| 凌力爾特從開(kāi)始就一直服務(wù)于醫療市場(chǎng)。我們最近看到，低功率精確組件已經(jīng)使便攜式和無(wú)線(xiàn)醫療儀器出現了快速增長(cháng)。不過(guò)，與其他很多應用不同，這些醫療產(chǎn)品通常對可靠性、運行時(shí)間和堅固性有高得多的要求。這種負擔大部分落到了電源系統及其組件上。醫療產(chǎn)品必須在使用各種電源時(shí)正確運行，并能夠在這些電源之間無(wú)縫切換，例如 AC 電源插座、備份電池甚至收集的環(huán)境能源。此外，必須花費大量時(shí)間研究怎樣針對故障提供保護和容錯，怎樣在電池供電時(shí)最大限度延長(cháng)電池運行時(shí)間，以及確保無(wú)論有效電源是否存在，系統都能正常運行。
目前，促進(jìn)便攜式和無(wú)線(xiàn)醫療儀器增長(cháng)的主要趨勢之一是患者護理。尤其是，位于患者家中的遠程監視系統的使用日漸增多。出現這種趨勢的原因從本質(zhì)上說(shuō)純粹是經(jīng)濟性的，讓患者住在醫院的成本簡(jiǎn)直令人望而卻步。因此，這類(lèi)便攜式電子監視系統很多都必須納入 RF 發(fā)送器，以便所收集的任何患者數據都能夠直接發(fā)送到位于醫院中的監察系統，方便主管醫生查閱和分析。
考慮到以上情況，可以合理假定，向患者提供合適的醫療儀器供他們在家里使用，比讓患者住院觀(guān)察成本更低。然而，非常重要的一點(diǎn)是，患者使用的設備必須可靠、萬(wàn)無(wú)一失。因此，這類(lèi)產(chǎn)品的制造商和設計師都必須確保這些產(chǎn)品可以無(wú)縫地用多種電源運行，并非�？煽康責o(wú)線(xiàn)傳送所收集的患者數據。這就要求設計師確保電源管理架構可靠、靈活、緊湊和高效率。
幸運的是，凌力爾特公司憑借自己的產(chǎn)品創(chuàng )新和技術(shù)專(zhuān)長(cháng)，針對這些問(wèn)題提供了解決方案。既然醫療電子系統中有很多應用需要連續供電，甚至在交流供電系統中斷時(shí)，那么一個(gè)關(guān)鍵要求就是低靜態(tài)電流，以延長(cháng)電池壽命。相應地，凌力爾特自2000年以來(lái)，一直生產(chǎn)備用靜態(tài)電流低于 100mA 的開(kāi)關(guān)穩壓器。實(shí)際上，我們最近推出的一些產(chǎn)品，其靜態(tài)電流已經(jīng)低至 2.5mA 了。因此，這些產(chǎn)品已經(jīng)為進(jìn)入采用備份電池的醫療電子系統做好了準備。
盡管開(kāi)關(guān)穩壓器比線(xiàn)性穩壓器產(chǎn)生更大的噪聲，但是其效率出色得多。在很多敏感應用中已經(jīng)證明，只要開(kāi)關(guān)行為可預測，那么噪聲和 EMI 的大小就都是可控的。如果開(kāi)關(guān)穩壓器在正常工作模式以恒定頻率切換，且開(kāi)關(guān)邊沿是干凈和可預測的，沒(méi)有過(guò)沖或高頻振鈴，那么 EMI 就可以最小化。小型封裝和高工作頻率可以提供占板面積很小的緊湊布局，這最大限度減小了 EMI 輻射。此外，如果穩壓器可以使用低 ESR 陶瓷電容器，那么輸入和輸出電壓紋波都可以最小化，這兩種紋波都是系統中額外的噪聲源。
