医疗保健应用领域的电源管理解决方案介绍(2)
最后，提供I2C接口，以动态地改变输出电压、检查芯片温度、设置不同通道的相移、输出电源良好指示，并使能单个通道。这些功能有助于智能仪器仪表系统监视和控制电源管理。
病人监护
此类系统都是临床应用。可以用于测量血压，也可用在心电图(ECG)和脉搏血氧仪系统中。电源管理通常采用线路供电，因此只要处理好散热，能效就不大重要。真正重要的是可靠性、出于安全目的的电流隔离以及低噪声。为了增加可靠性，有时需提供备用电池。当病人转移到不同的医院站点时，备用电池有助于提供不间断的生命体征监护。
隔离需要符合最严格的医疗安全标准，即IEC 60601-1。采用 iCouplers®技术的数字隔离器正在代替光耦合器，而隔离完整性完全不受影响。这一趋势的优势是避免光耦合器的老化效应以获得长期可靠性，同时在一个封装中集成不同的半导体功能，如USB、I2C和电源管理开关稳压器。这些器件可以增强绝缘，并可承受IEC 60747-5-5标准规定的10 kV浪涌。 iCoupler 产品采用芯片级变压器，与光耦合器和基于电容的数字隔离器相比具有非常鲁棒的共模瞬变抗扰度。图4显示感性隔离概念。图中有两个电感，中间为隔离栅，由聚酰亚胺、二氧化硅(SiO2)或类似的隔离材料组成。
图5显示集成iCoupler 功能的典型 isoPower®器件。 isoPower不仅能通过隔离栅耦合信号，还能进行电源耦合。ADuM540x可提供最高达500 mW的总功率。除了电源耦合外，芯片还能集成最多四个数据耦合通道。图6显示微芯片封装内的系统照片。
成像
成像应用历史久远。这一领域所取得的进步令人叹为观止。产品团队包括超声、CT(计算机断层)、数字X射线、MRI(磁共振成像)和PET(正电子发射断层扫描)。
电源管理方面有两个趋势。诸如MRI和PET等大型系统极为耗电，需要很多分布式电源。这些电源要求特定水平的效率以便散热。
在成像应用中，任何类型的系统噪声(包括开关噪声甚至LDO输出电压噪声)都有可能出现在最终图像中。可能表现为图像中常见的误差线，有时也表现为对比度、色彩或灰度等级质量的下降。
电源可能会影响图像检测或图像显示电路。若在成像系统中两者都受影响，则最终图像质量将变得无法接受。有些医疗成像设备制造商曾使用电源管理模块，但最终放弃了。虽然主要规格有保证，但实际的EMI性能却无法得到保证。对电源模块的生产过程作出最轻微的改变都可能造成图像质量方面的问题。为获得更高水平的控制，完全由医疗保健成像设计公司开发分立式电源设计并进行生产可能是更好的做法。
结论
在医疗保健应用中，不同应用领域对电源管理的要求大相径庭。我们讨论了各个领域中特定解决方案的要求。在家庭医疗保健领域，很多解决方案基于ASSP(专用标准产品)，或者基于ASIC(专用集成电路)。少量应用可采用现成电源管理单元标准。在仪器仪表、病人监护和成像应用领域，电源管理解决方案将进一步优化，以配合超高精度信号路径元件。
