎn)過(guò)程做出最細微的改動(dòng)都可以發(fā)生圖畫(huà)質(zhì)量方面的疑問(wèn)。為取得等級更高的操控，十分好的做法可以是完全由醫療保健成像規劃公司開(kāi)發(fā)分立式電源規劃并進(jìn)行出產(chǎn)。
定論
在醫療保健運用中，不一樣運用范疇對電源辦理的需求可以極為不一樣。咱們評論了各個(gè)范疇中特定解決方案的需求。在家庭醫療保健范疇，許多解決方案根據 ASSP（專(zhuān)用規范商品），乃至根據ASIC（專(zhuān)用集成電路）。少數運用可選用規范現成電源辦理單元。在儀器儀表、患者監護和成像運用范疇，電源辦理解決方案將對于超高精度信號途徑元器材進(jìn)一步優(yōu)化，并擔任重要人物。
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