En la actualidad, una de las principales tendencias que impulsa el crecimiento de dispositivos médicos portátiles e inalámbricos es la atención al paciente, que es específicamente el uso gradual de sistemas de telemonitorización en los hogares de los pacientes. La causa principal de este desarrollo es esencialmente el resultado de Consideraciones económicas porque es simplemente prohibitivamente caro permitir que los pacientes sean hospitalizados para observación y tratamiento y, como resultado, muchos de estos sistemas de monitoreo electrónico portátiles deben incorporar transmisores de RF para que cualquier información recolectada del paciente pueda ser dirigida directamente Pase el sistema de monitoreo del hospital para una futura revisión y análisis por parte del médico competente.
En vista del escenario anterior, es razonable suponer que el costo de proporcionar un dispositivo médico doméstico adecuado a un paciente es mucho menor que el costo de sacar al paciente del hospital, pero lo más importante es que el dispositivo que debe usar el paciente debe tener Las características fiables y fáciles de usar, los fabricantes y los diseñadores de estos productos deben garantizar que puedan funcionar sin problemas en múltiples fuentes de alimentación y proporcionar una alta fiabilidad en la transmisión inalámbrica de datos recopilados de los pacientes Esto requiere que los diseñadores se aseguren de que la arquitectura de administración de energía sea robusta, flexible, pequeña y eficiente.
Regulador de conmutación de alta eficiencia
Para los sistemas electrónicos de medicina en muchas aplicaciones, pero también requieren fuente de alimentación continua, incluso cuando la interrupción se produce en la alimentación de CA, por lo que es uno de los requisitos clave para lograr la baja corriente de reposo para extender la vida de la batería y, a continuación, desde 2010, la fabricación de IC de potencia. los proveedores han estado produciendo corriente de espera de reposo de menos de regulador de conmutación 30μA. de hecho, Linear Technology ha introducido recientemente a esta porción del producto se redujo a sólo el 2,5 pA. por lo tanto, estos productos han sido completamente en la reserva de la batería es proporcionado por Las condiciones de uso en el sistema médico.
Aunque el ruido generado por el regulador de conmutación es más alta que reguladores lineales, pero su eficacia es muy superior a este último puntero ha sido confirmado que: en muchas aplicaciones sensibles, siempre que el funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada de una manera predecible, entonces EMI y nivel de ruido son controlables. Si el regulador de conmutación en el modo normal para realizar una operación de conmutación de una frecuencia fija, y la conmutación de flanco es limpio y predecible, y no sobreimpulso o zumbido de frecuencia, y la EMI pueden ser mínimos del tamaño de paquete pequeño y puede proporcionar el diseño de alta frecuencia de funcionamiento delgado, minimizando de este modo las emisiones EMI. Además, si el regulador se puede utilizar con condensador de cerámica de baja ESR, se puede tratar de reducir la entrada y salida Ondulaciones de voltaje, y estas ondas son fuentes adicionales de ruido en el sistema.
Muchos paciente médico equipo de monitoreo rica en características, la barra de alimentación Yuequ aumentar el número, mientras que la tensión de servicio continuó disminuyendo. A pesar de ello, muchos de estos sistemas todavía requieren un amplio rango de tensión de 1.xV 8.xV con el fin para el motor, Sensores de baja potencia, memoria, núcleo del microcontrolador, E / S y circuitos lógicos.
Tradicionalmente, estos rieles han sido provistos por un regulador de conmutación reductor o un regulador de baja caída. Sin embargo, para aquellas configuraciones que también incluyen una batería de respaldo en el sistema para manejar las condiciones de falla de la red, tales CI no tienen De modo que cuando el convertidor de aumento de potencia (que puede aumentar o reducir la tensión), pueda aprovechar al máximo el rango de la batería, lo que aumenta el margen operativo y aumenta el tiempo de funcionamiento de la batería. Porque hay más batería disponible, especialmente cuando está cerca del extremo inferior de su curva de descarga.
Requisitos médicos altos de DC / DC
Por el contrario, las soluciones de conversión de CC / CC utilizadas en instrumentación médica portátil que también pueden venir con una batería principal deben tener las siguientes características:
Una arquitectura de CC / CC de aumento de potencia con un amplio rango de voltaje de entrada para regular VOUT cuando se usan múltiples fuentes alimentadas por batería y sus rangos de voltaje asociados.
