用先进的负载点稳压器改善医疗成像质量

疗产品无法进入市场，本文稍后讨论这个问题。

　　要求较高的工作效率还有第二个目的，即努力保持高信噪比 （SNR）。CMOS 传感器内部的暗电流会随温度的上升呈指数性增加。暗电流是由电荷移动形成的，在 X 射线曝光之前就存在了。根据一家 X 射线 CMOS 传感器制造商的说法，温度每上升 8°C，暗电流就大约增大一倍。尽管后期处理可以从图像中去掉一些暗电流假影，但是较高的工作温度以及反复进行的 X 射线曝光所累积的损伤加速增大了暗电流。最终，暗电流将淹没入射 X 射线粒子在传感器上沉积的电荷，这时候，平板检测器就必须更换了。此外，因为医疗设备常常接触人体组织，所以如果对散热不加以控制，那么除了会缩短设备的工作寿命，还有可能导致患者不舒服或烫伤。

　　与热量的斗争

　　正如之前提到的那样，较高的工作温度降低了 CMOS 传感器的信噪比性能，并缩短了这类传感器的寿命。此外，较高的工作温度还造成了患者的安全风险。为了保持卓越的图像分辨率，X 射线平板检测器会与患者的身体直接接触。当温度达到 40°C （100°F） 时，人的皮肤就开始受到灼伤。因此，有可能与人的皮肤接触之任何医疗设备的外部都必须保持低于这个温度限制。所以，高工作效率以及能将在大面积上产生的热量散发出去，对很多方面都是至关重要的，例如对传感器寿命、图像清晰度和患者安全等。

　　保持紧凑的外形尺寸

　　从外科手术系统附件到手持式检查工具，新一代医疗设备的复杂性越来越高，而装入这么多组件以支持更多功能的可用空间却没有相应增大。就平板 X 射线探测器而言，现有的医院基础设施已经配置了一个被称为"滤线栅插槽"的固定尺寸插槽，而原先这个地方是用来摆放模拟 X 射线胶片暗匣的。这些胶片暗匣一般遵循 ISO4090 指导原则，可以有 46cm x 38.6cm x 1.5cm 的外部尺寸，所允许的 X 射线图像尺寸为 43cm x 35cm （14 英寸 x 17 英寸）。电源管理解决方案必须紧凑和高效，才能符合这么受限的尺寸要求，并最大限度地减少工作温度的上升。

　　监管法规

　　作为美国和欧洲监管要求的一部分，医疗设备必须证明符合 CISPR11 （又称为 EN55011） 法规。因为开关稳压器辐射电磁场，所以设计师必须全面了解开关稳压器对 EMI 兼容性的影响，或者必须选择一种经过测试、满足制造商 EMI 辐射限制的电源解决方案。否则，为了实现与相关标准的符合性，有可能需要进行量大费时的产品迭代设计工作。对打算用于办公楼的医疗设备规定了最为严格的辐射 EMI 限值，Group1 – Class B 设备的辐射限值等同于针对办公楼及家庭用信息技术设备所规定的 EN55022 Class B （CISPR22 Class B） 限值。

　　较长的产品寿命

　　对医疗设备而言，证明电源解决方案的可靠性是很有必要的。对于 X 射线平板传感器来说，必须一次就正确获得图像，否则患者和医护人员就会令人遗憾地再次面对辐射。最低限度，也会因诊断延迟而导致治疗延迟，按照现代医疗标准，这种情况是不可接受的。

　　另一个需要考虑的因素是：选定电子组件的供货时间能延续多久？ 经历了 CE、UL、IEC 和 FDA 等机构漫长的监管审批程序并获得认证之后，每种医疗电子设备都应能长期制造 － 达 15 年以上。这一时间长度比消费类产品的周期长得多，而消费类产品市场是很多电源管理半导体厂商的主要市场。仅由于组件淘汰而对产品重新进行鉴定，对于工程资源和公司收益都是一个沉重的负担。

　　解决方案：先进的 DC/DC 开关稳压器

为了帮助设计工程师应对医疗应用中的电子噪声、热量和尺寸挑战，凌力尔特提供了超过 50 种不同的微型模块 （µModule®） 电源产品，为客户提供了广泛选择。这些产品每一种都是高效率、全面集成的 DC/DC 开关电源管理解决方案，采用紧凑的表面贴装封装 （图 1）。这些开关模式稳压器经过仔细设计，在负输出电压和正输出电压电路配置中，以低输出纹波工作，如图 2 和 3 所示。微型模块电源产品的一个子类是通过了 EN55022 Class B 认证的微型模块稳压器，是克服医疗应用中发现 EMI 挑战之理想解决方案。这类开关稳压器经过 TUV 等独立实验室的认证，以在输出电流高达 8A 时，满足行业标准 EN55022 Class B （相当于 CISPR11 / EN55011 Group 1 – Class B） 对辐射 EMI 的要求。用各自的标准演示电路板进行测试所得的结果已公开在线提供。部分测试情况如图 4 所示。选择一个兼容和全面集成的降压型解决方案，例如微型模块稳压器，可在满足这类要求时，