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家庭便携医疗设备成为新兴市场 医疗电源成关键

作者:365体育官网更新时间:2020-03-15 11:02点击次数:字号:T|T

  人口老龄化正成为世界性难题,中国的老龄化数据并不乐观。以上海为例,作为国内最早进入人口老龄化且老龄化程度最高的城市,目前其户籍人口中超过三分之一为老年人,到2049年这个比例将可能成为全国的老龄化数据。而随着社会老龄化的发展,家居健康管理的需求变得越来越强烈,因此近年来家庭便携医疗设备成为一个新兴的市场。

  由于此类设备对便携性的天然诉求,高效率的电池管理成为产品公司首要解决的难题。如何在兼顾产品体积、可靠性和舒适度的前提下通过医疗电源得到优良的运行续航?作为多年来最为重视的市场之一,ADI在医疗健康领域拥有一系列创新产品和解决方案,其提供的高效医疗电源管理服务帮助便携医疗设备快速发展。

  “家居健康管理的需求发展变得越来越强烈,开始向院外扩展,院外监护市场是一个新兴的市场。”ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰此前接受媒体采访时指出,“而这一市场对元器件的主要需求是超低功耗、高集成度和小尺寸等。因此,产品制造商须确保它们能够依靠多种电源实现无缝运行,在对从患者身上收集数据的过程中提供高可靠性,意味着电源管理架构需要拥有坚固、灵活、紧凑和高效的特点。”

  ADI公司出品的ADP2140正是一款高度集成的降压开关稳压器,配合线性稳压器使用,该电源管理单元可在便携医疗领域可节省空间和成本。

  上图展示了基于ADI器件的便携医疗电源架构,保证了电池永久放电保持在最低水平。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 A的接地电流,而ADP160在空载时仅消耗大约560 nA的电源电流。

  针对锂离子电池充电,ADI旗下还拥有更高级电池充电解决方案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,这意味着可通过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,其带给医疗设备的便携性不言而喻。

  为了适应不同便携式医疗的需求,ADI针对某些短期使用的、采用不可充电碱性电池的低成本便携式医疗设备提供了量身打造的方案。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。而为了对便携医疗电子设备供电,需要能以高能效转换此类低输入电压的升压稳压器,此时如果采用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,可满足大部分医疗系统的要求。

  不仅是在便携式医疗设备电源领域有所建树,事实上ADI在整个医疗健康领域数年的耕耘完成了从单个产品(MEMS传感器、光学传感器、控制器等)到解决方案的完整布局,针对非便携式医疗设备ADI同样拥有诸多出色的电源管理方案。

  仪器仪表、监护市场是非便携医疗设备应用较多的领域,如血液分析仪、心电图(ECG)、脉搏血氧仪、数字X射线、 MRI(磁共振成像)和PET(正电子发射断层扫描)等。以血液分析仪为例,这类通常不用担心电源效率而更重视低噪声性能,需要开关稳压器和线性稳压器具有极低的噪声,才能保证极高精度的测量。

  基于ADP5050而设计的微型PMU(电源管理单元)就良好的契合了医疗仪器仪表的需求。该PMU集成四个开关稳压器以及一个线采用来自AC-DC电源的12 V电轨供电,因而实现了诸多符合医疗设备的功能: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;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,能够保持可预测的低EMI曲线;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。

  而在病人监护方面,以心电图(ECG)为代表的设备电源管理通常采用线路供电,因此侧重点在于处理散热问题,以及可靠性、出于安全目的的电流隔离和低噪声。其中,隔离需要执行严格的IEC 60601-1医疗安全标准,而采用ADI iCouplers®技术的数字隔离器使隔离完整性不受影响。上图展示了集成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。此外,ADuM540x系列隔离器可提供最高达500 mW的总功率,该系列芯片还能集成最多四个数据耦合通道。

  “结合自身的优势以及医疗的行业发展趋势,ADI芯片已经广泛应用在了预防、诊断、治疗、慢病管理各个环节。”根据彭智峰透露的信息,ADI的芯片涵盖了大多数需要电源管理、数据转换和信号处理的医疗器械产品。

  以数字和互联网技术为核心的数字化远程诊疗将成为新的热点,并深入社区医院和家庭医疗领域,成为医疗市场发展的新热点和趋势。这些创新的防治模式的前提是基于准确的检测,以及高电源效率。ADI电源管理芯片结合自身的优势和医疗行业的发展趋势,在预防、诊断、治疗和慢性病管理等方面得到了广泛的应用,推动医疗健康产业积极发展。

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