현재 휴대용 및 무선 의료 기기의 성장을 주도하는 주요 트렌드 중 하나는 특히 환자의 집에서 원격 모니터링 시스템을 점진적으로 사용하는 환자 치료입니다.이 개발의 근본 원인은 환자가 관찰 및 치료를 위해 병원에 입원하게하는 것이 엄청나게 비싸고 결과적으로 이러한 휴대용 전자 모니터링 시스템 중 많은 곳에서 RF 송신기가 통합되어 환자에게서 수집 한 모든 데이터를 직접 유능한 내과의 사의 향후 검토 및 분석을 위해 병원의 모니터링 시스템에 합격하십시오.
이러한 상황에 직면하여, 합리적인 가정은 다음과 같습니다 비용을 지불 병원에 입원하는 환자보다 훨씬 적은 환자 비용에 적합한 가정 의료 기기를 제공하기 위해, 그러나, 가장 중요한 점은 다음과 같습니다 장비의 사용은 환자가 있어야 함 이 제품의 신뢰성 있고 사용하기 쉬운 기능, 제조업체 및 설계자는 환자가 수집 한 데이터를 무선으로 전송할 때 여러 전원 공급 장치에서 원활하게 작동하고 높은 신뢰성을 제공해야합니다. 따라서 설계자는 전력 관리 아키텍처가 강력하고 유연하며 작고 효율적인지 확인해야한다.
스위칭 레귤레이터 고효율
많은 응용 프로그램에서 의료 전자 시스템의 경우,뿐만 아니라 중단이 AC 전원에서 발생하여도 지속적인 전원 공급 장치를 필요로하므로 그것은 2010 다음 배터리 수명을 연장하기 위해 낮은 대기 전류를 달성하기위한 핵심 요구 사항 중 하나, 전력 IC 제조입니다. 공급자는 30μA 스위칭 레귤레이터보다 대기의 대기 전류를 생산하고있다. 실제로, 리니어 테크놀로지 최근 제품의 일부에 도입하는 것은 단지 2.5 펜실바니아. 따라서, 이러한 제품에 의해 제공되는 배터리 백업 완전히되었다고 삭제 의료 시스템에서의 사용 조건.
스위칭 레귤레이터는 선형 레귤레이터보다 더 많은 잡음을 발생 시키지만, 효율 가이드 라인은 후자보다 훨씬 우수하며 많은 민감한 애플리케이션에서 스위칭 전원 공급 장치가 예측 가능한 방식으로 작동하는 한, 정상 모드에서, 스위칭 레귤레이터는 고정 주파수의 스위칭 동작을 수행하는 경우에는 EMI 노이즈 레벨. 제어하고, 스위칭 펄스 에지는 깨끗하고 예측할 수 없으며, 오버 슈트 또는 링잉의 주파수 및 EMI를 최소화 할 수있다 레귤레이터는 저 ESR 세라믹 커패시터를 사용할 수 있으면 작은 패키지 크기함으로써 EMI 방출을 최소화하는 슬림 높은 동작 주파수 배치를 제공 할 수있다. 추가로, 입력 및 출력을 감소시키기 위해 시도 할 전압 리플 (ripples)이 잔물결은 시스템의 추가 노이즈 소스입니다.
많은 기능이 풍부한 의료 환자 모니터링 장비, 전력 레일 Yuequ는 동작 전압이 지속적으로 감소하면서. 그럼에도 불구하고, 이러한 시스템의 대부분은 여전히 모터 위해서는 8.xV의 넓은 전압 범위 1.xV을 필요로 수를 증가 저전력 센서, 메모리, 마이크로 컨트롤러 코어, I / O 및 로직 회로
전통적으로 이러한 레일은 스텝 다운 스위칭 레귤레이터 또는 저전압 강하 레귤레이터에 의해 제공되었지만, 주전원 장애 조건을 처리하기 위해 시스템에 백업 배터리를 포함하는 구성의 경우 이러한 IC는 따라서 벅 - 부스트 컨버터 (전압을 높이거나 낮출 수 있음)를 사용할 때 배터리 범위를 최대한 활용할 수있어 동작 마진이 증가하고 배터리 런타임이 연장된다. 특히 방전 곡선의 하단 근처에있을 때 더 많은 배터리 수명을 사용할 수 있기 때문입니다.
의료용 DC / DC 높은 요구 사항
반대로 메인 배터리와 함께 제공 될 수있는 휴대용 의료 기기에 사용되는 DC / DC 컨버터 솔루션에는 다음과 같은 기능이 있어야합니다.
