低功率、高精度組件已經(jīng)促使便攜式和無(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，這類(lèi)醫療產(chǎn)品的可靠性、運行時(shí)間和堅固性標準一般會(huì )高得多。這種高標準帶來(lái)的負擔大部分落在了電源系統及其組件身上。

醫療產(chǎn)品必須在各種電源供電時(shí)正確運行，并在這些電源之間無(wú)縫切換，例如 AC 電源、備份電池、甚至收集的環(huán)境能源。此外，必須竭盡全力地保護醫療產(chǎn)品的安全，以免因各種故障而損壞，并使其對各種故障情況有一定的承受能力。在采用電池供電時(shí)，要能夠最大限度延長(cháng)醫療設備運行時(shí)間，而且無(wú)論何時(shí)，只要存在有效電源，系統就能正常、可靠地運行。

目前促使便攜式和無(wú)線(xiàn)醫療儀器增長(cháng)的主要趨勢之一是患者護理，尤其是越來(lái)越多地在患者家中使用遠程監視系統。從本質(zhì)上看，在患者家中使用遠程監視系統的主要動(dòng)力純粹是出于經(jīng)濟原因，因為讓患者住院的成本實(shí)在高得令人望而卻步。為此，很多便攜式電子監視系統必須納入 RF 發(fā)送器，這樣從患者監視系統收集的數據就能夠方便地直接發(fā)送到醫院內的監察系統中，以供主管醫生稍后查閱和分析。

考慮到上述情況，可以合理假定，提供合適的醫療儀器供患者在家中使用與讓患者住院使用這些醫療儀器相比，前者成本更低。不過(guò)，非常重要的是，患者使用的設備不僅要可靠，還要安全！因此，制造商和設計師必須確保，這類(lèi)醫療產(chǎn)品能夠無(wú)縫地用多種電源運行 (包括備份電源)，并確保所收集的患者數據有很高的可靠性，以及確保無(wú)線(xiàn)數據傳送具 99.999% 的完整性。這就要求系統設計師確保所使用的電源管理架構不僅堅固、靈活，而且緊湊和高效。這樣，才能同時(shí)滿(mǎn)足醫院和患者的需求。

幸運的是，有一些模擬器件公司專(zhuān)注于產(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。因為在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)也有此需要，那么關(guān)鍵要求就是低靜態(tài)電流以延長(cháng)電池壽命。因此，通常需要備用靜態(tài)電流低于 10A 的開(kāi)關(guān)穩壓器。實(shí)際上，有些新型系統結合使用電池和能量收集系統作為其主電源，這類(lèi)系統要求靜態(tài)電流在幾微安范圍內，甚至在有些情況下要求在幾納安范圍。對開(kāi)關(guān)穩壓器而言，要想用于這類(lèi)患者“在家中使用”的醫療電子系統，低靜態(tài)電流是必要的先決條件。

盡管開(kāi)關(guān)穩壓器產(chǎn)生的噪聲比線(xiàn)性穩壓器大，但是開(kāi)關(guān)穩壓器的效率高得多。在很多敏感型應用中，只要開(kāi)關(guān)行為是可預期的，噪聲和 EMI 水平就是可控，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了證明。如果開(kāi)關(guān)穩壓器在正常工作模式下以恒定頻率切換，而且切換波形的邊沿是干凈和可預期，沒(méi)有過(guò)沖或高頻振鈴，那么 EMI 就可以得到最大限度降低。如果封裝尺寸很小、工作頻率很高，就可以構成小型和緊湊的布局，這也最大限度降低了 EMI 輻射。此外，如果穩壓器可與低 ESR 陶瓷電容器一起使用，那么輸入和輸出電壓紋波都可以得到最大限度減小，這種紋波也是系統中的附加噪聲源。

在今天功能豐富的患者監視醫療設備中，電源軌的數量在增加，同時(shí)工作電壓在不斷降低。然而，這類(lèi)系統很多仍然需要 3V、3.3V 或 3.6V 電壓軌，以給低功率傳感器、內存、微控制器內核、I/O 和邏輯電路供電。此外，既然保持這類(lèi)設備正常運行有時(shí)是至關(guān)重要，因此很多設備都有備份電池系統，以防給設備供電的主電源中斷。

傳統上，由降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器或低壓差穩壓器為這類(lèi)設備提供電壓軌。然而，這類(lèi) IC 無(wú)法利用電池的整個(gè)運行范圍，因此縮短了設備電池的潛在運行時(shí)間。而使用降壓-升壓型轉換器 (可以升高電壓或降低電壓) 時(shí)，可以利用電池的整個(gè)運行范圍。這延長(cháng)了可用電池壽命，因此提高了運行裕度，延長(cháng)了電池運行時(shí)間，尤其是運行在靠近放電曲線(xiàn)的較低端時(shí)。

顯然，要滿(mǎn)足主電池系統應用需求并解決上述有關(guān)問(wèn)題，任何 DC/DC 轉換器解決方案都應該具備以下特性：

• 具很寬輸入電壓范圍的降壓-升壓型 DC/DC 架構，以通過(guò)各種電池供電電源以及在其相關(guān)的電壓范圍內調節 VOUT

• 在工作模式和停機時(shí)都具備超低靜態(tài)電流，以延長(cháng)電池運行時(shí)間

• 能夠高效率地給系統電壓軌供電

• 能夠在對 IC 靜態(tài)電流 (電量消耗) 沒(méi)有顯著(zhù)影響的條件下準確地進(jìn)行庫倫計數，以確定剩余電池充電狀態(tài)

• 電流限制，以衰減浪涌電流，保護電池安全

• 占板面積很小、輕巧和扁平的解決方案

• 先進(jìn)的封裝以改善熱性能和空間利用率

為了提供具備上述特性的解決方案，凌力爾特公司不久前推出集成了庫倫計數器的毫微功率 LTC3335 降壓-升壓型轉換器。該器件為需要低靜態(tài)電流以及需要了解剩余電池電量信息的主電池應用而設計�；蛘�，在有些應用中，庫倫計數器作為一種系統故障檢查手段，可以檢測潛在電池組件或負載泄漏，該器件也適用于這類(lèi)應用。參見(jiàn)圖 1。

Battery：電池
Coulomb Counter：庫倫計數器
Buck-Boost Converter：降壓-升壓型轉換器
Load：負載

LTC3335 是一款毫微功率高效率同步降壓-升壓型轉換器，具精確的內置庫倫計數器，提供高達 50mA 連續輸出電流。該器件的靜態(tài)電流僅為 680nA，可編程峰值輸入電流從低至 5mA 直至高達 250mA，因此非常適合多種低功率電池應用，例如配備備份電池的便攜式健康監視系統中的應用。該器件的輸入范圍為 1.8V 至 5.5V，提供 1.8V 至 5V 的 8 個(gè)用戶(hù)可選輸出，在輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓時(shí)，提供穩定的輸出。此外，長(cháng)壽命非可再充電電池供電的應用在很多情況下電池放電曲線(xiàn)都極度平坦，在這類(lèi)應用中，該器件集成的精確庫倫計數器 (±5% 電池放電測量準確度) 可提供準確的監視累計電池放電量。LTC3335 包含 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、用于存取庫倫計數值和設定器件的 I2C 接口、Power Good 輸出、以及為適合多種類(lèi)型及尺寸的電池提供從 5mA 直至 250mA 的 8 種可選峰值輸入電流。