醫(yī)療電子技術(shù)降低醫(yī)療保健成本

由便攜式醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)需求所推動的電子行業(yè)的另一項(xiàng)重要進(jìn)步是，功率模塊在不同負(fù)載上的效率得以提升。醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備常常處于休眠狀態(tài)，當(dāng)傳感器未加偏壓和不采集實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí)，僅消耗極少的功率。在這段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)Icc可降至10mA以下。在這些輕負(fù)載和中等負(fù)載狀態(tài)下，可使用PFM技術(shù)以最大限度地減小模塊內(nèi)部的損耗。圖2所示為FAN4603的典型效率曲線

圖2 FAN4603的典型效率曲線

請注意其額定效率范圍為70%～85%，具體取決于輸入電壓，在對數(shù)X軸上僅為1mA。當(dāng)應(yīng)用范圍為10mA～200mA之間時(shí)，如數(shù)據(jù)采集或與基站進(jìn)行RF通信期間，這一曲線對于電池壽命是至關(guān)重要的。

下游智能FET技術(shù)簡化功率分配
為了更好地將功率模塊的能量分配到下游傳感器、處理器和LCD，使用負(fù)載點(diǎn)功率開關(guān)正在業(yè)界變得流行。使用簡單的P溝道FET來傳輸功率本身并不新奇。FET周圍環(huán)繞著眾多二極管和晶體管以增加功能，比如負(fù)載放電、浪涌電流限制和反向電流阻隔(reverse current blocking, RCB)，這是其中的一部分功能。顯而易見，發(fā)展趨勢是轉(zhuǎn)向真正的智能FET，其可在單個(gè)IC中集成這些功能。飛兆半導(dǎo)體提供的IntellimaxTM系列產(chǎn)品是可供設(shè)計(jì)人員可以選擇的智能FET系列之一，其突出特性是集成了所有下述功能，過壓保護(hù)(OVP)、過流保護(hù)(OCP)、RCB、壓擺率控制(slew rate control)，以及用于通知處理器出現(xiàn)故障的錯(cuò)誤標(biāo)記。圖3 所示為一個(gè)典型的IntelliMAX 器件的內(nèi)部示意圖及所采用的封裝。

圖3典型的IntelliMAX 器件的內(nèi)部示意圖及封裝

醫(yī)療應(yīng)用的一大優(yōu)勢是可以在不使用時(shí)限制外部傳感器以及連接器的功率。當(dāng)傳感器或連接器的功率超出推薦級別時(shí)，智能FET能夠隔離電源，并向處理器發(fā)出一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)記。這就增加了終端應(yīng)用的可靠性，減少其現(xiàn)場故障頻率，最終降低總體系統(tǒng)成本。

信號路徑技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能和互操作性
除了先前討論過的DC/DC效率大幅提升之外，通用小信號技術(shù)亦有進(jìn)步，為醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用帶來更多價(jià)值。模擬開關(guān)是非常普通的IC產(chǎn)品，以往用途有限，主要用于多路復(fù)用或隔離低速數(shù)據(jù)線。現(xiàn)在開關(guān)中集成的新功能可以實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)通阻抗和平坦度、斷電保護(hù)、更高的數(shù)據(jù)率，以及低得多的功耗。了解這些功能及其不同優(yōu)勢，是充分發(fā)揮醫(yī)療設(shè)備功用的關(guān)鍵所在。

過去，導(dǎo)通阻抗只是一個(gè)靜態(tài)數(shù)值，而更新的Ron平坦度參數(shù)則可以確保Ron數(shù)值在給定條件下處于一定的范圍內(nèi)。其可以用于需要400mΩ 以下Ron水平的醫(yī)療設(shè)備中的校準(zhǔn)和傳感器多路復(fù)用等，較以前的8Ω水平有大幅提升。傳感器的補(bǔ)充功能有最近推出的斷電保護(hù)功能，當(dāng)Vcc=0V時(shí)會顯示輸入信號，這種功能對連接器和傳感器的熱插撥應(yīng)用十分有益?，F(xiàn)在實(shí)際工作電流非常低，即使控制電壓低于Vcc，測得的數(shù)據(jù)也以μA (微安)計(jì)。輸入至輸出泄漏則小至以nA (納安)計(jì)，從而能夠進(jìn)一步延長電池壽命。在當(dāng)前醫(yī)療設(shè)備升級至更新的功能集時(shí)，通常使用這些模擬開關(guān)和固有的增添功能來增加互連即可，無須替換DSP和進(jìn)行大量的重新校準(zhǔn)工作。