医疗保健应用领域的电源管理解决方案介绍

不同的医疗保健应用对电源管理解决方案的要求也不尽相同。就电源管理而言，医疗保健是一个十分有意思的市场。虽然医疗保健产品的设计周期非常长，但高水平的创新正在不断满足新型医疗保健电子产品需求。这些创新产品不仅代替了旧有设备，还占领了新的市场和应用，这些应用领域在几年前尚不存在。本文将讨论四个不同的医疗保健应用领域。它们是家庭医疗保健、仪器仪表、病人监护和成像应用。本文将针对每个领域分别讨论电源管理解决方案。

家庭医疗保健

在家庭医疗保健方面有大量的设计实践。全球老龄化、不断壮大的经济力量以及创新为家庭医疗保健领域带来了许多全新应用。对病人而言，好处是更高的灵活性、更好的服务以及有望减少就医次数。虽然家庭医疗保健市场早已存在，但最近才涌现出越来越先进的面向消费者的解决方案。这类解决方案的示例有：运动监护仪、血压监护仪以及心率监护仪。另外，便携式血液分析仪和脉搏血氧仪系统也进入当今家庭医疗保健领域。

从电源管理角度出发，由于便携性是必需的，所有这些系统都需要高集成度。真正便携的产品采用电池供电，因此要求系统具有高电源效率。在这类应用中，较低的功耗可延长器件的工作时间，而无需充电或更换电池。最后，成本也是很重要的规格指标。虽然在其他一些医疗保健应用中，电源管理解决方案的成本可能不是最重要的规格，但对家庭医疗保健它很重要。成本约束逐渐成为消费电子市场的特点。

图1显示采用锂离子电池的充电系统的电源链。该电源架构可确保电路的某些部分可以通过负载开关关闭(如ADP190)， 而为实时时钟(RTC)供电的其他电路(如ADP160 )始终开启。开启时，ADP190具有低于2 μA的接地电流，而ADP160在空载时仅消耗大约560 nA的电源电流。这样可将电池的永久放电保持在最低水平。

ADP2140 是一款高度集成的降压开关稳压器，配合线性稳压器使用。该电源管理单元可节省空间和成本。

对锂离子电池充电时，可采用高级电池充电解决方案，如ADP5065 。该器件是一款极为高效的开关模式充电器，由于具有许多错误检测和安全功能，因此特别适合医疗应用。该解决方案完全符合USB 2.0、USB 3.0和USB电池充电规格1.1，可通过mini-USB VBUS引脚从墙壁充电器、车载充电器或USB主机端口进行充电。

某些仅供短期使用的低成本便携式医疗保健系统可能会围绕不可充电的碱性电池而设计。相比常见的双电池供电，使用单电池单元在重量和成本方面更有优势。单碱性电池系统面临的难题是电池电压范围仅为0.8 V至1.5 V。为了对电子设备供电，需要能以高能效转换此类低输入电压的升压稳压器。图2显示采用ADP1607 作为首个电源转换步骤的应用。该电路能产生3.3 V电压，满足大部分系统要求。

仪器仪表

仪器仪表方面的示例应用有：血液分析仪、透析仪和临床诊断设备。

仪器仪表设备通常为非便携式设备。这类应用的电源管理要求不像“家庭医疗保健”部分那样受诸多因素限制。仪器仪表领域通常有充足的电能，因此不用担心电源效率。虽然高集成度无疑对系统有帮助，但这并非首要考虑因素。仪器仪表应用通常重视低噪声性能。开关稳压器和线性稳压器必须具有极低的噪声，才能进行极高精度的测量。

通常采用银匣型AC-DC电源产生一个或多个中间电压。随后，这些电轨用于产生更低的电压。图

图3显示的是一个微型PMU(电源管理单元)。这款ADP5050采用来自AC-DC电源的12 V电轨供电。该PMU集成四个开关稳压器以及一个线性稳压器。虽然体积紧凑，但它集成了很多理想功能。单个降压稳压器的开关频率进行同步和相移，以便最大程度地降低输入线路上的噪声，并使用小输入电容。一个独特的特性是两个开关稳压器能以另外两个稳压器开关频率的一半运行。这样可以保持一个可预测的低EMI曲线，同时允许低功率电轨以较高的开关频率工作，并在高功率电轨上使用较低的开关频率以获得最高效率。