IC技术进步助力医疗电子设备成本降低

IC技术进步助力医疗电子设备成本降低

由便携式医疗设备设计需求所推动的电子行业的另一项重要进步是，功率模块在不同负载上的效率得以提升。医疗应用设备常常处于休眠状态，当传感器未加偏压和不采集实际数据时，仅消耗极少的功率。在这段时间内，系统Icc可降至10mA以下。在这些轻负载和中等负载状态下，可使用PFM技术以最大限度地减小模块内部的损耗。图2所示为FAN4603的典型效率曲线。

图2 FAN4603的典型效率曲线

　　请注意其额定效率范围为70%～85%，具体取决于输入电压，在对数X轴上仅为1mA。当应用范围为10mA～200mA之间时，如数据采集或与基站进行RF通信期间，这一曲线对于电池寿命是至关重要的。

下游智能FET技术简化功率分配

　　为了更好地将功率模块的能量分配到下游传感器、处理器和LCD，使用负载点功率开关正在业界变得流行。使用简单的P沟道FET来传输功率本身并不新奇。FET周围环绕着众多二极管和晶体管以增加功能，比如负载放电、浪涌电流限制和反向电流阻隔(reverse current blocking, RCB)，这是其中的一部分功能。显而易见，发展趋势是转向真正的智能FET，其可在单个IC中集成这些功能。飞兆半导体提供的IntellimaxTM系列产品是可供设计人员可以选择的智能FET系列之一，其突出特性是集成了所有下述功能，过压保护(OVP)、过流保护(OCP)、RCB、压摆率控制(slew rate control)，以及用于通知处理器出现故障的错误标记。图3 所示为一个典型的IntelliMAX 器件的内部示意图及所采用的封装。

图3典型的IntelliMAX 器件的内部示意图及封装

　　医疗应用的一大优势是可以在不使用时限制外部传感器以及连接器的功率。当传感器或连接器的功率超出推荐级别时，智能FET能够隔离电源，并向处理器发出一个错误标记。这就增加了终端应用的可靠性，减少其现场故障频率，最终降低总体系统成本。

信号路径技术的发展实现进一步节能和互操作性

　　除了先前讨论过的DC/DC效率大幅提升之外，通用小信号技术亦有进步，为医疗设备应用带来更多价值。模拟开关是非常普通的IC产品，以往用途有限，主要用于多路复用或隔离低速数据线。现在开关中集成的新功能可以实现更好的导通阻抗和平坦度、断电保护、更高的数据率，以及低得多的功耗。了解这些功能及其不同优势，是充分发挥医疗设备功用的关键所在。

　　过去，导通阻抗只是一个静态数值，而更新的Ron平坦度参数则可以确保Ron数值在给定条件下处于一定的范围内。其可以用于需要400mΩ 以下Ron水平的医疗设备中的校准和传感器多路复用等，较以前的8Ω水平有大幅提升。传感器的补充功能有最近推出的断电保护功能，当Vcc=0V时会显示输入信号，这种功能对连接器和传感器的热插拨应用十分有益。现在实际工作电流非常低，即使控制电压低于Vcc，测得的数据也以μA (微安)计。输入至输出泄漏则小至以nA (纳安)计，从而能够进一步延长电池寿命。在当前医疗设备升级至更新的功能集时，通常使用这些模拟开关和固有的增添功能来增加互连即可，无须替换DSP和进行大量的重新校准工作。