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适用于电池供电医疗仪器的先进转换器

发布日期:2017-05-25 13:50:14 【关闭】
摘要:适用于电池供电医疗仪器的先进转换器
          

如今低功率、高精度组件已经促使便携式和无线医疗仪器出现了快速增长。不过,与其他很多应用不同,这类医疗产品的可靠性、运行时间和坚固性标准一般会高得多。这种高标准带来的负担大部分都在电源系统及其组件身上。医疗产品必须在各种电源供电时正确运行,并在这些电源之间无缝切换,例如 AC 电源、备份电池、甚至收集的环境能源。此外,必须全力地保护医疗产品的安全,以免因各种故障而损坏,并使其对各种故障情况有一定的承受能力。在采用电池供电时,要能够最大限度延长医疗设备运行时间,而且无论何时,只要存在有效电源,系统就能正常、可靠地运行。

  目前促使便携式和无线医疗仪器增长的主要趋势之一是患者护理,尤其是越来越多地在患者家中使用远程监视系统。从本质上看,在患者家中使用远程监视系统的主要动力纯粹是出于经济原因,因为让患者住院的成本实在高得令人望而却步。为此,很多便携式电子监视系统必须纳入 RF 发送器,这样从患者监视系统收集的数据就能够方便地直接发送到医院内的监察系统中,以供主管医生稍后查阅和分析。

  考虑到上述情况,可以合理假定,提供合适的医疗仪器供患者在家中使用与让患者住院使用这些医疗仪器相比,前者成本更低。不过,非常重要的是,患者使用的设备不仅要可靠,还要安全!因此,制造商和设计师必须确保,这类医疗产品能够无缝地用多种电源运行 (包括备份电源),并确保所收集的患者数据有很高的可靠性,以及确保无线数据传送具 99.999% 的完整性。这就要求系统设计师确保所使用的电源管理架构不仅坚固、灵活,而且紧凑和高效。这样,才能同时满足医院和患者的需求。

  一些模拟器件公司专注于产品创新和技术专长针,对这些问题提供了解决方案。因为在医疗电子系统中有很多应用需要连续供电,甚至在交流供电系统中断时也有此需要,那么关键要求就是低静态电流以延长电池寿命。因此,通常需要备用静态电流低于 10mA 的开关稳压器。实际上,有些新型系统结合使用电池和能量收集系统作为其主电源,这类系统要求静态电流在几微安范围内,甚至在有些情况下要求在几纳安范围。对开关稳压器而言,要想用于这类患者“在家中使用”的医疗电子系统,低静态电流是必要的先决条件。

  尽管开关稳压器产生的噪声比线性稳压器大,但是开关稳压器的效率高得多。在很多敏感型应用中,只要开关行为是可预期的,噪声和 EMI 水平就是可控,这一点已经得到了证明。如果开关稳压器在正常工作模式下以恒定频率切换,而且切换波形的边沿是干净和可预期,没有过冲或高频振铃,那么 EMI 就可以得到最大限度降低。如果封装尺寸很小、工作频率很高,就可以构成小型和紧凑的布局,这也最大限度降低了 EMI 辐射。此外,如果稳压器可与低 ESR 陶瓷电容器一起使用,那么输入和输出电压纹波都可以得到最大限度减小,这种纹波也是系统中的附加噪声源。

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