電源管理在不同的醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用
家庭醫(yī)療保健
在家庭醫(yī)療保健方面存在許多的規(guī)劃實(shí)習(xí)。全球規(guī)模內(nèi)的老齡化壓力、經(jīng)濟(jì)力量的添加以及技能立異為家庭醫(yī)療保健范疇帶來了許多全新運(yùn)用。對患者而言，帶來的優(yōu)點(diǎn)包含：更高的靈活性、十分好的效勞以及與醫(yī)師見面的次數(shù)更少。盡管家庭醫(yī)療保健商場早已存在，但近來才涌現(xiàn)出面向花費(fèi)者且越來越領(lǐng)先的解決方案。這類解決方案的示例有：運(yùn)動(dòng)監(jiān)護(hù)儀、血壓監(jiān)護(hù)儀以及心率監(jiān)護(hù)儀。別的，便攜式血液剖析儀和脈息血氧儀系統(tǒng)也進(jìn)入了當(dāng)今家庭醫(yī)療保健范疇。
從電源辦理的視點(diǎn)動(dòng)身，所有這些系統(tǒng)都因?yàn)楸匾谋銛y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(tǒng)具有高電源功率。在這類運(yùn)用中，較低的功耗可延長設(shè)備的作業(yè)時(shí)間而無需充電或替換電池。結(jié)尾，本錢也是個(gè)很重要的參數(shù)。盡管在某些其它醫(yī)療保健運(yùn)用中，電源辦理解決方案的本錢可以不是要害參數(shù)，但在家庭醫(yī)療保健中它十分重要。本錢束縛對當(dāng)今的花費(fèi)電子商場影響深遠(yuǎn)。
選用鋰離子充電電池系統(tǒng)的電源鏈。該電源架構(gòu)確保電路的某些有些可以經(jīng)過負(fù)載開關(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（如 ADP160）。敞開時(shí)，ADP190具有低于2？A的接地電流，而ADP160在空載時(shí)僅耗費(fèi)大概560nA電源電流。該特性使電池的持久放電堅(jiān)持在最低水平。ADP2140是一款高度集成的降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，集成線性調(diào)節(jié)器。這款電源辦理單元可節(jié)約空間和本錢。
某些僅供短期運(yùn)用的低本錢便攜式醫(yī)療保健系統(tǒng)可以會(huì)環(huán)繞不行充電的堿性電池而規(guī)劃。 比較常見的雙電池規(guī)劃，運(yùn)用單顆電池將在分量和本錢方面更有優(yōu)勢。單顆堿性電池系統(tǒng)面對的難題是電池電壓規(guī)模僅為0.8 V至1.5 V.為了對電子設(shè)備供電，有必要選用能以高能效處置低輸入電壓的升壓調(diào)節(jié)器。圖2顯現(xiàn)選用ADP1607作為第一步電源變換的這類運(yùn)用。該電路能發(fā)生 3.3V電壓，滿意大有些系統(tǒng)需求。
儀器儀表
儀器儀表方面的示例運(yùn)用有：血液剖析儀、透析儀和臨床確診設(shè)備。儀器儀表設(shè)備一般為非便攜式。這類運(yùn)用對電源辦理的需求不如家庭醫(yī)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(yán)厲。盡管高集成度無疑對系統(tǒng)有協(xié)助，但這并非首要思考要素。大多數(shù)情況下，關(guān)于儀器儀表運(yùn)用而言重要的是低噪聲功用。 開關(guān)調(diào)節(jié)器和線性調(diào)節(jié)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(xiàn)的是一個(gè)微型PMU（電源辦理單元）。 它是一款A(yù)DP5050器材，選用來自AC-DC電源的12V電軌供電。該P(yáng)MU集成四個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器以及一個(gè)線性調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器的開關(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路上的噪聲，并撐持選用小數(shù)值輸入電容。一個(gè)共同的特性是可以使兩個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器以別的兩個(gè)調(diào)節(jié)器開關(guān)頻率的一半運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣可以堅(jiān)持一個(gè)可猜測的低EMI曲線，一起答應(yīng)低功率電軌以較高的開關(guān)頻率作業(yè)，并在高功率電軌上運(yùn)用較低的開關(guān)頻率以取得盡可以高的功率。
結(jié)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(shè)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(tǒng)監(jiān)督和操控電源辦理功用。
患者監(jiān)護(hù)
此類系統(tǒng)都?xì)w于臨床系統(tǒng)。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(tǒng)中。這類電源辦理一般選用線路供電，因而只要能處置好散熱，能效就不是個(gè)大疑問。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(dāng)患者轉(zhuǎn)移到不一樣的醫(yī)院時(shí)，備用電池有助于供給不間斷的生命體征監(jiān)護(hù)。
阻隔需求契合最嚴(yán)厲的醫(yī)療安全規(guī)范，即IEC 60601-1.選用iCouplers技能的數(shù)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(yīng)以取得長時(shí)間穩(wěn)定性，一起以單封裝供給不一樣的半導(dǎo)體功用，如USB、I2C和電源辦理開關(guān)調(diào)節(jié)器。這些器材供給加強(qiáng)絕緣功用，可以承受IEC 60747-5-5規(guī)范規(guī)則的10kV浪涌。iCoupler商品選用芯片級變壓器，與光耦合器和根據(jù)電容的數(shù)字阻隔器比較具有十分魯棒的共模瞬變抗擾度。
圖4顯現(xiàn)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(yùn)用
這類運(yùn)用由來已久。 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(tuán)隊(duì)包含超聲、CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）、數(shù)字X射線、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(tǒng)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(yùn)用中，極有可以任何類型的系統(tǒng)噪聲（包含開關(guān)噪聲乃至LDO輸出電壓噪聲）都會(huì)出現(xiàn)在結(jié)尾圖畫中。這可以是圖畫中常見的差錯(cuò)線，但有時(shí)也可在對比度、顏色或灰度水平中看到圖畫質(zhì)量有所降低。
電源可以會(huì)影響圖畫檢測或圖畫顯現(xiàn)電路。若在成像系統(tǒng)中兩者都受影響，則圖畫質(zhì)量將變得無法承受。有些醫(yī)療成像設(shè)備制造商曾經(jīng)運(yùn)用電源辦理模塊，但結(jié)尾拋棄了。盡管在原則上這些制造商能取得參數(shù)規(guī)范有確保的商品，但實(shí)踐的EMI體現(xiàn)無法得到確保。對電源模塊的出產(chǎn)過程做出最細(xì)微的改動(dòng)都可以發(fā)生圖畫質(zhì)量方面的疑問。為取得等級更高的操控，十分好的做法可以是完全由醫(yī)療保健成像規(guī)劃公司開發(fā)分立式電源規(guī)劃并進(jìn)行出產(chǎn)。
定論
在醫(yī)療保健運(yùn)用中，不一樣運(yùn)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(yī)療保健范疇，許多解決方案根據(jù) ASSP（專用規(guī)范商品），乃至根據(jù)ASIC（專用集成電路）。少數(shù)運(yùn)用可選用規(guī)范現(xiàn)成電源辦理單元。在儀器儀表、患者監(jiān)護(hù)和成像運(yùn)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(dān)任重要人物。
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