다중 배터리 전원 및 관련 전압 범위를 사용할 때 VOUT를 레귤 레이트하기위한 넓은 입력 전압 범위를 갖는 벅 부스트 DC / DC 아키텍처
2. 작동 모드와 셧다운 모드 모두에서 매우 낮은 무부하 전류로 배터리 런타임 연장
3. 효과적으로 체계 전압 가로장을 공급할 수 있습니다
4. 배터리를 보호하기 위해 돌입 전류를 줄이기위한 전류 제한 기능
5. 솔루션 작은 풋 프린트, 가벼운 무게, 편평한 모양
6. 열 및 공간 효율성을 향상시킬 수있는 고급 포장
제공하는 다중 입력 소스로부터 5A 연속 출력까지 벅 모드에서, IC는 리니어 LTC3119. 동기식 전류 모드 벅 컨버터 단결정에 의해 제공되는 새로운 전원의 상기 요건을 만족시킬 수있다 현재, 입력 소스는 단일 또는 다중 - 셀 전지, 비 조정 된 AC 어댑터 및 태양 전지판 및 슈퍼 커패시터를 포함한다. 활성화되면 18V 조립체에 2.5V의 입력 전압 범위에서 250mV까지 연장된다. 입력을 상기 낮은 보다 상기 출력 전압이 안정하고, 18V의 범위에서 0.8V의 출력 전압을 프로그래밍함으로써 사용자가 선택할 수있는 버스트 모드 (버스트 모드)에만 31μA로 동작 정지 전류 인 출력과 동일 배터리 동작 시간을 증가시키면서, 경부 하 효율을 향상시킨다. 독점적 4 스위칭 PWM 버크 토폴로지 LTC3119는 RF 전력과 성 잡음의 애플리케이션에 아주 적합하다 모든 동작 모드에서 낮은 노이즈, 완벽한 스위칭을 제공하기 위해 이용된다 정밀 아날로그 애플리케이션. 또, 상기 조립체는 최대 전력을 제공하기 위해 태양 전지의 고출력 임피던스를 갖는 전원 공급을 보장합니다 (MPPC)의 기능 프로그램 제어 최대 전력 점을 포함한다.도 1을 참조하면 어셈블리의 단순화 된 회로도를 알아보세요.
그림 1 높은 수준의 통합 및 고성능 LTC3119 주변 회로 및 효율.
LTC3119는 버스트 모드 동작. 스위칭 내외부 프로그래밍 PLL 주파수 동기화를 이용하여 연속적인 저소음을 제공하기 위해, 디스 에이블 될 수있다. 4 개의 내장 낮은 RDSON을 N 95 %의 효율을 제공하는 MOSFET 채널 포함 400kHz의 넓은 가능한 그것을 만드는 다른 특징 3μA의 종료 현재 전력 좋은 지표 소형의 조립체보다 단락 보호, 열 과부하 보호, 이하를 포함 2MHz의 주파수 범위는 이에 절충 크기의 변환 효율을 허용하고 용액 간의 스위칭 동작 내에. 적합 RF 전원, 큰 전류 펄스 부하 애플리케이션 백업 전원 시스템에도 변환 시스템 접속의 12V 납 축전지하므로 외부 부품의 동작 전압 범위가 넓고 미세한 작은 패키지를 가지며, 정지 전류는 매우 낮다.
많은 휴대용 의료 시스템에는 단일 또는 다중 셀 구성, AC 어댑터 및 수퍼 커패시터 뱅크를 비롯한 여러 입력 소스가 필요합니다.
많은 배터리 구동 또는 배터리 백업 의료 시스템 설계에 큰 기회가 생겼으며 시스템 설계자는 주요 설계 목표를 달성하기 위해 적절한 전력 변환 솔루션을 선택하는 데 어려움을 겪습니다. 이러한 설계 목표에는 효율, 가동 시간을 저하시키지 않고 방사선 규제 요구 사항 및 솔루션 크기를 충족시키지 않으면 서 입출력 전압 범위 제한 준수, 적절한 전력 수준 및 설계 용이성이 포함됩니다.
성능을 저하시키지 않으면 서 시스템 목표를 충족시키는 솔루션을 설계하는 것은 힘든 작업입니다. 다양한 부하에서 효율적으로 작동하는 점점 더 많은 Buck-Boost 컨버터 솔루션이 있으며, 이는 설계를 단순화하고 동급 최강의 성능을 제공하며 배터리 충전주기 간의 가동 시간을 극대화합니다.