2. Corriente de reposo ultrabaja tanto en el modo de operación como en el modo de apagado para extender el tiempo de funcionamiento de la batería
3. Puede suministrar con eficacia el carril del voltaje del sistema
4. Función de límite de corriente para reducir la corriente de entrada para proteger la batería
5. Solución Tamaño compacto, liviano y plano
6. Embalaje avanzado disponible para mejorar la eficiencia térmica y espacial
Puede satisfacer los requisitos anteriores de la nueva fuente de alimentación IC es proporcionada por Linear Technology LTC3119., Que es una corriente de convertidor de modo buck de cristal único síncrono, en el modo de Buck, hasta 5A salida continua a partir de múltiples fuentes de entrada para proporcionar , fuente de entrada de corriente comprende un único o de múltiples pilas, adaptador de CA no regulada, y un panel solar y un condensador de alto rendimiento. una vez activado, el rango de voltaje de entrada de 2,5V a 18V montaje se extendería a 250 mV. entradas anteriormente, bajo que o igual a la salida cuando la tensión de salida es estable, y la tensión de salida en el intervalo de 0,8 V a 18 V es programable por el usuario el modo de ráfaga seleccionable (modo de ráfaga) operación de corriente de reposo a sólo 31μA, de ese modo mejora la eficiencia de carga ligera, al tiempo que aumenta el tiempo de funcionamiento de la batería. Propietario cuarto PWM de conmutación topología buck LTC3119 se emplean para proporcionar un bajo nivel de ruido, conmutación libre de saltos en todos los modos operativos, lo que hace que sea muy adecuado para la aplicación de potencia de RF y el ruido sensible aplicaciones analógicas precisión. Además, el conjunto comprende además un punto de máxima potencia de control programable (el MPPC) funciones para asegurar el suministro de energía con alta impedancia de salida de la célula fotovoltaica para proporcionar la máxima potencia. Haciendo referencia a la Figura 1 Aprender esquemática simplificada del montaje.
Una eficiencia periférica circuito y alta integración y alto rendimiento rendimiento LTC3119 figuras.
LTC3119 contiene cuatro bajo Rdson interno N canalizar el MOSFET, que proporciona hasta 95% de eficiencia. Operación en modo de ráfaga puede ser desactivada, a fin de proporcionar un bajo nivel de ruido continuo de conmutación. El uso de una programación PLL sincronización de frecuencia interna o externa hace posible 400kHz amplia dentro de la gama de frecuencia de 2 MHz operación de conmutación, permitiendo así la eficiencia de conversión y entre las soluciones de un tamaño compensación. otras características incluyen la protección del cortocircuito, protección de sobrecarga térmica, y menos de una corriente de corte de energía buen indicador de 3μA el montaje de una pequeña componentes externos, el rango de tensión de funcionamiento es ancha, tiene un paquete pequeño bien, la corriente de reposo es muy baja, por lo que es de potencia de RF de alimentación adecuada, una gran aplicaciones de carga de impulsos de corriente, los sistemas de energía de reserva, y las baterías de plomo-ácido de 12 V incluso sistema de conversión conectadas.
Muchos sistemas médicos portátiles requieren múltiples fuentes de entrada, que incluyen configuraciones de celda única o múltiple, adaptadores de CA y bancos de supercondensadores.
Han surgido grandes oportunidades en el diseño de muchos sistemas médicos con baterías o respaldados por baterías, mientras que los diseñadores de sistemas se enfrentan a desafíos difíciles al elegir la solución de conversión de energía adecuada para cumplir los objetivos clave de diseño. Estos objetivos de diseño incluyen el cumplimiento de los límites de cobertura de entrada a salida, niveles de potencia adecuados y facilidad de diseño sin comprometer la eficiencia, el tiempo de actividad y cumplir con los requisitos reglamentarios de radiación y el tamaño de la solución.
Diseñar una solución que cumpla con los objetivos del sistema sin comprometer el rendimiento es una tarea desalentadora. Afortunadamente, cada vez hay más soluciones de conversión Buck-Boost que operan de manera eficiente en una amplia gama de cargas. Esto simplifica el diseño, ofrece el mejor rendimiento de su clase y maximiza el tiempo de actividad entre los ciclos de carga de la batería.