在如今功能豐富的醫療設備中，電源軌的數量已經(jīng)增多了，但是工作電壓卻在持續降低。然而，很多這類(lèi)系統仍然需要 3V、3.3V 或 3.6V 軌，以給低功率傳感器、存儲器、微控制器內核、I/O 和邏輯電路供電。此外，因為醫療系統的正常運行有時(shí)是至關(guān)重要的，因此很多系統都采用了備份電池，以防給系統供電的交流電源發(fā)生故障。
過(guò)去，這類(lèi)系統的電壓軌是由降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器或低壓差穩壓器供電的。不過(guò)，因為這類(lèi) IC 不能利用電池的全部工作范圍，所以縮短了設備電池的可能運行時(shí)間。因此，當使用降壓-升壓型轉換器時(shí) (可以提高或降低電壓)，將允許利用電池的全部工作范圍。這增大了運行裕度，并延長(cháng)了電池運行時(shí)間，因為利用了更多電池可用電量，尤其是在靠近放電曲線(xiàn)的較低端時(shí)。
顯然，滿(mǎn)足主電池系統應用需求并解決上述有關(guān)問(wèn)題的 DC/DC 轉換器解決方案應該具備以下特點(diǎn)：
- 降壓-升壓型 DC/DC 架構，具備很寬的輸入電壓范圍，可通過(guò)各種電池電源、在相關(guān)電壓范圍內調節 Vout。
- 運行模式和停機模式都具備超低靜態(tài)電流，以延長(cháng)電池運行時(shí)間。
- 能夠以高效率給系統軌供電。
- 能夠在不對 IC 靜態(tài)電流造成顯著(zhù)影響的情況下，準確進(jìn)行庫倫計數，以確定電池的充電狀態(tài)。
- 限制電流以衰減浪涌電流，保護電池。
- 小型、很輕和扁平的解決方案。
- 先進(jìn)封裝提高熱性能和空間利用率。
凌力爾特最近推出的產(chǎn)品 LTC3335 就具備了上述所有特性，這是一款集成了庫倫計數器的毫微功率降壓-升壓型轉換器。該器件為主電池應用而設計，這類(lèi)應用需要真正的低靜態(tài)電流，還需要知道有關(guān)剩余電池電量的信息�；蛘哒f(shuō)，需要知道庫倫計數器檢測到的潛在電池組件或負載泄漏達到什么程度，才可以確認系統出現故障。參見(jiàn)圖 1。
圖 1：集成了庫倫計數器的降壓-升壓型轉換器LTC3335
LTC3335 是一款毫微功率高效率同步降壓-升壓型轉換器，內置了精確的庫倫計數器，提供高達 50mA 的連續輸出電流。該器件具備僅為 680nA 的靜態(tài)電流和從低至 5mA 到高達 250mA 的可編程峰值輸入電流，非常適合多種低功率電池應用，例如使用備份電池的便攜式健康狀態(tài)監測系統中那類(lèi)電池應用。其 1.8V 至 5.5V 輸入范圍和 8 個(gè) 1.8V 至 5V 的用戶(hù)可選輸出提供了一個(gè)穩定的輸出電源，輸入電壓可以高于、低于或等于輸出。此外，該器件集成了精確的 (電池放電測量準確度為 ±5%) 庫倫計數器，在長(cháng)壽命不可再充電電池供電應用中，可準確監視累計電池放電量，這類(lèi)電池供電應用很多都有極度平坦的電池放電曲線(xiàn)。LTC3335 包括 4 個(gè)內部低 RDSON MOSFET，可提供高達 90% 的效率。其他特點(diǎn)包括可編程放電報警門(mén)限、用于庫倫計數和器件設定的 I2C 接口、一個(gè)電源良好輸出以及 8 個(gè)從 5mA 至高達 250mA 的可選峰值輸入電流，以適合多種類(lèi)型和尺寸的電池。LTC3335 的工作結溫范圍為 -40°C 至 +125°C，采用耐熱增強型 20 引線(xiàn) 3mm x 4mm QFN 封裝。 |
